基于双向互动式直流微电网的绿色建筑供电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了基于双向互动式直流微电网的绿色建筑供电系统，通过建筑对以可再生能源为主的分布式电源和混合储能的有效集成，缓解环境污染和能源危机的压力，实现能源的可持续高效利用。通过在系统中分别设置环状子直流微电网和辐射状子直流微电网，实现对重要负荷和普通负荷的分别供电，大大提高了微电网的供电灵活性、多样性和可靠性，同时利用各子直流微电网形成的多直流微电网系统，提高系统中各单元的互动性。系统中包含三级直流母线，各单元之间均可实现功率交换，混合储能系统可以维持系统功率的平衡及母线电压的稳定。本实用新型专利技术可以实现绿色建筑对可再生能源的利用，提高建筑供电的可靠性、多样性和互动性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了基于双向互动式直流微电网的绿色建筑供电系统，通过建筑对以可再生能源为主的分布式电源和混合储能的有效集成，缓解环境污染和能源危机的压力，实现能源的可持续高效利用。通过在系统中分别设置环状子直流微电网和辐射状子直流微电网，实现对重要负荷和普通负荷的分别供电，大大提高了微电网的供电灵活性、多样性和可靠性，同时利用各子直流微电网形成的多直流微电网系统，提高系统中各单元的互动性。系统中包含三级直流母线，各单元之间均可实现功率交换，混合储能系统可以维持系统功率的平衡及母线电压的稳定。本技术可以实现绿色建筑对可再生能源的利用，提高建筑供电的可靠性、多样性和互动性。【专利说明】基于双向互动式直流微电网的绿色建筑供电系统
本技术涉及一种绿色建筑供电系统。尤其是涉及一种基于双向互动式直流微电网的绿色建筑供电系统。
技术介绍
随着人们生活水平的提高，环境问题和能源危机越来越严重，人们开始意识到保护环境、节约资源的重要性，并逐渐开始从各个方面探索节约资源的方法，希望达到可持续发展的目的。建筑是人们生活和工作必不可少的一部分，建筑无论在能源消耗还是环境问题上都占据了一大部分，对可持续发展也造成了重要的影响。绿色建筑是人们探索的一个方向，发展绿色建筑成为迫在眉睫的一件事，建筑必须由高消耗型向高环保型转换，从而提高建筑的可持续性。对于各建筑来说，供电系统是能源消耗重要的一部分，当前建筑大多从公共电网获取电能，而公共电网中的电能多通过以煤炭为燃料的火电产生，这就使当前建筑的能源消耗大大增加。同时，近年来电力系统呈现出用电负荷不断增加、输电容量逐渐增大的特点，大容量集中式发电、远距离高电压传输的互联大电网运营成本高、运行难度大、调节能力弱的问题日益凸显，难以满足用户越来越高的安全性、可靠性、多样性、灵活性供电需求。单纯的利用公共电网进行建筑供电远远不能满足绿色建筑的要求，也不利于建筑的供电可靠性和多样性。随着新型电力电子技术的不断成熟，基于风、光、热、储等绿色能源的分布式发电技术蓬勃发展。分布式发电具有能源利用率高、环境污染小、供电灵活性强、投入成本低等优点，是未来电网中重要的一部分，分布式电源可以有效的利用可再生能源，不仅更加环保高效，而且相对于传统能源在总量上优势巨大。微电网是由分布式电源、负荷单元及储能装置按照特定的拓扑结构组成的具备独立管理、保护、控制能力的集约化新型电力网络，是以新能源发电技术为支柱、低惯性电力电子装置为主导的多约束、多状态、多维度的自治电力系统。微电网可以有效的兼容以可再生能源为主的分布式电源，并使分布式电源更加高效地发挥其优势，微电网有并网和孤岛两种运行模式，并且可以在两种模式之间平滑无缝切换，一般通过单点接入主网，具有“即插即用”的灵活性和可控性，是未来智能电网的重要组成部分。当微电网处于并网模式时，能实现公共电网、分布式电源与负荷的一体化协调运行和各种能源资源的梯级高效利用；当大电网发生故障时，微电网通过解列控制进入孤岛模式，单独向敏感负荷供电，充分满足用户对供电安全性、可靠性需求。高效可靠的储能系统是以新能源为支柱、低惯性电力电子装置为主导的微电网正常运行的保证。储能系统在微电网中的应用如下:I)通过合理有序的储能系统控制策略，弥补分布式电源随机性、间歇性和不可控性缺陷，增强分布式电源的稳定性与可调度性;2)在负荷低谷时充电，在负荷高峰时放电，作为微电网能量缓冲环节实现负荷的削峰填谷，提高微电网的经济性和可靠性;3)基于储能系统的快速响应特性，减缓模式切换过渡的暂态冲击，实现微电网无缝平滑切换，并为微电网的孤岛运行提供电压和频率支撑;4)为微电网提供有功功率支撑或无功功率补偿，平滑微电网电压波动，改善微电网的电能质量。绿色建筑的发展与进步离不开供电系统的支持，当前的供电方式已经不能满足可持续性需求，越来越多的电子设备的出现对建筑的供电多样性也提出了新的要求，且随着直流负荷的不断增加，当前系统的交流供电制式效率将大大降低。因此，从各个方面来说，建筑的供电系统需要新的供电形式与架构。直流微电网是人们需求电网突破的重要一环，与交流微电网相比具有诸多优势，可以提高供电系统的供电效率，故障率更低而稳定性更高。本技术提供一种基于双向互动式直流微电网的绿色建筑供电系统，将以可再生能源为主的分布式电源、混合储能等以直流微电网的形式集中在绿色建筑之中，从而使绿色建筑供电系统更加高效、可靠、多样、环保。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，提供基于双向互动式直流微电网的绿色建筑供电系统，通过建筑对以可再生能源为主的分布式电源和混合储能的有效集成，缓解环境污染和能源危机的压力，实现能源的可持续高效利用，通过在系统中分别设置环状子直流微电网和辐射状子直流微电网，实现对重要负荷和普通负荷的分别供电，大大提高了微电网的供电灵活性、多样性和可靠性，同时利用各子直流微电网形成的多直流微电网系统，提高系统中各单元的互动性。本技术所采用的技术方案是:包括公共电网单元、混合储能单元、分布式电源单元、子微电网单元和一级直流母线，其中:所述的公共电网单元，公共电网连接一个变压器，变压器的另一侧对应连接一个双向交流-直流(AC-DC)变换器，双向交流-直流(AC-DC)变换器的另一侧连接在一级直流母线上;所述的混合储能单元，混合储能系统连接一个初级双向直流-直流(DC-DC)变换器，初级双向直流-直流(DC-DC)变换器的另一侧对应连接在一级直流母线上；所述的分布式电源单元，包括燃料电池、光伏电池、微燃机和风力发电机，其中燃料电池和光伏电池都各自通过一个直流-直流(DC-DC)变换器连接在一级直流母线上，微燃机和风力发电机都各自通过一个交流-直流(AC-DC)变换器连接在一级直流母线上;所述的子微电网单元，包括环状子直流微电网、辐射状子直流微电网、双向直流-直流(DC-DC)变换器，其中各环状和辐射状子直流微电网之间均通过双向直流-直流(DC-DC)变换器连接，各环状子直流微电网和各辐射状子直流微电网同时连接在一级直流母线上，从而构成环状供电架构。所述的混合储能系统包括两个次级双向直流-直流(DC-DC)变换器、蓄电池和超级电容，其中两个次级双向直流-直流(DC-DC)变换器的一侧分别对应连接蓄电池和超级电容，另一侧通过并联方式连接初级双向直流-直流(DC-DC)变换器。所述的环状子直流微电网包括一个通过双向直流-直流(DC-DC)变换器连接在一级直流母线上的环状二级直流母线、一个通过单向直流-直流(DC-DC)变换器连接在环状二级直流母线上的环状三级直流母线、通过直流-直流(DC-DC)变换器连接在环状三级直流母线上的重要低压直流负荷、通过直流-交流(DC-AC)变换器连接在环状三级直流母线上的重要低压交流负荷、蓄电池、光伏电池、通过直流-交流(DC-AC)变换器连接在环状二级直流母线上的重要交流负荷、通过直流-直流(DC-DC)变换器连接在环状二级直流母线上的重要直流负荷，其中，光伏电池通过直流-直流(DC-DC)变换器连接在环状二级直流母线上，蓄电池通过双向直流-直流(DC-DC)变换器连接在环状二级直流母线上。所述的辐射状子直流微电网包括一个通过双向直流-直流(D本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于双向互动式直流微电网的绿色建筑供电系统，其特征在于，包括公共电网单元(1)、混合储能单元(2)、分布式电源单元(3)、子微电网单元(4)和一级直流母线(5)，其中：所述的公共电网单元(1)，公共电网(11)连接一个变压器(12)，变压器(12)的另一侧对应连接一个双向交流‑直流(AC‑DC)变换器(13)，双向交流‑直流(AC‑DC)变换器(13)的另一侧连接在一级直流母线(5)上；所述的混合储能单元(2)，混合储能系统(21)连接一个初级双向直流‑直流(DC‑DC)变换器(22)，初级双向直流‑直流(DC‑DC)变换器(22)的另一侧对应连接在一级直流母线(5)上；所述的分布式电源单元(3)，包括燃料电池(31)、光伏电池(32)、微燃机(33)和风力发电机(34)，其中燃料电池(31)和光伏电池(32)都各自通过一个直流‑直流(DC‑DC)变换器(35/36)连接在一级直流母线(5)上，微燃机(33)和风力发电机(34)都各自通过一个交流‑直流(AC‑DC)变换器(37/38)连接在一级直流母线(5)上；所述的子微电网单元(4)，包括环状子直流微电网(41)、辐射状子直流微电网(42)、双向直流‑直流(DC‑DC)变换器(43)和双向直流‑直流(DC‑DC)变换器(44)，其中各环状子直流微电网(41)之间通过双向直流‑直流(DC‑DC)变换器(43)连接，各辐射状子直流微电网(42)之间通过双向直流‑直流(DC‑DC)变换器(44)连接，各环状子直流微电网(41)和各辐射状子直流微电网(42)同时连接在一级直流母线(5)上，从而构成环状供电架构。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孟明，陈世超，张立娜，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：新型
国别省市：河北;13