一种零碳排放建筑的电能供给系统及其能量管理方法技术方案

本公开提供了一种零碳排放建筑的电能供给系统及其能量管理方法，包括直流网侧子系统、交流网侧子系统以及连接所述直流网侧子系统和所述交流网侧子系统的互联变流器；所述直流网侧子系统和交流网侧子系统分别通过直流母线和交流母线与所述互联交流器连接，所述交流母线在公共并网点处通过静态开关连接公共电网；所述直流网侧子系统包括多个并联连接的直流网侧支路；所述交流网侧子系统包括多个并联连接的交流网侧支路。本公开包含交流、直流两种供能形式，兼备交、直流负荷同时接入的能力；兼具并网、离网两种模式，提升电能供给的可靠性；采用分布式控制架构，简化通信网络设计。简化通信网络设计。简化通信网络设计。

【技术实现步骤摘要】
一种零碳排放建筑的电能供给系统及其能量管理方法


[0001]本公开属于智能电网
，具体涉及一种零碳排放建筑的电能供给系统及其能量管理方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]传统的建筑供能方式主要采用大电网接入供电，依赖对高碳排放的化石能源的消耗。因此，研发设计零碳排放建筑的电力供给系统及其能量管理方法需求迫切。然而，零碳排放建筑的电力供给系统在供能架构、控制策略、通信网络、调度方法仍面临诸多问题，亟待解决。
[0004]现有技术中的新能源建筑供能系统仅能提供交流供电接口或直流供电接口，不具备同时提供交流、直流两种形式的电能供给能力；另外，其能量管理系统通常采用主从架构；但是这种主从架构在原理上存在单点失效即导致全网故障的缺陷；另外，这种方式无法实现设备的即插即用和系统的灵活扩容；新增分布式发电及储能需对中央控制单元进行升级更新，这对供能系统的“全生命周期”维护带来困难。
[0005]因此，需要进行零碳排放建筑的电能供给系统及其能量管理方法的相关研究。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本公开提出了一种零碳排放建筑的电能供给系统及其能量管理方法，包含交流、直流两种供能形式，兼备交、直流负荷同时接入的能力；兼具并网、离网两种模式，提升电能供给的可靠性；采用分布式控制架构，简化通信网络设计。
[0007]根据一些实施例，本公开的第一方案提供了一种零碳排放建筑的电能供给系统，采用如下技术方案：
[0008]一种零碳排放建筑的电能供给系统，包括直流网侧子系统、交流网侧子系统以及连接所述直流网侧子系统和所述交流网侧子系统的互联变流器；
[0009]所述直流网侧子系统和交流网侧子系统分别通过直流母线和交流母线与所述互联交流器连接，所述交流母线在公共并网点处通过静态开关连接公共电网；
[0010]所述直流网侧子系统包括多个并联连接的直流网侧支路；所述交流网侧子系统包括多个并联连接的交流网侧支路。
[0011]作为进一步的技术限定，所述互联变流器采用电压源型交直流互联变流器。
[0012]作为进一步的技术限定，所述交流网侧子系统包括交流新能源分布式发电单元、交流储能单元和交流负荷单元。
[0013]作为进一步的技术限定，所述直流网侧子系统包括直流新能源分布式发电单元、直流储能单元和直流负荷单元。
[0014]根据一些实施例，本公开的第二方案提供了一种零碳排放建筑的电能供给系统的
能量管理方法，采用如下技术方案：
[0015]一种零碳排放建筑的电能供给系统的能量管理方法，包括以下步骤：
[0016]判断公共电网是否存在故障，确定电能供给系统的运行模式，所述电能供给系统的运行状态包括并网运行模式和孤岛运行模式；
[0017]在所述并网运行模式下，判断获取的交流储能单元的荷电状态和直流储能单元的荷电状态与第一预设荷电状态阈值的大小，判断交流储能单元和直流储能单元的工作状态；
[0018]在所述孤岛运行模式下，分别判断获取的交流储能单元的荷电状态和直流储能单元的荷电状态与第一预设荷电状态阈值以及第二预设荷电状态阈值的大小，判断交流新能源分布式发电单元、交流储能单元、直流新能源分布式发电单元和直流储能单元的工作状态。
[0019]作为进一步的技术限定，所述公共电网存在故障时，电能供给系统处于孤岛运行模式，直流网侧子系统和交流网侧子系统不向公共电网输送能量；所述公共电网不存在故障时，电能供给系统处于并网运行模式，公共电网正常运行，直流网侧子系统和交流网侧子系统向公共电网输送能量。
[0020]进一步的，当直流新能源分布式发电单元电能供给不足时，互联变流器处于整流运行状态，能量由交流网侧子系统输送到直流网侧子系统；当直流新能源分布式发电单元电能供给盈余时，互联变流器处于逆变运行状态，能量由直流网侧子系统输送到交流网侧子系统。
[0021]作为进一步的技术限定，在所述并网运行模式下，当获取的交流储能单元的荷电状态和直流储能单元的荷电状态均大于第一预设荷电状态阈值时，交流储能单元和直流储能单元均不发生能量交换；
[0022]当获取的交流储能单元的荷电状态和直流储能单元的荷电状态均不超过第一预设荷电状态阈值时，交流储能单元和直流储能单元均处于充电状态。
[0023]作为进一步的技术限定，在所述孤岛运行模式下，当获取的交流储能单元的荷电状态和直流储能单元的荷电状态不小于第二预设荷电状态阈值且不超过第一预设荷电状态阈值时，交流新能源分布式发电单元和直流新能源分布式发电单元均处于最大功率点跟踪的运行状态；
[0024]当获取的交流储能单元的荷电状态和直流储能单元的荷电状态大于第一预设荷电状态阈值时，交流储能单元和直流储能单元均处于方放电状态；
[0025]当获取的交流储能单元的荷电状态和直流储能单元的荷电状态小于第二预设荷电状态阈值时，交流新能源分布式发电单元和直流新能源分布式发电单元均处于最大功率点跟踪的运行状态。
[0026]进一步的，所述交流新能源分布式发电单元和直流新能源分布式发电单元均处于最大功率点跟踪的运行状态过程中：
[0027]针对交流网侧子系统，当交流新能源分布式发电单元的总功率大于交流负荷单元的总负荷需求时，超出交流负荷单元的总负荷需求的功率给交流储能单元充电；当交流新能源分布式发电单元的总功率小于交流负荷单元的总负荷需求时，不足的功率通过交流储能单元进行补给；
[0028]针对直流网侧子系统，当直流新能源分布式发电单元的总功率大于直流负荷单元的总负荷需求时，超出直流负荷单元的总负荷需求的功率给直流储能单元充电；当直流新能源分布式发电单元的总功率小于直流负荷单元的总负荷需求时，不足的功率通过直流储能单元进行补给。
[0029]与现有技术相比，本公开的有益效果为：
[0030]本公开充分利用电力电子变流器“接口灵活”的特点，为新能源接入和负荷可靠供电同时提供交、直流接口。所提方法可实现交、直流子网的相互支撑、互助互济，显著提升系统的可扩展性和供能的灵活性；主动适应并网、孤岛运行模式，依据实际工况，实现两种模式的自适应切换；在电网出现故障时，可保障关键负荷的可靠供电；采用分布式控制架构，简化通信网络的建设成本，提升系统可靠性。
附图说明
[0031]构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
[0032]图1是本公开实施例一中零碳排放建筑的电能供给系统的拓扑结构图；
[0033]图2是本公开实施例二中零碳排放建筑的电能供给系统的通信网络拓扑结构图；
[0034]图3是本公开实施例二中零碳排放建筑的电能供给系统的能量管理方法的运行模式切换图；
[0035]图4是本公开实施例二中零碳排放建筑的电能供给系统的能量管理方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种零碳排放建筑的电能供给系统，其特征在于，包括直流网侧子系统、交流网侧子系统以及连接所述直流网侧子系统和所述交流网侧子系统的互联变流器；所述直流网侧子系统和交流网侧子系统分别通过直流母线和交流母线与所述互联交流器连接，所述交流母线在公共并网点处通过静态开关连接公共电网；所述直流网侧子系统包括多个并联连接的直流网侧支路；所述交流网侧子系统包括多个并联连接的交流网侧支路。2.如权利要求1中所述的一种零碳排放建筑的电能供给系统，其特征在于，所述互联变流器采用电压源型交直流互联变流器。3.如权利要求1中所述的一种零碳排放建筑的电能供给系统，其特征在于，所述交流网侧子系统包括交流新能源分布式发电单元、交流储能单元和交流负荷单元。4.如权利要求1中所述的一种零碳排放建筑的电能供给系统，其特征在于，所述直流网侧子系统包括直流新能源分布式发电单元、直流储能单元和直流负荷单元。5.一种零碳排放建筑的电能供给系统的能量管理方法，采用了权利要求1
‑
4中任一项所述的零碳排放建筑的电能供给系统，其特征在于，包括以下步骤：判断公共电网是否存在故障，确定电能供给系统的运行模式，所述电能供给系统的运行状态包括并网运行模式和孤岛运行模式；在所述并网运行模式下，判断获取的交流储能单元的荷电状态和直流储能单元的荷电状态与第一预设荷电状态阈值的大小，判断交流储能单元和直流储能单元的工作状态；在所述孤岛运行模式下，分别判断获取的交流储能单元的荷电状态和直流储能单元的荷电状态与第一预设荷电状态阈值以及第二预设荷电状态阈值的大小，判断交流新能源分布式发电单元、交流储能单元、直流新能源分布式发电单元和直流储能单元的工作状态。6.如权利要求5中所述的一种零碳排放建筑的电能供给系统的能量管理方法，其特征在于，所述公共电网存在故障时，电能供给系统处于孤岛运行模式，直流网侧子系统和交流网侧子系统不向公共电网输送能量；所述公共电网不存在故障时，电能供给系统处于并网运行模式，公共电网正常运行，直流网侧子系统和交流网侧子系统向公共电网输送能量。7.如权利要求6中所述的一种零碳排放建筑的电能供给系统的能量管理方法，其特征在于，当直流新能源分布...

【专利技术属性】
技术研发人员：张祯滨，李昱，李真，邢千里，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：