包含双模微电网逆变器的微电网和负载管理方法技术

一种微电网包含：电力系统，其经配置以输出系统电力；以及自动转接开关ATS。所述ATS包含：正常端子，其电连接到电网电力线，所述电网电力线经配置以从电力公用设施接收电网电力；应急端子，其电连接到系统电力线，所述系统电力线经配置以从所述电力系统接收系统电力；以及负载端子，其电连接到经配置以将电力提供到临界负载的临界负载线。所述微电网还包含：旁路线，其电连接到所述系统电力线和所述临界负载线，以便绕过所述ATS；以及断路器，其经配置以控制经过所述旁路线的电力流动。以控制经过所述旁路线的电力流动。以控制经过所述旁路线的电力流动。

【技术实现步骤摘要】
包含双模微电网逆变器的微电网和负载管理方法


[0001]本公开大体上涉及一种微电网，且特定来说涉及一种包含燃料电池系统和双模逆变器的微电网，以及一种利用所述微电网来进行负载管理的方法。

技术介绍

[0002]微电网为明确定义的电边界内的一组互连负载和分布式能量资源，其充当相对于主电网的单个可控实体。举例来说，微电网可包含本地发电机、负载、负载管理控制器、电网隔离开关和开关控制器。
[0003]微电网可在微电网电连接到主电网的电网模式下操作，且可在微电网与主电网断开且微电网仅由本地发电机供电的孤岛模式下操作。在电网模式下，电网可用作缓冲器(松弛总线)以提供或吸收本地发电与微电网中的负载之间的电力差。

技术实现思路

[0004]根据各种实施例，一种微电网包含：电力系统，其经配置以输出系统电力；以及自动转接开关(ATS)。所述ATS包含：正常端子，其电连接到电网电力线，所述电网电力线经配置以从电力公用设施接收电网电力；应急端子，其电连接到系统电力线，所述系统电力线经配置以从所述电力系统接收系统电力；以及负载端子，其电连接到经配置以将电力提供到临界负载的临界负载线。所述微电网还包含：旁路线，其电连接到所述系统电力线和所述临界负载线，以便绕过所述ATS；以及断路器，其经配置以控制经过所述旁路线的电力流动。
[0005]根据各种实施例，一种方法包含依序在电网并联模式和孤岛模式下操作微电网。在所述电网并联模式期间，所述方法包含经由电连接到非临界负载的电网电力线将电网电力提供到所述非临界负载，且经由所述电网电力线、电连接到临界负载的临界负载线和电连接到所述电网电力线和临界负载电力线的自动转接开关(ATS)将所述电网电力提供到所述临界负载；以及经由系统电力线、所述临界负载线和旁路线将由电力系统产生的系统电力提供到所述临界负载，所述旁路线与所述ATS并联地电连接到所述系统电力线和临界电力线。在所述孤岛模式期间，所述方法包含经由所述系统电力线、所述ATS和所述临界负载电力线将所述系统电力提供到所述临界负载，使得所述系统电力未被提供到所述非临界负载。
附图说明
[0006]并入本文中且构成本说明书一部分的随附图式说明所公开的装置和方法的实例，且与上文给出的一般描述和下文给出的详细描述一起用来解释本专利技术的特征。
[0007]根据本公开的实施例，图1A为说明在系统启动期间经过燃料电池系统的电架构的电力流动的示意图，且图1B为说明在稳态操作期间经过燃料电池系统电架构的电力流动的示意图。
[0008]图2A和2B为说明根据本公开的其它实施例的燃料电池系统的电架构的示意图。
[0009]图3A为根据本公开的各种实施例的微电网的示意图，且图3B到3H为展示当图3A的微电网在电网并联模式与孤岛模式之间过渡时经过微电网的电力流动的示意图。
具体实施方式
[0010]将参考随附图式详细描述各种实例。在可能的情况下，将在整个图式中使用相同参考编号来指代相同或相似部分。对特定实例及实施方案作出的参考是出于说明性目的，且无意限制本专利技术或权利要求书的范围。还应理解，图式中所展示的实例不相互排斥。一个实例中(例如，一张图式中)所展示的特征可包含在其它实例中(例如，其它图式中)。
[0011]燃料电池系统为一种分布式电源，其可用于向一或多个负载(例如，微电网的基本负载和非基本负载)供电。当此类微电网连接到主电网时，可将超过微电网负载所需的电力供应到电网。另外，在燃料电池系统启动期间，来自电网的电力可用于操作燃料电池系统电厂配套设施(BOP)元件。
[0012]举例来说，燃料电池发电系统，例如基于固体氧化物燃料电池(SOFC)的分布式发电系统，在稳态发电模式期间可能具有相对高的操作温度，例如对于SOFC具有750℃和更高的温度。因此，在系统启动期间，此类系统通常由外部电源(例如，连接的公用设施或其它外部AC发电机)供电，以便对BOP元件(例如，风扇、鼓风机、开关等)和/或寄生负载供电。可通过将外部提供的AC电压转换成可由转换器使用的DC电压来提供此外部启动电力，从而对BOP元件和其它寄生负载供电。
[0013]根据本公开的比较实例，图1A为说明在系统启动期间经过燃料电池系统10的电架构的电力流动的示意图，且图1B为说明在稳态操作期间经过燃料电池系统电架构的电力流动的示意图。如所属领域的一般技术人员将显而易见，除非另外规定，否则下文所描述的组件“连接”意图指代“电连接”。
[0014]参考图1A和1B，系统10可包含逆变器模块200和包含燃料电池110的至少一个电源模块100。燃料电池110可以一或多个堆叠或列布置。燃料电池110可包含固体氧化物燃料电池，其具有由导电互连板分离的陶瓷氧化物电解质。可使用其它燃料电池类型，例如质子交换膜(PEM)、熔融碳酸盐、磷酸等。电源模块100可由启动总线和燃料电池(例如，稳态)总线连接到逆变器模块200，如下文所描述。在一些实施例中，系统10可包含各自连接到多个电源模块100的多个逆变器模块200。
[0015]系统10可包含经配置以控制逆变器模块200和/或电源模块100的操作的控制器50。控制器50可安置于逆变器模块200或电源模块100中，或可操作地连接到逆变器模块200或电源模块100。控制器50可包含中央处理单元和/或经配置以存储操作软件的存储器。在一些实施例中，控制器50可提供接口以允许操作者控制系统10。
[0016]控制器50可使用包括处理器、存储器和其它组件的计算装置(例如，计算机)来实施，所述组件已用指令进行编程以执行特定功能或可实施于经设计以执行指定功能的处理器中。处理器可为可由软件指令(应用程序)配置以执行多种功能(包含本文中所描述的各种实施例的功能)的任何可编程微处理器、微型计算机或多处理器芯片。在一些计算装置中，可提供多个处理器。通常，软件应用程序在被存取及加载到处理器中之前可存储于内部存储器中。在一些计算装置中，处理器可包含足以存储应用程序软件指令的内部存储器。处理器可包含通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列
(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其经设计以执行本文所描述的功能的任何组合。通用处理器可为微处理器，但在替代方案中，处理器可为任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器、一或多个微处理器结合DSP核心，或任何其它此类配置。
[0017]逆变器模块200可包含稳态变压器202和启动变压器204，所述稳态变压器和所述启动变压器由外部电源总线226连接到外部电源，例如电力公用设施201(例如，电网或外部发电机)。稳态变压器202可连接到AC/DC逆变器212。逆变器212可连接到稳态二极管210，所述稳态二极管连接到第一电厂配套设施负载BOP1。启动变压器204可连接到整流器206。整流器206可经由启动总线222连接到启动二极管208，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微电网，其包括：电力系统，其经配置以输出系统电力；自动转接开关ATS，其包括：正常端子，其电连接到电网电力线，所述电网电力线经配置以从电力公用设施接收电网电力；应急端子，其电连接到系统电力线，所述系统电力线经配置以从所述电力系统接收系统电力；以及负载端子，其电连接到经配置以将电力提供到临界负载的临界负载线；旁路线，其电连接到所述系统电力线和所述临界负载线，以便绕过所述ATS；以及断路器，其经配置以控制经过所述旁路线的电力流动。2.根据权利要求1所述的微电网，其中当所述微电网在电网并联模式中操作时，所述微电网经配置以：经由所述电网电力线、所述ATS和所述临界负载线将所述电网电力提供到所述临界负载；闭合所述断路器；且经由所述旁路线将所述系统电力提供到所述临界负载。3.根据权利要求2所述的微电网，其中当所述微电网在所述电网并联模式下操作时，所述微电网经配置以将超过所述临界负载的电力要求的系统电力提供到电连接到所述电网电力线或所述电力公用设施中的一个的非临界负载。4.根据权利要求1所述的微电网，其中当所述微电网在孤岛模式中操作时，所述微电网经配置以：断开所述断路器；且经由所述ATS将所述系统电力提供到所述临界负载。5.根据权利要求1所述的微电网，其中所述ATS经配置以：在所述ATS确定所述电网电力适用于互连的情况下，将所述电网电力线电连接到临界负载电力线；且在所述ATS确定所述电网电力不适用于互连且所述电力系统正将所述系统电力提供到所述系统电力线的情况下，将所述系统电力线电连接到所述临界负载电力线。6.根据权利要求5所述的微电网，其中所述ATS经配置以在将所述应急端子电连接到所述负载端子之前在延迟时段内将所述负载端子与所述正常端子和所述应急端子断开电连接。7.根据权利要求6所述的微电网，其中所述ATS经配置以在所述ATS确定适用于互连的电网电力恢复到所述电网电力线的情况下将所述负载端子重新电连接到所述正常端子。8.根据权利要求1所述的微电网，其中所述电力系统经配置以在所述电力系统确定所述电网电力不适用于互连的情况下断开所述断路器。9.根据权利要求8所述的微电网，其中所述电力系统经配置以在所述电力系统确定所述电网电力适用于互连的情况下闭合所述断路器。10.根据权利要求1所述的微电网，其中所述电力系统包括：电源模块，其包括燃料电池堆叠；以及
逆变器模块，其含有控制器，所述控制器经配置以基于所述ATS的连接状态、所述断路器的连接状态或所述电网电力对互连的适用性中的至少一个而控制输出到所述系统电力线的所述系统电力以及所述断路器的操作。11.一种依序在电网并联模式和孤岛模式下操作微电网的方法，其包括：在所述电网并联模式期间：经由电连接到非临界负载的电网电力线将电网电...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：博隆能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：