一种构建高效微电网的微微网系统.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103997055 A (43)申请公布日 2014.08.20 CN 103997055 A (21)申请号 201310050529.X (22)申请日 2013.02.16 H02J 3/38(2006.01) (71)申请人 周锡卫 地址 100102 北京市朝阳区南湖南路 8 号北 楼 2 门 301 室 (72)发明人 周锡卫 (54) 发明名称 一种构建高效微电网的微微网系统 (57) 摘要 本发明属于新能源电力技术领域， 具体涉及 一种构建高效微电网的微微网系统。本发明提出 的技术方案， 由多个电力调控与变流系统、 发电单 元、 蓄电单元及用电负载组合。

2、， 将每个电力调控与 变流系统与同级发电单元、 蓄电单元及用电负载 相连， 再由多个电力调控与变流系统逐级相连组 成微微网系统， 既可独立运行又可受控共享。 将微 微网系统作为微电网及大电网的发电、 供电、 蓄电 一体化节点系统接入微电网或大电网， 多个发电 单元可以自发自用， 达到供充分自治， 并且可以互 连组网， 受控并网及共享， 实现了发电用电整体电 力合理调控， 优化了多种电力的调节与调配， 在优 先利用新能源电力的同时实现受控并网和子系统 之间的资源共享， 由于真正实现了分布式发电与 供电更加有效地化解了系统风险， 大大提高了微 电网系统的可靠性和安全性。 (51)Int.Cl. 权。

3、利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103997055 A CN 103997055 A 1/2 页 2 1. 一种构建高效微电网的微微网系统， 包括 ： 微电网电力干线 (1)、 变电装置 (2)、 节点 电力调控与变流系统 (3A11)、 节点蓄电池组 (3A12)、 节点发电组件 (3A13)、 节点风电机组 (3A14)、 节点并网电力线 (3A15)、 节点负载供电电力线 (3A16)、 节点用电负载 (3A1A)、 二级 馈电供电电力线 (3A17。

4、)、 二级供电调控与变流系统 (3A21)、 二级蓄电池组 (3A22)、 二级发 电组件(3A23)、 二级风电机(3A24)、 二级负载供电线(3A26)、 二级用电负载(3A2A)、 三级供 电调控与变流系统 (3A31)、 三级光伏组件 (3A33)、 三级蓄电池组 (3A32)、 三级负载供电线 (3A36)、 三级馈电供电电力线 (3A27) 及三级用电负载 (3A3A) ； 其特征是 ： 节点电力调控与变流系统 (3A11) 连接节点蓄电池组 (3A12)、 节点发电组件 (3A13)、 节点风电机组 (3A14)， 构成节点发电供电功能系统 ； 节点电力调控与变流系统 (3A1。

5、1) 连接节点并网电力线 (3A15) 并接入变电装置 (2) 及 微电网电力干线 (1)， 构成并网组网电力路径 ； 节点电力调控与变流系统(3A11)通过节点负载供电电力线(3A16)连接节点用电负载 (3A1A) 及二级供电调控与变流系统 (3A21)， 构成节点供电电力路径 ； 二级供电调控与变流系统(3A21)连接二级蓄电池组(3A22)、 二级发电组件(3A23)、 二 级风电机 (3A24)， 构成二级发电供电功能系统 ； 二级供电调控与变流系统(3A21)连接二级馈电供电电力线(3A17)并接入节点电力调 控与变流系统 (3A11)， 构成二级余电调节电力路径 ； 二级供电调控。

6、与变流系统 (3A21) 通过二级负载供电线 (3A26) 连接二级用电负载 (3A2A) 及三级供电调控与变流系统 (3A31)， 构成二级供电电力路径 ； 三级供电调控与变流系统(3A31)连接三级蓄电池组(3A32)、 三级光伏组件(3A33)， 构 成三级发电供电功能系统 ； 三级供电调控与变流系统(3A31)连接三级馈电供电电力线(3A27)并由三级馈电供电 电力线 (3A27) 接入二级供电调控与变流系统 (3A21)， 构成三级余电调节电力路径 ； 三级供电调控与变流系统 (3A31) 通过三级负载供电线 (3A36) 连接三级用电负载 (3A3A)， 构成三级供电电力路径。 2。

7、. 一种构建高效微电网的微微网系统， 其运行方式为 ： 节点电力调控与变流系统 (3A11) 连接节点并网电力线 (3A15) 并接入变电装置 (2) 及 微电网电力干线 (1)， 构成并网组网电力路径。 微电网系统连通后， 节点电力调控与变流系统 (3A11) 在节点发电组件 (3A13)、 节点风 电机组 (3A14) 或节点蓄电池组 (3A12) 有电供时， 向节点负载供电电力线 (3A16) 供电， 在 节点发电组件(3A13)、 节点风电机组(3A14)或节点蓄电池组(3A12)无电供及供电不足时， 通过节点并网电力线 (3A15) 连通变电装置 (2) 及微电网电力干线 (1)， 。

8、购电供电给节点负 载供电电力线 (3A16) ； 同理， 二级供电调控与变流系统(3A21)在二级发电组件(3A23)、 二级风电机(3A24)或 二级蓄电池组(3A22)有电供时， 向二级负载供电线(3A26)供电， 二级供电调控与变流系统 (3A21) 在二级发电组件 (3A23)、 二级风电机 (3A24) 或二级蓄电池组 (3A22) 无电供及供电 不足时， 通过节点负载供电电力线 (3A16) 购电并向二级负载供电线 (3A26) 供电 ； 同理， 三级供电调控与变流系统 (3A31) 在三级光伏组件 (3A33) 或三级蓄电池组 (3A32) 有电供时， 向三级负载供电线 (3A3。

9、6) 供电， 三级供电调控与变流系统 (3A31) 在三 权 利 要 求 书 CN 103997055 A 2 2/2 页 3 级光伏组件 (3A33) 或三级蓄电池组 (3A32) 无电供及供电不足时， 通过二级负载供电线 (3A26) 购电并向三级负载供电线 (3A36) 供电 ； 在三级供电调控与变流系统 (3A31) 有电供时， 且供电有余电时， 先储存在三级蓄电池 组 (3A32) 中， 在三级蓄电池组 (3A32) 存满仍有余电时， 通过三级馈电供电电力线 (3A27) 向二级供电调控与变流系统 (3A21) 馈电 ； 同理， 在二级供电调控与变流系统 (3A21) 有电供时， 且。

10、供电有余电时， 先储存在二级 蓄电池组 (3A22) 中， 在二级蓄电池组 (3A22) 存满仍有余电时， 通过二级馈电供电电力线 (3A17) 向节点电力调控与变流系统 (3A11) 馈电 ； 同理， 节点电力调控与变流系统 (3A11) 有电供时， 且供电有余电时， 存储在节点蓄 电池组 (3A12) 中， 在节点蓄电池组 (3A12) 存满仍有余电时， 由节点电力调控与变流系统 (3A11) 通过节点并网电力线 (3A15) 连通变电装置 (2) 及微电网电力干线 (1) 受控馈电。 权 利 要 求 书 CN 103997055 A 3 1/4 页 4 一种构建高效微电网的微微网系统 0。

11、001 技术领域 0002 本发明属于新能源电力技术领域， 具体涉及一种构建高效微电网的微微网系统。 0003 背景技术 0004 近些年新能源电力受到各国政府的重视和扶植， 应用越来越广泛。业界经过多年 的研究和应用实践， 一致确认 ： 光电、 风电等新能源电力系统逐渐成熟， 广为人知， 逐渐形成 新兴能源和电力市场 ； 并指出了其发电供电的技术方向， 即光电、 风电等新能源电力属于分 布式可再生能源， 遍布自然界， 易于采用， 但能量密度偏低， 大功率电力发电需要适合的场 地， 而且电力不稳定， 属间歇式电力源， 要想高效利用这些新能源电力， 构成分布式微电网 方式是技术方向， 其具体现在。

12、 ： 0005 1. 发电系统 ( 单元 ) 与负载紧密捆绑在一起即发即用， 所发电力就近消纳 ； 2. 通过电力电子装置， 进行电力调控及能量和质量的管理与控制以及安全保护 ； 3. 发电单元与蓄电蓄能单元结合， 进行电力平衡， 克服新能源电力的间歇性和不稳定 性 ； 4. 多个发电单元可以自发自， 达到供充分自治， 并且可以互连组网， 受控并网及共享。 0006 但是， 目前市场上的新能源分布式微电网， 其现有技术与系统实现的方式， 主要表 现为分布式发电、 集中式供电， 是大电网的微型化， 这种方式使其分布式就近供电的优势不 能充分发挥， 存在明显缺陷 ； 如 ： 依赖电网的支撑， 增加。

13、了高压变电， 输送电及二次变电的 投资 ； 增加了发电到用电过程的耗损 ； 需对发电用电整体电力进行调控， 增加了调控难度 和蓄电管理的难度 ； 而且系统风险由于集中而不能化解。 0007 发明内容 0008 为了克服上述现有技术的缺陷， 充分利用分布式新能源电力的特点， 实现高效率、 高性价比的系统， 本发明提出了一种构建高效微电网的微微网系统， 每个电力调控与变流 系统与同级发电单元、 蓄电单元及用电负载相连， 由多个电力调控与变流系统逐级相连组 成微微网系统， 即可独立运行又可受控共享。 将微微网系统作为微电网及大电网的发电、 供 电、 蓄电一体化节点系统接入微电网或大电网 ； 使其实现。

14、 ： 发电系统 ( 单元 ) 与负载紧密捆 绑在一起即发即用， 所发电力就近消纳 ； 通过电力电子装置， 进行电力调控及能量和质量的 管理与控制以及安全保护 ； 发电单元与蓄电蓄能单元结合， 进行电力平衡， 并且克服新能源 电力的间歇性和不稳定性 ； 多个发电单元可以自发自用， 达到供充分自治， 并且可以互连组 网， 受控并网及共享。 0009 为了实现高效微电网系统， 本发明的一种构建高效微电网的微微网系统， 包括 ： 微 电网电力干线、 变电装置、 节点电力调控与变流系统、 节点蓄电池组、 节点发电组件、 节点风 电机组、 节点并网电力线、 节点负载供电电力线、 节点用电负载、 二级馈电供。

15、电电力线、 二级 供电调控与变流系统、 二级蓄电池组、 二级发电组件、 二级风电机组、 二级负载供电线、 二级 用电负载、 三级供电调控与变流系统、 三级光伏组件、 三级蓄电池组、 三级负载供电线、 三级 馈电供电电力线及三级用电负载 ； 0010 其特征是 ： 节点电力调控与变流系统连接节点蓄电池组、 节点发电组件、 节点风电 说 明 书 CN 103997055 A 4 2/4 页 5 机组 ； 0011 节点电力调控与变流系统连接节点并网电力线并接入变电装置及微电网电力干 线 ； 0012 节点电力调控与变流系统通过节点负载供电电力线连接节点用电负载及二级供 电调控与变流系统 ； 001。

16、3 二级供电调控与变流系统连接二级蓄电池组、 二级发电组件、 二级风电机组 ； 0014 二级供电调控与变流系统连接二级馈电供电电力线并接入节点电力调控与变流 系统 ； 0015 二级供电调控与变流系统通过二级负载供电线连接二级用电负载及三级供电调 控与变流系统 ； 0016 三级供电调控与变流系统连接三级蓄电池组、 三级光伏组件 ； 0017 三级供电调控与变流系统连接三级馈电供电电力线并由三级馈电供电电力线接 入二级供电调控与变流系统 ； 0018 三级供电调控与变流系统通过三级负载供电线连接三级用电负载。 0019 通过本发明的技术方案实现的一种构建高效微电网的微微网系统， 可以接入微电。

17、 网也可以独立运行， 减少了高压变电， 输送电及二次变电的投资 ； 降低了发电到用电过程的 耗损 ； 通过各节点系统的智能和自治调控， 实现了发电用电整体电力合理调控， 优化了多 种电力的调节与调配， 在优先利用新能源电力的同时实现受控并网和子系统之间的资源共 享， 由于真正实现了分布式发电与供电更加有效地化解了系统风险， 大大提高了微电网系 统的可靠性和安全性。 0020 附图说明 0021 图 1 为现有技术分布式微电网原理示意框图 ； 0022 图 2 为一种构建高效微电网的微微网系统原理示意框图 ； 0023 具体实施方式 0024 作为实施例子， 结合附图对一种构建高效微电网的微微网。

18、系统给予说明， 但是， 本 发明的技术与方案不限于本实施例子给出的内容。 0025 附图1给出了现有技术分布式微电网原理示意框图， 如图1所示， 很显然现有技术 与方案实现的系统与方式， 主要表现为分布式发电， 集中式供电， 是大电网的微型化， 这种 方式使其分布式发电及就近供电的优势不能充分发挥 ； 如图可知 ： 现有技术分布式微电网 增加了高压变电， 输送电及二次变电的投资和运行过程， 增加了发电到用电过程的耗损。 0026 附图 2 给出了一种构建高效微电网的微微网系统原理示意框图。如图 2 所示， 一 种构建高效微电网的微微网系统， 包括 ： 微电网电力干线 (1)、 变电装置 (2)。

19、、 节点电力调控 与变流系统 (3A11)、 节点蓄电池组 (3A12)、 节点发电组件 (3A13)、 节点风电机组 (3A14)、 节点并网电力线 (3A15)、 节点负载供电电力线 (3A16)、 节点用电负载 (3A1A)、 二级馈电供 电电力线 (3A17)、 二级供电调控与变流系统 (3A21)、 二级蓄电池组 (3A22)、 二级发电组件 (3A23)、 二级风电机组 (3A24)、 二级负载供电线 (3A26、 二级用电负载 (3A2A)、 三级供电调 控与变流系统(3A31)、 三级光伏组件3A33)、 三级蓄电池组(3A32)、 三级负载供电线3A36)、 三级馈电供电电力。

20、线 (3A27) 及三级用电负载 (3A3A) ； 0027 其特征是 ： 节点电力调控与变流系统 (3A11) 连接节点蓄电池组 (3A12)、 节点发电 说 明 书 CN 103997055 A 5 3/4 页 6 组件 (3A13)、 节点风电机组 (3A14) 构成节点发电供电功能系统 ； 0028 节点电力调控与变流系统 (3A11) 连接节点并网电力线 (3A15) 并接入变电装置 (2) 及微电网电力干线 (1)， 构成并网组网电力路径 ； 0029 节点电力调控与变流系统(3A11)通过节点负载供电电力线(3A16)连接节点用电 负载 (3A1A) 及二级供电调控与变流系统 (。

21、3A21)， 构成节点供电电力路径 ； 0030 二级供电调控与变流系统 (3A21) 连接二级蓄电池组 (3A22)、 二级发电组件 (3A23)、 二级风电机组 (3A24)， 构成二级发电供电功能系统 ； 0031 二级供电调控与变流系统(3A21)连接二级馈电供电电力线(3A17)并接入节点电 力调控与变流系统 (3A11)， 构成二级余电调节电力路径 ； 0032 二级供电调控与变流系统(3A21)通过二级负载供电线(3A26)连接二级用电负载 (3A2A) 及三级供电调控系统 (3A31)， 构成二级供电电力路径 ； 0033 三级供电调控与变流系统 (3A31) 连接三级蓄电池组。

22、 (3A32)、 三级光伏组件 (3A33)， 构成三级发电供电功能与变流系统 ； 0034 三级供电调控与变流系统(3A31)连接三级馈电供电电力线(3A27)并由三级馈电 供电电力线 (3A27) 接入二级供电调控与变流系统 (3A21)， 构成三级余电调节电力路径 ； 0035 三级供电调控与变流系统(3A31)通过三级负载供电线(3A36)连接三级用电负载 (3A3A)， 构成三级供电电力路径。 0036 本发明的一种构建高效微电网的微微网系统， 其运行方式为 ： 0037 节点电力调控与变流系统 (3A11) 连接节点并网电力线 (3A15) 并接入变电装置 (2) 及微电网电力干线。

23、 (1)， 构成并网组网电力路径。 0038 微电网系统连通后， 节点电力调控与变流系统 (3A11) 在节点发电组件 (3A13)、 节 点风电机组 (3A14) 或节点蓄电池组 (3A12) 有电供时， 向节点负载供电电力线 (3A16) 供 电， 在节点发电组件(3A13)、 节点风电机组(3A14)或节点蓄电池组(3A12)无电供及供电不 足时， 通过节点并网电力线(3A15)连通变电装置(2)及微电网电力干线(1)， 购电供电给节 点负载供电电力线 (3A16) ； 0039 同理， 二级供电调控与变流系统 (3A21) 在二级发电组件 (3A23)、 二级风电机组 (3A24)或二。

24、级蓄电池组(3A22)有电供时， 向二级负载供电线(3A26)供电， 二级供电调控与 变流系统(3A21)在二级发电组件(3A23)、 二级风电机组(3A24)或二级蓄电池组(3A22)无 电供及供电不足时， 通过节点负载供电电力线 (3A16) 购电并向二级负载供电线 (3A26) 供 电 ； 0040 同理， 三级供电调控与变流系统 (3A31) 在三级光伏组件 (3A33) 或三级蓄电池组 (3A32)有电供时， 向三级负载供电线(3A36)供电， 三级供电调控系统(3A31)在三级光伏组 件 (3A33) 或三级蓄电池组 (3A32) 无电供及供电不足时， 通过二级负载供电线 (3A2。

25、6) 购电 并向三级负载供电线 (3A36) 供电 ； 0041 在三级供电调控与变流系统 (3A31) 有电供时， 且供电有余电时， 先储存在三级 蓄电池组 (3A32) 中， 在三级蓄电池组 (3A32) 存满仍有余电时， 通过三级馈电供电电力线 (3A27) 向二级供电调控与变流系统 (3A21) 馈电 ； 0042 同理， 在二级供电调控与变流系统 (3A21) 有电供时， 且供电有余电时， 先储存在 二级蓄电池组(3A22)中， 在二级蓄电池组(3A22)存满仍有余电时， 通过二级馈电供电电力 说 明 书 CN 103997055 A 6 4/4 页 7 线 (3A17) 向节点电力。

26、调控与变流系统 (3A11) 馈电 ； 0043 同理， 节点电力调控与变流系统 (3A11) 有电供时， 且供电有余电时， 存储在节点 蓄电池组(3A12)中， 在节点蓄电池组(3A12)存满仍有余电时， 由节点电力调控与变流系统 (3A11) 通过节点并网电力线 (3A15) 连通变电装置 (2) 及微电网电力干线 (1) 受控向微电 网馈电。 0044 如上所述， 本发明的一种构建高效微电网的微微网系统， 其技术方案以既可以接 入微电网也可以独立运行的微微网节点子系统为主， 构成高效、 安全可靠的分布式新能源 电力微电网系统， 实现了发电系统 ( 单元 ) 与负载紧密捆绑在一起即发即用，。

27、 就近消纳 ； 通 过电力电子装置， 进行电力调控及能量管理及安全保护 ； 发电单元与蓄电蓄能单元结合， 进 行电力平衡， 克服新能源电力的间歇性和不稳定性 ； 多个发电单元可以自发自供充分自治， 并且可以互连组网， 受控并网及共享， 实现了发电用电整体电力合理调控， 优化了多种电力 的调节与调配， 在优先利用新能源电力的同时实现受控并网和子系统之间的资源共享， 由 于真正实现了分布式发电与供电更加有效地化解了系统风险， 大大提高了微电网系统的可 靠性和安全性。 说 明 书 CN 103997055 A 7 1/2 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103997055 A 8 2/2 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 103997055 A 9 。