一种阵列式多元储配电系统的制作方法

1.本实用新型涉及储配电系统技术领域，具体涉及到一种阵列式多元储配电系统。


背景技术：

2.随着智能电网建设的不断深入,储配电系统中得到了越来越广泛的应用,尤其在新能源技术方面的应用。目前由于自然界风能、太阳能的变化，导致所发电功率跟随着变化，具有很强的随机性，在并入电网的过程中给电网的潮流控制带来很大的麻烦，造成供电系统的可靠性和安全稳定性不能得到保障。
3.如图1为传统新能源储配电系统的拓扑图所示，从整个工作原理来看，不管是光伏发电还是风能发电都通过功率追随器(mppt)进行功率调整，同时在另一条通道上设一个储能模块。从理论上看，可以通过储能模块的随时变功来稳定并网输入，可是动态变功要求时时刻刻保持控制的“秒级响应”。由于风能、光能的随机性高达80％，不仅控制难度大，而且还需要昂贵的电力电子设备时时匹配，造成并网工程中成本较高，控制难度大的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供了一种阵列式多元储配电系统，以解决现有技术中成本较高，控制难度大及供电系统的可靠性和安全稳定性不能得到保障的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种阵列式多元储配电系统，包括若干个直流组网单元，所述直流组网单元包括发电模组、储能模组和变换模组，所述发电模组和所述储能模组并联，并汇流在直流母排上，所述直流母排与所述变换模组连接。
6.在优选的实施例中，所述发电模组输出的电流为直流电，所述储能模块的电压小于所述直流电电压。
7.在优选的实施例中，所述发电模组为多个风能发电模块和/或多个光伏发电模块。
8.在优选的实施例中，所述储能模组为多个并联的电池组。
9.在优选的实施例中，所述直流组网单元与发储网连接。
10.在优选的实施例中，所述直流组网单元与配储网连接。
11.在优选的实施例中，所述风能发电模块包括旋转叶轮、与所述旋转叶轮连接的发电机和整流装置，所述发电机输出的交流电通过所述整流装置整流成直流电，汇流在所述直流母排上。
12.在优选的实施例中，所述整流装置包括整流器、直流转压模块和功率限制模块；所述整流器的输入端与所述发电机的输出端连接，所述整流器的输出端与所述直流转压模块的前端连接，所述直流转压模块的后端连接在所述功率限制模块上。
13.在优选的实施例中，所述光伏发电模块包括光伏板本体，所述光伏板本体发出的直流电汇流在所述直流母排上。
14.本实用新型的有益效果：
15.1、通过对本实用新型的若干个直流组网单元进行管理联动，互为调度，整个控制
难度大幅减小，提升系统的可靠性；相对于传统的储配电系统省去了功率跟随装置(mppt)，降低了实际成本，简化了结构；通过储能模组直接和发电模组并联，实现智能双源或多元输出，充分利用直流电的自身特性构建自适应性平衡系统，将各种随机电源通过变换模组稳定输出，提升系统稳定性，解决并网工程中成本高、控制难度大的问题。
16.2、通过将发电模组直流化和将储能模组直接汇入直流母排，不经过任何其它的转换，构成多源平衡态，通过储能模块的电压低于发电模组发出的直流电电压，利用直流电高压优先的自身特性来实现“先源后储”的天然源网架构，提高系统的可控性和安全性。
17.3、通过直流组网单元与配储网连接，可以和电网同步供应用户端，即使在大网断电的前提下，依旧能够保持一类应急负荷的供电，在必要的时候，直流网功率可以和电网功率进行叠加实现动态增容，提升系统的安全稳定性。
附图说明
18.以下附图是用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，且仅旨在于对本实用新型做示意性的解释和说明，并非用以限制本实用新型的范围。在附图中：
19.图1为现有技术中的传统新能源储配电系统的拓扑图；
20.图2为本技术实施例一中的直流组网单元结构示意图；
21.图3为本技术实施例一中的一种阵列式多元储配电系统应用在配储网中的并网方式结构示意图；
22.图4为本技术实施例一中的一种阵列式多元储配电系统的应用模型结构示意图；
23.图5为本技术实施例三中的风能发电模块的结构示意图；
24.图6为本技术实施例四中的光伏发电模块的结构示意图。
25.附图标记：
26.10、直流组网单元；11、光伏发电模块；12、风能发电模块；13、储能模组；14、交变模组；15、配电变压器；16、升压变压器；17、并网通道；18、其它发电源；19、直流母排；101、旋转叶轮；102、光伏板本体；103、发电机；104、整流装置；105、整流器；106、直流转压模块；107、功率限制模块；108、控制模块；109、采集模块；111、第一采集通道；112、第二采集通道；
具体实施方式
27.下面将以图式揭露本技术的多个实施方式，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，构成本技术的一部分说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及说明是用来解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.需要说明，除非单独定义指出的方向以外，本文中涉及到的上、下、左、右、横向、竖向等方向均是以本技术实施例图2所示的上、下、左、右、横向、竖向等方向为准，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应随之改变。“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，在此一并说明，使用的“第一”、“第二”“第三”“第四
”“ⅰ”“ⅱ”
以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。此外，在本公开各个实施例中，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
29.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
30.另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以互相结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求保护的范围之内。
31.实施例一
32.请参阅图2至图4，本实施例提供了一种阵列式多元储配电系统，包括若干个直流组网单元10，其中，直流组网单元10包括发电模组、储能模组13和变换模组14，发电模组和储能模组13并联连接，并汇流在直流母排19上，直流母排19与变换模组14连接。
33.需要说明的是，本实施例中的发电模组为多个风能发电模块12和多个光伏发电模块11，结合图4的发、储、配应用模型所示，还可以为其它发电源18，如：小火电发电源、小水电发电源等。
34.利用本实施例中的技术方案的每个直流组网单元通过管理联动，互为调度，具有较强的系统可控性，节约控制成本，而且大大提升了系统的可靠性和安全性。由于该直流组网单元的发电模组可以为随机性发电源，不用考虑发电源的随机性高带来的问题，故可充分盘活目前被大量遗弃的随机性发电源，包括风能、光能、小水电、小火电，也为存量资产改造提供一定的技术基础，包括已经面临淘汰的传统火力发电系统节能化改造入网，小水电组群入网改造、同步抽水蓄能协同等，能够大大促进未来智能电网的发展。相对于传统的储配电系统省去了功率跟随装置(mppt)，降低了实际成本，简化了结构；通过储能模组直接和发电模组并联，实现智能双源或多元输出，充分利用直流电的自身特性构建自适应性平衡系统，将各种随机电源通过变换模组稳定输出，提升系统稳定性，解决并网工程中成本高、控制难度大的问题。
35.在其中一个优选的实施例中，本实施例中的发电模组输出的电流为直流电，储能模块13的电压略低于直流电电压。通过将发电模组直流化和将储能模组直接汇入直流母排，不经过任何其它的转换，构成多源平衡态，通过储能模块的电压低于发电模组发出的直流电电压，利用直流电高压优先的自身特性来实现“先源后储”的天然源网架构，提高系统的可控性和安全性。
36.在其中一个优选的实施例中，如图4所示，本实施例中的储能模组13为多个并联的电池组130组合而成。
37.需要说明的是，本实施例中的电池优选为化学电池，多块电池串联起来组成电池组，多个电池组并联起来形成储能模组，该储能模组是本单位自主研发的基于自由模组的多通道矩阵式电池系统，故在此不做过多赘述，还根据实际情况选择电池类型及电池的数量、连接方式等。储能模组作为配合随机性电源发电接入，实现削峰填谷、负荷补偿，提高电能质量应用的储能电站，必须容易实现多方式组合，满足较大的工作电压和工作电流，保证安全性和可靠性。
38.在其中一个优选的实施例中，本实施例中的多个直流组网单元与发储网连接。具体的说，多个直流组网单元10与发电侧连接，满足发电侧的储能系统的需求。风光发电等可
再生能源发电具有间歇性和不确定性，容易对电网造成冲击，且不能满足调度计划的需求，造成弃风光严重。通过直流组网单元的介入可有效协调可再生能源的利用率，亦可作为可再生能源的备用电源，进一步提高利用效率，节约成本；提高系统的稳定性和可靠性。
39.在其中一个优选的实施例中，如图3、图4所示，本实施例中的多个直流组网单元10与配储网连接。具体的说，多个直流组网单元10与配电侧连接，满足配电侧的储能系统的需求，可以和电网同步供应用户端，即使在大电网断电的前提下，依旧能够保持一类应急负荷的供电，在必要的时候，直流网功率可以和大电网功率进行叠加实现动态增容，提升系统的可靠性和安全稳定性。
40.实施例二
41.本实施例是在实施例一的基础上，作为进一步优选的实施方式，如图5所示，本实施例中的风能发电模块包括旋转叶轮101、与旋转叶轮101连接的发电机103和整流装置104，其中，发电机103输出的交流电通过整流装置104整流成直流电，汇流在直流母排上。进一步具体地，本实施例中的整流装置104包括整流器105、直流转压模块106和功率限制模块107；整流器105的输入端与发电机103的输出端连接，整流器105的输出端与直流转压模块106的前端连接，直流转压模块106的后端连接在功率限制模块107上。进一步地，本实施例中的直流转压模块106的两端之间并联控制模块108；更进一步地，本实施例中的控制模块108上设置有采集模块109，其中，采集模块109通过第一采集通道110采集发电机103发出的交流电压、电流信息；和/或通过第二采集通道111采集直流转压模块106前端的直流电压、电流信息；和/或通过第三采集通道112采集外部输入的通讯指令。
42.需要说明的是，本实施例中的直流转压模块106为dc/dc电源转换器，其中，dc为direct current的简称，即直流电；dc
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dc电源转换器的原理是利用电感和电容等元件作为储能元件完成电压转换功能，作用主要是高效率地实现电压变换和稳定输出。功率限制模块107为功率二极管，使经直流转压模块106实现电压变换和稳定输出后的恒压直流电在正向导通状态时，能通过较大电流，完成较大电流的工作，且不超过发电机的上限，提升转换效率和系统的安全性。
43.实施例三
44.本实施例是在实施例一的基础上，作为进一步优选的实施方式，如图6所示，本实施例中的光伏发电模块包括光伏板本体101和输送模组114，光伏板本体101发出的直流电汇流在直流母排上。进一步地，本实施例中的输送模组104包括直流转压模块106和功率限制模块107，通过所述功率限制模块107进行功率限制。更进一步地，本实施例中的直流转压模块106的两端之间并联控制模块108；更进一步地，本实施例中的控制模块108上设置有采集模块109，其中，采集模块109通过通过第一采集通道111采集直流转压模块106前端的直流电压、电流信息和/或通过第二采集通道112采集外部输入的通讯指令。
45.需要说明的是，通过本实施例的技术方案中的光伏本体经输送模组发出来的直流电，可有效并入直流母排的直流网，通过与其并联的储能模块直接接入直流网，不做任何其他的转换，提升了转换效率和构成一种多源平衡态；充分利用直流电的分流汇流特征，实施动态电力储能混动，有效挖掘每一份能源；其具备比传统的集中式一体化储能电池系统更强的通道过流能力及汇流能力，可以承受反复的高频次的随机性充放电，过程中具有动态自修复能力，寿命足以支持电力系统的寿命要求。
46.综上所述，本实用新型通过对每个直流组网单元的管理联动，互为调度，具有较强的系统可控性，节约控制成本，而且大大提升了系统的可靠性和安全性。相对于传统的储配电系统省去了功率跟随装置(mppt)，降低了实际成本，简化了结构；通过储能模组直接和发电模组并联，实现智能双源或多元输出，充分利用直流电的自身特性构建自适应性平衡系统，将各种随机电源通过变换模组稳定输出，提升系统稳定性，解决并网工程中成本高、控制难度大的问题。
47.上述说明示出并描述了本技术的优选实施方式，但如前对象，应当理解本技术并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施方式的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文对象构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本技术的精神和范围，则都应在本技术所附权利要求的保护范围内。