CN113783196A - 一种智慧能源站供电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智慧能源站供电系统，包括第一交流子微网、第二交流子微网、第一变压器、第二变压器、直流子微网以及两段交流母线，所述两段交流母线包括交流母线I和交流母线II，所述第一交流子微网通过第一变压器与交流母线I连接，所述第二交流子微网通过第二变压器与交流母线II连接，第一交流子微网、第二交流子微网、直流子微网三者相互连接。通过上述结构构成了“两交一直微网群”的拓扑结构，可实现能源互通，通过直流子微网可为直流负荷供电或者清洁电站联网，有效减少站内电能转换带来的能量损耗，提升全站供电能力的可靠性，同时实现站内清洁能源最大化利用，提升全站的综合效益。
Description
技术领域
本发明涉及供电系统，具体涉及一种智慧能源站供电系统。
背景技术
面对现代电网的“双高”问题，必须大力发展储能技术，否则无法实现清洁能源的大规模利用。随着我国新基建政策的落地，新能源汽车充电桩和大数据中心成为了国家建设的重点方向。传统变电站作为电力系统的枢纽，起到了电能变换的作用。随着电力行业的不断发展，基于传统变电站建设智慧能源站成为行业的发展趋势。
新型智慧能源站以变电站为核心，创新建设模式，实现变电站、储能站、数据中心、电动汽车充换电站、光伏系统等分布式新能源集成融合与友好互动，实现能源流、数据流、业务流合一，提升电网综合效益，满足城市建设对能源、环境的综合要求。
常规变电站的供电系统经多年的发展，技术方面已经非常成熟，随着智慧能源站的建设发展，变电站的系统拓扑结构产生了巨大的变化，迫切需要一种适应智慧能源站的可靠、高效、节能的供电方式。
发明内容
本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种智慧能源站供电系统，本发明旨在有效减少站内电能转换带来的能量损耗，提升全站供电能力的可靠性，同时实现站内清洁能源最大化利用，提升全站的综合效益。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种智慧能源站供电系统，包括第一交流子微网、第二交流子微网、第一变压器、第二变压器、直流子微网以及两段交流母线，所述两段交流母线包括交流母线I和交流母线II，所述第一交流子微网通过第一变压器与交流母线I连接，所述第二交流子微网通过第二变压器与交流母线II连接，第一交流子微网、第二交流子微网、直流子微网三者相互连接。
所述第一交流子微网包括第一交流母线、第一隔离变压器、第一AC/DC变流装置、第一储能模块以及储能变流器，所述第一交流母线通过第一变压器与第一交流母线I连接，所述第一交流母线还通过储能变流器与直流子微网相连、通过第一AC/DC变流装置与第一储能模块相连、以及与第一隔离变压器相连。
所述第二交流子微网包括第二交流母线、第三隔离变压器、第二AC/DC变流装置、第二储能模块以及第三AC/DC变流装置，所述第二交流母线通过第二变压器与交流母线II连接，所述第二交流母线还通过第三AC/DC变流装置与直流子微网相连、通过第二AC/DC变流装置与第二储能模块相连、以及与第三隔离变压器相连。
所述第一交流母线、第二交流母线之间连接有联络开关。
所述直流子微网包括直流母线以及DC/DC转换单元，所述直流母线分别与第一交流子微网、第二交流子微网的直流输出端相连，所述DC/DC转换单元块包括用于将数据中心、超级电容、全站户内照明、充电桩、光伏中的部分或全部挂载到直流母线上的一个或多个DC/DC转换模块。
所述直流子微网还包括第四AC/DC变流装置，所述第一交流子微网还包括第二隔离变压器，所述第四AC/DC变流装置的直流侧为数据中心提供第二路冗余电源，所述第四AC/DC变流装置的交流侧通过第二隔离变压器与第一交流子微网的第一交流母线相连。
所述交流母线I和交流母线II两者中至少其一带有储能单元，所述储能单元包括依次相连的储能变压器、AC/DC模块以及储能模块，所述储能模块为蓄电池或超级电容。
所述交流母线I与外接高压电源相连，所述交流母线II通过主变压器与进站交流高压母线相连，所述交流母线I和交流母线II之间连接有联络开关。
所述第一变压器、第二变压器均为储能双向变压器。
所述直流母线为750V电压等级的直流母线，所述交流母线I和交流母线II均为10KV电压等级的交流母线，所述第一交流母线、第二交流母线均为AC400V母线。
和现有技术相比，本发明具有下述优点：本发明包括第一交流子微网、第二交流子微网、第一变压器、第二变压器、直流子微网以及两段交流母线，两段交流母线包括交流母线I和交流母线II，第一交流子微网通过第一变压器与交流母线I连接，第二交流子微网通过第二变压器与交流母线II连接，第一交流子微网、第二交流子微网、直流子微网三者相互连接，通过上述结构构成了“两交一直微网群”的拓扑结构，通过“两交一直微网群”的拓扑结构可实现第一交流子微网、第二交流子微网两者与直流子微网之间的能源互通，通过直流子微网可为智慧能源站的数据中心、超级电容、全站户内照明系统、充电桩和光伏模块等直流负荷供电或者清洁电站联网，能够有效减少站内电能转换带来的能量损耗，提升全站供电能力的可靠性，同时实现站内清洁能源最大化利用，提升全站的综合效益。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图例说明：1、第一交流子微网；11、第一隔离变压器；12、第一AC/DC变流装置；13、第一储能模块；14、储能变流器；15、第二隔离变压器；2、第二交流子微网；21、第三隔离变压器；22、第二AC/DC变流装置；23、第二储能模块；24、第三AC/DC变流装置；3、第一变压器；4、第二变压器；5、直流子微网；51、第四AC/DC变流装置；6、储能单元。
具体实施方式
如图1所示，本实施例的智慧能源站供电系统包括第一交流子微网1、第二交流子微网2、第一变压器3、第二变压器4、直流子微网5以及两段交流母线，两段交流母线包括交流母线I(图中标记为AC10KVI段母线)和交流母线II(图中标记为AC10KVII段母线)，第一交流子微网1通过第一变压器3与交流母线I连接，第二交流子微网2通过第二变压器4与交流母线II连接，第一交流子微网1、第二交流子微网2、直流子微网5三者相互连接。通过上述结构构成了“两交一直微网群”的拓扑结构，通过“两交一直微网群”的拓扑结构可实现第一交流子微网1、第二交流子微网2两者与直流子微网之间的能源互通(实现能量双向流动，形成负荷互补)，站内清洁能源通过直流子微网5和第一交流子微网1实现就地消纳，第二交流子微网2与第一交流子微网1连接，作为直流子微网5的备用电源点，让直流子微网5形成双端电源，保证负荷用电可靠性的要求，提升了供电可靠性，通过直流子微网5可为智慧能源站的数据中心、超级电容、全站户内照明系统、充电桩和光伏模块等直流负荷实现供电或联网，实现站内清洁能源的就地消纳，用电系统和微网系统的融合，实现直流系统“一体构建、一体管控”，提升站内各模块的融合度，最大化利用储能和微网设备，能够有效减少站内电能转换带来的能量损耗，提升全站供电能力的可靠性，同时实现站内清洁能源最大化利用，提升全站的综合效益。
如图1所示，本实施例中第一交流子微网1包括第一交流母线、第一隔离变压器11、第一AC/DC变流装置12、第一储能模块13以及储能变流器14，第一交流母线通过第一变压器3与第一交流母线I连接，第一交流母线还通过储能变流器14与直流子微网5相连、通过第一AC/DC变流装置12与第一储能模块13相连、以及与第一隔离变压器11相连。通过储能变流器14交直流负荷互补，可保证挂在直流子微网5上的清洁能源(光伏等)能够全消纳。
如图1所示，本实施例中第二交流子微网2包括第二交流母线、第三隔离变压器21、第二AC/DC变流装置22、第二储能模块23以及第三AC/DC变流装置24，第二交流母线通过第二变压器4与交流母线II连接，第二交流母线还通过第三AC/DC变流装置24与直流子微网5相连、通过第二AC/DC变流装置22与第二储能模块23相连、以及与第三隔离变压器21相连。第二交流子微网2的第二AC/DC变流装置22、第三AC/DC变流装置24采用单向流动的模块化AC/DC设备，让直流子微网5形成双端电源，保证直流子微网5的直流母线上重要负荷满足可靠性要求。
如图1所示，本实施例中第一交流母线、第二交流母线之间连接有联络开关。
如图1所示，本实施例中直流子微网5包括直流母线以及DC/DC转换单元，直流母线分别与第一交流子微网1、第二交流子微网2的直流输出端相连，DC/DC转换单元块包括用于将数据中心、超级电容、全站户内照明、充电桩、光伏中的部分或全部挂载到直流母线上的一个或多个DC/DC转换模块。直流子微网5采用双端结构形式，双侧电源并列运行，供电范围大、供电可靠性较高，任何一端电源故障时另一侧电源端能够满足全部负荷供电需求，负荷可从不同方向获取电能或电网、分布式电源和储能向不同方向输出电能。数据中心的IT设备采用高压直流供电方式，由第一交流子微网1、第二交流子微网2以及直流子微网5三者构成的交直流混联微网提供双路直流电源，同时复用储能作为后备电源，取消传统数据中心UPS电源系统和备用柴油机，IT设备次用该供电方式可有效降低设备功耗，同时降低UPS电源多次DC-AC转换带来的发热功耗。全站直流负荷及UPS电源均通过DC/DC设备连接DC750V母线。对于直流子微网5中数据中心采用双路电源供电，另一路电源由交流子微网AC/DC变换供电，正常运行时IT负荷平均分配在两路电源上，其中1个电源失电情况下，另一路电源可完成全部负荷供电，无需转供切换，同时复用储能作为后备电源。
如图1所示，直流子微网5还包括第四AC/DC变流装置51，第一交流子微网1还包括第二隔离变压器15，第四AC/DC变流装置51的直流侧为数据中心提供第二路冗余电源，第四AC/DC变流装置51的交流侧通过第二隔离变压器15与第一交流子微网1的第一交流母线相连。
如图1所示，交流母线I和交流母线II两者中至少其一带有储能单元6(本实施例中为交流母线II)，储能单元6包括依次相连的储能变压器、AC/DC模块以及储能模块，储能模块为蓄电池或超级电容。
如图1所示，交流母线I与外接高压电源相连，所述交流母线II通过主变压器与进站交流高压母线相连，交流母线I和交流母线II之间连接有联络开关。
本实施例中，第一变压器3、第二变压器4均为储能双向变压器，通过整合常规变压器和储能双向变压器，当储能电池在低功率充电或不充不放电的工况下，利用储能双向变压器兼做站用变压器，提升全站经济性。
如图1所示，直流母线为750V电压等级的直流母线，交流母线I和交流母线II均为10KV电压等级的交流母线，第一交流母线、第二交流母线均为AC400V母线。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种智慧能源站供电系统，其特征在于，包括第一交流子微网(1)、第二交流子微网(2)、第一变压器(3)、第二变压器(4)、直流子微网(5)以及两段交流母线，所述两段交流母线包括交流母线I和交流母线II，所述第一交流子微网(1)通过第一变压器(3)与交流母线I连接，所述第二交流子微网(2)通过第二变压器(4)与交流母线II连接，第一交流子微网(1)、第二交流子微网(2)、直流子微网(5)三者相互连接。
2.根据权利要求1所述的智慧能源站供电系统，其特征在于，所述第一交流子微网(1)包括第一交流母线、第一隔离变压器(11)、第一AC/DC变流装置(12)、第一储能模块(13)以及储能变流器(14)，所述第一交流母线通过第一变压器(3)与第一交流母线I连接，所述第一交流母线还通过储能变流器(14)与直流子微网(5)相连、通过第一AC/DC变流装置(12)与第一储能模块(13)相连、以及与第一隔离变压器(11)相连。
3.根据权利要求2所述的智慧能源站供电系统，其特征在于，所述第二交流子微网(2)包括第二交流母线、第三隔离变压器(21)、第二AC/DC变流装置(22)、第二储能模块(23)以及第三AC/DC变流装置(24)，所述第二交流母线通过第二变压器(4)与交流母线II连接，所述第二交流母线还通过第三AC/DC变流装置(24)与直流子微网(5)相连、通过第二AC/DC变流装置(22)与第二储能模块(23)相连、以及与第三隔离变压器(21)相连。
4.根据权利要求3所述的智慧能源站供电系统，其特征在于，所述第一交流母线、第二交流母线之间连接有联络开关。
5.根据权利要求4所述的智慧能源站供电系统，其特征在于，所述直流子微网(5)包括直流母线以及DC/DC转换单元，所述直流母线分别与第一交流子微网(1)、第二交流子微网(2)的直流输出端相连，所述DC/DC转换单元块包括用于将数据中心、超级电容、全站户内照明、充电桩、光伏中的部分或全部挂载到直流母线上的一个或多个DC/DC转换模块。
6.根据权利要求5所述的智慧能源站供电系统，其特征在于，所述直流子微网(5)还包括第四AC/DC变流装置(51)，所述第一交流子微网(1)还包括第二隔离变压器(15)，所述第四AC/DC变流装置(51)的直流侧为数据中心提供第二路冗余电源，所述第四AC/DC变流装置(51)的交流侧通过第二隔离变压器(15)与第一交流子微网(1)的第一交流母线相连。
7.根据权利要求6所述的智慧能源站供电系统，其特征在于，所述交流母线I和交流母线II两者中至少其一带有储能单元(6)，所述储能单元(6)包括依次相连的储能变压器、AC/DC模块以及储能模块，所述储能模块为蓄电池或超级电容。
8.根据权利要求7所述的智慧能源站供电系统，其特征在于，所述交流母线I与外接高压电源相连，所述交流母线II通过主变压器与进站交流高压母线相连，所述交流母线I和交流母线II之间连接有联络开关。
9.根据权利要求8所述的智慧能源站供电系统，其特征在于，所述第一变压器(3)、第二变压器(4)均为储能双向变压器。
10.根据权利要求9所述的智慧能源站供电系统，其特征在于，所述直流母线为750V电压等级的直流母线，所述交流母线I和交流母线II均为10KV电压等级的交流母线，所述第一交流母线、第二交流母线均为AC400V母线。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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