发明专利｜国家电网及能研院提出的一种微电网系统

需要说明的是，图1和图2仅示出了微电网系统包括三个微电网子系统的情形，在实际应用中，根据实际需要，微电网系统也可包括两个或多个微电网子系统(此处多个为大于三个)，本发明不以此为限。

在一实施例中，上述直流微电网1中的高压直流母线11为10kV直流母线，上述低压直流母线12为750V直流母线，直流微电网1还包括：直流供电装置13、直流储能装置14及直流负荷15;直流供电装置13通过第一直流变流器接入低压直流母线12，通过低压直流母线12将电能传输至低压直流系统23或直流储能装置14;直流储能装置14通过第二直流变流器接入低压直流母线12，通过低压直流母线12接收低压直流系统23或直流供电装置13传输的电能，将低压直流系统23或直流供电装置13传输的电能进行存储;当低压直流系统23发生障时，直流供电装置13或直流储能装置14向直流负荷15传输电能;直流负荷15通过第三直流变流器接入低压直流母线12，通过低压直流母线12接收低压直流系统23、直流供电装置13或直流储能装置14传输的电能。

在具体实施例中，上述直流供电装置13可以是光伏发电装置，上述第一直流变流器为直流供电变流器(DC/DC)，光伏发电装置通过直流供电变流器接入上述低压直流母线12;上述直流储能装置14包括储能电池组，上述第二直流变流器为直流储能变流器(DC/DC)，该直流储能变流器为双向变流器，储能电池组通过直流储能变流器接入上述低压直流

母线12，直流储能变流器能够进行储能电池组的直流充电或直流放电，直流储能装置14可以是固定储能装置，也可以是移动储能装置，如移动储能车，移动储能车作为后备储能的装置，在固定储能装置的调节能力不足时进行能量供给，保障了重要负荷的供电可靠性，并有效消纳光伏发电装置的间歇性发电，提高了微电网系统的经济性;上述直流负荷15包括电动汽车直流充电桩，上述第三直流变流器为电动汽车直流充放电变流器(DC/DC)，电动汽车直流充放电变流器为双向变流器，电动汽车直流充电桩通过电动汽车直流充放电变流器接入上述低压直流母线12，电动汽车直流充放电变流器能够进行电动汽车电池的直流充电或直流放电，可选地，上述直流负荷15还可以是其他的重要负荷或普通负荷。

如图3所示，上述微电网子系统还包括：交流微电网3，该交流微电网3包括：高压交流母线31、低压交流母线32、交流供电装置33、交流储能装置34及交流负荷35，高压交流母线31为10kV交流母线，低压交流母线32为380V交流母线。高压交流母线31与高压交流系统21相连，将高压交流电传输至高压交流系统21;交流供电装置33通过第一交流变流器接入低压交流母线32，通过低压交流母线32将电能传输至低压交流系统24或交流储能系统34;交流储能装置34通过第二交流变流器接入低压交流母线32，接收低压交流系统24或交流供电装置33传输的电能，将低压交流系统24或交流供电装置33传输的电能进行存储;当低压交流系统24发生故障时，交流供电装置33或交流储能装置34向交流负荷35传输电能;交流负荷35通过第三交流变流器接入低压交流母线32，接收低压交流系统24、交流供电装置33或交流储能装置34传输的电能。交流微电网3充分利用分布式能源(交流供电装置33)在电网故障情况下的持续供电能力，提升了微电网系统的供电可靠性，具备孤岛运行能力且自愈性高。

需要说明的是，图3仅示出了微电网子系统包括两个柔性变电站的情形，在实际应用中，根据实际需要，微电网子系统可以包括多个柔性变电站(此处多个为大于等于两个)，本发明不以此为限。

在具体实施例中，上述交流供电装置33可以是风力发电装置，上述第一交流变流器为交流供电变流器(AC/AC)，交流供电装置通过交流供电变流器接入上述低压交流母线32;上述第二交流变流器为交流储能变流器(AC/AC)，该交流储能变流器为双向变流器，交流储能装置34通过交流储能变流器接入上述低压交流母线32，交流储能装置34可以是固定储能装置，也可以是移动储能装置，如移动储能车，移动储能车作为后备储能的装置，在固定储能装置的调节能力不足时进行能量供给，保障了重要负荷的供电可靠性;上述交流负荷35包括电动汽车交流充电桩，此时，上述第三交流变流器为电动汽车交流充放电变流器(AC/AC)，电动汽车交流充放电变流器为双向变流器，电动汽车交流充电桩通过电动汽车交流充放电变流器接入上述低压交流母线32，电动汽车交流充放电变流器能够进行电动汽车电池的交流充电或交流放电，可选地，交流负荷35还可以是其他的重要负荷或普通负荷。

在一较佳实施例中，直流微电网1和交流微电网3可分别通过上述第一直流变流器至第三直流变流器和第一交流变流器至第三交流变流器的变流器阀实现对故障电流的快速闭锁，从而切断和隔离故障电流。

在一较佳实施例中，上述高压交流系统21、高压直流系统22、低压直流系统23和低压交流系统24分别设置有高压交流接口(10kV/AC)、高压直流接口(10kV/DC)、低压直流接口(750V/DC)和低压交流接口(380V/AC)，高压交流母线31通过高压交流接口(10kV/AC)连接高压交流系统21，高压直流母线11通过高压直流接口(10kV/DC)连接高压直流系统22，低压直流母线12通过低压直流接口(750V/DC)连接低压直流系统23，低压交流母线32通过低压交流接口(380V/AC)连接低压交流系统24。

上述直流微电网1通过柔性变电站2的接口实现与交流微电网3的能量流动，具体地，直流微电网1通过高压直流接口或低压直流接口将直流电能传输至柔性变电站2，柔性变电站2通过内部各系统实现电能直流到交流的转换，然后通过高压交流接口或低压交流接口将交流电能传输至交流微电网3，或者，交流微电网3通过高压交流接口或低压交流接口将交流电能传输至柔性变电站2，柔性变电站2通过内部各系统实现电能交流到直流的转换，然后通过高压直流接口或低压直流接口将直流电能传输至直流微电网1。通过该过程，实现了直流微电网1和交流微电网3之间的能量流动，从而使得直流供电装置13能够将自身产生的电能通过柔性变电站2输送至交流微电网3中，直流储能装置14也能够将剩余的电能通过柔性变电站2输送至交流微电网3中，交流供电装置33能够将自身产生的电能通过柔性变电站2输送至直流微电网1中，交流储能装置34也能够将剩余的电能通过柔性变电站2输送至直流微电网1中，提高了微电网子系统的灵活性。

本发明实施例提供的微电网系统，采用基于柔性变电站2的环网及交直流互补型结构，实现了分布式能源、交直流多元化负荷的灵活接入，促进了分布式能源与可再生能源的大规模接入，实现了对负荷多种能源形式的高可靠供给以及可再生能源100%消纳，实现了能源的100%消纳及满足≥99.99%供电可靠性，实现了不同电压等级、不同供电区域的故障隔离，提高了微电网系统的可靠性，有效解决了现有配电网只能提供交流电压、供电模式单一的问题，提高了配电网的灵活性和可控性;微电网子系统中的柔性变电站具备网络重构与自愈、交直流分级供电和负荷控制、可再生能源“ 即插即用”等功能;柔性变电站中的高压交流系统与高压直流系统之间、高压交流系统与低压直流系统之间、高压直流系统与低压直流系统之间、低压直流系统与低压交流系统之间均能够实现功率双向流动。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

所述低压直流系统设置有第三电压变换模块，用于将所述低压直流电变换为低压交流电;

所述低压交流系统设置有第四电压变换模块，用于将低压交流电变换为低压直流电;

所述低压直流系统设置有第五电压变换模块，用于将所述低压直流电变换为高压直流电，以及将所述低压直流电变换为高压交流电;

所述高压直流系统设置有第六电压变换模块，用于将所述高压直流电变换为高压交流电。

4.根据权利要求2或3所述的微电网系统，其特征在于，所述高压交流系统通过所述机械电磁式变电站将高压交流电变换为低压交流电，所述低压交流系统通过所述机械电磁式变电站将低压交流电变换为高压交流电。

5.根据权利要求1所述的微电网系统，其特征在于，所述直流微电网还包括：直流供电装置、直流储能装置及直流负荷;

所述直流供电装置通过第一直流变流器接入所述低压直流母线，通过所述低压直流母线将电能传输至所述低压直流系统或直流储能系统;

所述直流储能装置通过第二直流变流器接入所述低压直流母线，通过所述低压直流母线接收所述低压直流系统或直流供电装置传输的电能，将所述低压直流系统或直流供电装置传输的电能进行存储;

当所述低压直流系统发生故障时，所述直流供电装置或直流储能装置向所述直流负荷传输电能;所述直流负荷通过第三直流变流器接入所述低压直流母线，通过所述低压直流母线接收所述低压直流系统、直流供电装置或直流储能装置传输的电能。

6.根据权利要求5所述的微电网系统，其特征在于，所述直流供电装置为光伏发电装置。

7.根据权利要求5或6所述的微电网系统，其特征在于，所述直流储能装置包括：固定储能装置和移动储能装置。

8.根据权利要求1所述的微电网系统，其特征在于，所述微电网子系统还包括：交流微电网，所述交流微电网包括：高压交流母线、低压交流母线、交流供电装置、交流储能装置及交流负荷;

所述高压交流母线与所述高压交流系统相连，将高压交流电传输至所述高压交流系统;

所述交流供电装置通过第一交流变流器接入所述低压交流母线，通过所述低压交流母线将电能传输至所述低压交流系统或交流储能系统;

所述交流储能装置通过第二交流变流器接入所述低压交流母线，接收所述低压交流系统或交流供电装置传输的电能，将所述低压交流系统或交流供电装置传输的电能进行存储;

当所述低压交流系统发生故障时，所述交流供电装置或交流储能装置向所述交流负荷传输电能;

所述交流负荷通过第三交流变流器接入所述低压交流母线，接收所述低压交流系统、交流供电装置或交流储能装置传输的电能。

9.根据权利要求8所述的微电网系统，其特征在于，所述交流供电装置为风力发电装置。