摘要：本發明實施例提出了一種交直流混合微電網系統，該交直流混合微電網系統包括：直流微電網和至少兩個柔性變電站，柔性變電站包括：高壓交流系統、高壓直流系統和低壓直流系統，高壓交流系統與高壓直流系統之間、高壓直流系統與低壓直流系統之間、高壓交流系統與低壓直流系統之間分別相連，直流微電網包括：高壓直流母線和低壓直流母線，各柔性變電站的高壓直流系統之間通過高壓直流母線相連，各柔性變電站的低壓直流系統之間通過低壓直流母線相連，實現了負荷轉供和環網潮流均衡，保證了配電網的持續供電能力。

申請人：全球能源互聯網研究院有限公司 國家電網有限公司 國網冀北電力有限公司 國網北京市電力公司

發明人：楊士慧 劉海軍 徐向前 鄧占鋒 趙國亮 蔡林海 陸振綱 于弘洋 葛菁 宋潔瑩 周哲 尉志勇 張永征 劉宗燁 劉輝 吳林林 趙賀 李子衿

技術領域

本發明涉及柔性配電技術領域，具體涉及一種交直流混合微電網系統。

背景技術

配電網處于電力系統的末端，直接面向電力用戶，承擔著分配電能、服務客戶的重任。

當前，配電網建設相對滯后、調控手段有限，制約了配電網運行控制的靈活性，造成了饋線負荷不均衡、供電恢復時間長等問題;另一方面，配電網內非線性、沖擊性負荷比重的增加，以及新能源滲透率的不斷提高，對配電網電能質量和供電可靠性的保障手段提出了更高要求。配電網正面臨用電需求定制化和多樣化、分布式電源接入規模化、潮流協調控制復雜化等多方面的巨大挑戰。

當前，配電網建設相對滯后、調控手段有限，制約了配電網運行控制的靈活性，造成了饋線負荷不均衡、供電恢復時間長等問題;另一方面，配電網內非線性、沖擊性負荷比重的增加，以及新能源滲透率的不斷提高，對配電網電能質量和供電可靠性的保障手段提出了更高要求。配電網正面臨用電需求定制化和多樣化、分布式電源接入規模化、潮流協調控制復雜化等多方面的巨大挑戰

發明內容

鑒于上述的分析，本發明實施例提出了一種交直流混合微電網系統，用以解決現有技術無法無法保證配電網的持續供電能力的問題。

為實現上述目的，本發明實施例采用如下技術方案：

根據第一方面，本發明實施例提供了一種交直流混合微電網系統，該交直流混合微電網系統包括：直流微電網和至少兩個柔性變電站;柔性變電站包括：高壓交流系統、高壓直流系統和低壓直流系統，高壓交流系統與高壓直流系統之間、高壓直流系統與低壓直流系統之間、高壓交流系統與低壓直流系統之間分別相連;直流微電網包括：高壓直流母線和低壓直流母線;各柔性變電站的高壓直流系統之間通過高壓直流母線相連，各柔性變電站的低壓直流系統之間通過低壓直流母線相連。

結合第一方面，在第一方面第一實施方式中，上述柔性變電站還包括：低壓交流系統，低壓交流系統與低壓直流系統相連，并通過機械電磁式變電站與高壓交流系統相連。

結合第一方面第一實施方式，在第一方面第二實施方式中，上述高壓交流系統設置有第一電壓變換模塊，用于將高壓交流電變換為高壓直流電，以及將高壓交流電變換為低壓直流電;高壓直流系統設置有第二電壓變換模塊，用于將高壓直流電變換為低壓直流電;低壓直流系統設置有第三電壓變換模塊，用于將低壓直流電變換為低壓交流電;低壓交流系統設置有第四電壓變換模塊，用于將低壓交流電變換為低壓直流電;低壓直流系統設置有第五電壓變換模塊，用于將低壓直流電變換為高壓直流電，以及將低壓直流電變換為高壓交流電;高壓直流系統設置有第六電壓變換模塊，用于將高壓直流電變換為高壓交流電。

結合第一方面第一實施方式或第一方面第二實施方式，在第一方面第三實施方式中，高壓交流系統通過機械電磁式變電站將高壓交流電變換為低壓交流電，低壓交流系統通過機械電磁式變電站將低壓交流電變換為高壓交流電。

結合第一方面，在第一方面第四實施方式中，上述直流微電網還包括：直流供電裝置、直流儲能裝置及直流負荷;直流供電裝置通過第一直流變流器接入低壓直流母線，通過低壓直流母線將電能傳輸至低壓直流系統或直流儲能系統;直流儲能裝置通過第二直流變流器接入低壓直流母線，通過低壓直流母線接收低壓直流系統或直流供電裝置傳輸的電能，將低壓直流系統或直流供電裝置傳輸的電能進行存儲;當低壓直流系統發生故障時，直流供電裝置或直流儲能裝置向直流負荷傳輸電能;直流負荷通過第三直流變流器接入低壓直流母線，通過低壓直流母線接收低壓直流系統、直流供電裝置或直流儲能裝置傳輸的電能。

結合第一方面第四實施方式，在第一方面第五實施方式中，上述直流供電裝置為光伏發電裝置。

結合第一方面第四實施方式或第一方面第五實施方式，在第一方面第六實施方式中，上述直流儲能裝置包括：固定儲能裝置和移動儲能裝置。

結合第一方面，在第一方面第七實施方式中，上述交直流混合微電網系統還包括：

交流微電網，交流微電網包括：高壓交流母線、低壓交流母線、交流供電裝置、交流儲能裝置及交流負荷;高壓交流母線與高壓交流系統相連，將高壓交流電傳輸至高壓交流系統;交流供電裝置通過第一交流變流器接入低壓交流母線，通過低壓交流母線將電能傳輸至低壓交流系統或交流儲能系統;交流儲能裝置通過第二交流變流器接入低壓交流母線，接收低壓交流系統或交流供電裝置傳輸的電能，將低壓交流系統或交流供電裝置傳輸的電能進行存儲;當低壓交流系統發生故障時，交流供電裝置或交流儲能裝置向交流負荷傳輸電能;交流負荷通過第三交流變流器接入低壓交流母線，接收低壓交流系統、交流供電裝置或交流儲能裝置傳輸的電能。

結合第一方面第七實施方式，在第一方面第八實施方式中，上述交流供電裝置為風力發電裝置。

本發明技術方案，與現有技術相比，至少具有如下優點：

本發明實施例提出了一種交直流混合微電網系統，該交直流混合微電網系統包括：直流微電網和至少兩個柔性變電站，柔性變電站包括：高壓交流系統、高壓直流系統和低壓直流系統，高壓交流系統與高壓直流系統之間、高壓直流系統與低壓直流系統之間、高壓交流系統與低壓直流系統之間分別相連，上述直流微電網包括：高壓直流母線和低壓直流母線，各柔性變電站的高壓直流系統之間通過高壓直流母線相連，各柔性變電站的低壓直流系統之間通過低壓直流母線相連。本發明實施例提出的交直流混合微電網系統通過將柔性變電站的高壓交流系統、高壓直流系統及低壓直流系統互聯成環，并通過高壓直流母線將各柔性變電站的高壓直流系統連接，通過低壓直流母線將各柔性變電站的低壓直流系統連接，從而形成基于柔性變電站的雙端雙環網結構，各柔性變電站互為備用，當交直流混合微電網系統中的一個或者幾個柔性變電站出現故障時，除出現故障的柔性變電站之外，其他柔性變電站正常工作，實現了負荷轉供和環網潮流均衡，保證了配電網的持續供電能力。

發明專利要點簡析：

1 .一種交直流混合微電網系統，其特征在于，包括：直流微電網和至少兩個柔性變電站;

所述柔性變電站包括：高壓交流系統、高壓直流系統和低壓直流系統，所述高壓交流系統與高壓直流系統之間、所述高壓直流系統與低壓直流系統之間、所述高壓交流系統與低壓直流系統之間分別相連;

所述直流微電網包括：高壓直流母線和低壓直流母線;

各所述柔性變電站的高壓直流系統之間通過所述高壓直流母線相連，各所述柔性變電站的低壓直流系統之間通過所述低壓直流母線相連。

2.根據權利要求1所述的交直流混合微電網系統，其特征在于，所述柔性變電站還包括：低壓交流系統，所述低壓交流系統與所述低壓直流系統相連，并通過機械電磁式變電站與所述高壓交流系統相連。

3.根據權利要求2所述的交直流混合微電網系統，其特征在于，所述高壓交流系統設置有第一電壓變換模塊，用于將高壓交流電變換為高壓直流電，以及將所述高壓交流電變換為低壓直流電;

所述高壓直流系統設置有第二電壓變換模塊，用于將所述高壓直流電變換為低壓直流電;

所述低壓直流系統設置有第三電壓變換模塊，用于將所述低壓直流電變換為低壓交流電;

所述低壓交流系統設置有第四電壓變換模塊，用于將低壓交流電變換為低壓直流電;

所述低壓直流系統設置有第五電壓變換模塊，用于將所述低壓直流電變換為高壓直流電，以及將所述低壓直流電變換為高壓交流電;

所述高壓直流系統設置有第六電壓變換模塊，用于將所述高壓直流電變換為高壓交流電。

4.根據權利要求2或3所述的交直流混合微電網系統，其特征在于，所述高壓交流系統通過所述機械電磁式變電站將高壓交流電變換為低壓交流電，所述低壓交流系統通過所述機械電磁式變電站將低壓交流電變換為高壓交流電。

5.根據權利要求1所述的交直流混合微電網系統，其特征在于，所述直流微電網還包括：直流供電裝置、直流儲能裝置及直流負荷;

所述直流供電裝置通過第一直流變流器接入所述低壓直流母線，通過所述低壓直流母線將電能傳輸至所述低壓直流系統或直流儲能系統;

所述直流儲能裝置通過第二直流變流器接入所述低壓直流母線，通過所述低壓直流母線接收所述低壓直流系統或直流供電裝置傳輸的電能，將所述低壓直流系統或直流供電裝置傳輸的電能進行存儲;

當所述低壓直流系統發生故障時，所述直流供電裝置或直流儲能裝置向所述直流負荷傳輸電能;

所述直流負荷通過第三直流變流器接入所述低壓直流母線，通過所述低壓直流母線接收所述低壓直流系統、直流供電裝置或直流儲能裝置傳輸的電能。

6.根據權利要求5所述的交直流混合微電網系統，其特征在于，所述直流供電裝置為光伏發電裝置。

7 .根據權利要求5或6所述的交直流混合微電網系統，其特征在于，所述直流儲能裝置包括：固定儲能裝置和移動儲能裝置。

8.根據權利要求1所述的交直流混合微電網系統，其特征在于，還包括：交流微電網，所述交流微電網包括：高壓交流母線、低壓交流母線、交流供電裝置、交流儲能裝置及交流負荷;

所述高壓交流母線與所述高壓交流系統相連，將高壓交流電傳輸至所述高壓交流系統;

所述交流供電裝置通過第一交流變流器接入所述低壓交流母線，通過所述低壓交流母線將電能傳輸至所述低壓交流系統或交流儲能系統;

所述交流儲能裝置通過第二交流變流器接入所述低壓交流母線，接收所述低壓交流系統或交流供電裝置傳輸的電能，將所述低壓交流系統或交流供電裝置傳輸的電能進行存儲;

當所述低壓交流系統發生故障時，所述交流供電裝置或交流儲能裝置向所述交流負荷傳輸電能;

所述交流負荷通過第三交流變流器接入所述低壓交流母線，接收所述低壓交流系統、交流供電裝置或交流儲能裝置傳輸的電能。

9.根據權利要求8所述的交直流混合微電網系統，其特征在于，所述交流供電裝置為風力發電裝置。