[发明专利]一种适用于可持续建筑的双向互动式直流极微型电网系统

权利要求书

1.本发明提出一种适用于可持续建筑的含热电联产系统的双向互动式直流极微型电网系统，其特征在于，采用直流母线将分布式能源发电、储能系统、热电联产系统、负荷以及控制系统结合在一起，形成一个可控的智能微电网，提高电能质量；通过热电联产系统、热水箱和电加热器将房屋热能系统与电能系统相结合，实现能量的综合管理；采用超级电容和换电式电动汽车电池混合储能系统，通过双向交流-直流(AC-DC)变换器实现与大电网功率的双向流动，可以工作在孤岛和并网两种工作模式。

2.根据权利要求1所述的热电联产系统，其特征在于，每套房间里设置一套热电联产系统，也可以几套房间共用一套热电联产系统。热电联产系统不仅提供电力补充，也为用户提供生活用水，生活用水应用类型不受限制。

3.根据权利要求1所述的热系统和电系统相结合，其特征在于，通过热电联产系统、热水箱和电加热器将房屋热能系统与电能系统相结合，实现能量的综合管理。每套房间里设置一个热循环大水箱，电加热器可以控制水箱温度，吸收峰值电力，在电池充满等故障情况下保护储能系统。电加热器可以设置手动开关和自动开关，自动开关参考值应包括电池电量、水温、与大电网的功率交换，根据参考值实现开关的平滑过渡，手动开关可以方便用户的其他需求。大水箱可以满足房屋里所有供热系统所需，包括供暖、暖通空调、生活用水等。

4.根据权利要求1所述的双向并网变换器，其特征在于，极微电网可以通过双向交流-直流(AC-DC)变换器并联接入交流电网。双向交流-直流(AC-DC)变换器既可以是电压源变换器，也可以是电流源变换器。双向交流-直流(AC-DC)变换器若采用脉宽调制(PWM)控制，则可以减少系统谐波，提高系统的功率因数。双向交流-直流(AC-DC)变换器也可以采用双闭环矢量解耦PWM控制的双向AC/DC换流器，内环电流控制，外环电压控制。当极微电网内功率不足时，可由交流大电网提供能量；当微电网电能过剩时，直流母线电压升高到限定阀值，功率由双向换流器流向交流大电网，实现功率的双向流动。

5.根据权利要求1所述的混合储能系统，其特征在于，将超级电容与换电式电动汽车电池相结合，通过双向直流-直流(DC-DC)变换器与直流母线相连。当极微电网系统电能过剩时，直流母线电压升高而达到所限定的电压阈值，混合储能系统吸收多余的电能并通过充放电机向电动汽车动力电池充电；当极微电网系统电能不足时，直流母线电压降低到所限定的电压阈值，混合储能系统放电向直流母线供电，以避免直流母线电压低于限定值，维持系统的功率平衡。

6.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，系统中变换器的控制既可以采用主从控制，也可以采用对等控制或下垂控制，又可以采用分层控制。系统中控制指令可以由控制中心通过通讯系统给定，也可以根据系统的电压和电流给定。

7.根据权利要求1所述的孤岛和并网两种工作模式，其特征在于，如果分布式电源和储能系统容量足够大，则极微电网不仅可以运行在并网状态，而且可以运行在离网(或孤岛)状态。在交流供电系统故障时，可以运行在离网(或孤岛)状态，由分布式电源和储能系统为房屋供电。