[实用新型]一种基于混合储能与故障限流器的微网系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于混合储能与故障限流器的微网系统。

技术背景

微网系统中，光伏出力和风机出力具有不确定性，所以需要储能装置来提高新能源发电并网性能，如平抑风力发电等新能源发电输出功率的间歇性、波动性；以及提高电能利用效率的优化能量管理的储能。

第一个要求重在快速响应部分。飞轮储能的主要优点有：储能密度高；无过充放电问题；寿命长；可实现快速动态功率补偿。但飞轮储能的储能量不高。

第二个要求重在储能容量。用蓄电池较容易实现大容量储能，但电池类储能的充放电速度、充放电次数等受到限制，不能用于实现快速的动态功率补偿，不能用于稳定电压波动、抑制动态振荡、平滑风力发电输出的快速变化。

此外蓄电池是一种传统的能源转换效率较高的能源存储方式，但由于较短的使用寿命和昂贵的价格，蓄电池并不适于长期存储大量能源。以氢气为燃料的燃料电池是一种高效清洁的发电设备，同时由于氢能具有可储性，可使用电解池将光伏电能转换为氢能，利用寿命长、价格低的氢气罐来长期存储大量氢能，为燃料电池发电提供充足的燃料，这个过程为光伏微网提供了一种新的能源存储方式，但是该种方式的能源转换效率相对于蓄电池而言要低。

在电压跌落时，通过STATCOM进行无功补偿可以支撑电压，增强分布式电源故障穿越能力，但是要求STATCOM容量较大。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于混合储能与故障限流器的微网系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于混合储能与故障限流器的微网系统，所述系统包括风力发电机、光伏发电机、蓄电池、飞轮储能单元、燃料电池单元、并网逆变器、柴油发电机、LC滤波器、故障限流器、直流母线、交流母线、公共连接点（PCC）；其中风力发电机、光伏发电机、蓄电池、飞轮储能单元和燃料电池单元并联在直流母线上，并网逆变器一端与直流母线相连，另一端与交流母线相连，柴油发电机一端与交流母线相连，另一端接地；LC滤波器一端与交流母线相连，另一端与公共连接点（PCC）相连，故障限流器一端与公共连接点相连，另一端通过静态开关与主网相连；所述的燃料电池单元由电解池、氢气压缩机、氢气罐、燃料电池、空气压缩机、Buck型DC/DC变换器和Boost型DC/DC变换器组成；电解池一端通过Buck型DC/DC变换器与直流母线连接，另一端与氢气压缩机相连，氢气压缩机与氢气罐相连，氢气罐与空气压缩机与燃料电池的一端相连，燃料电池的另一端通过Boost型DC/DC变换器与直流母线连接。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型同时采用氢能、蓄电池和飞轮储能的混合储能技术来实现微网的功率平衡。该系统使用高效的蓄电池，满足负载短期需求，由寿命长、价格低的氢气罐长期存储大量能源。同时，采用能量回馈制动控制的飞轮储能单元，能达到平抑微网功率波动的目的，可实现快速动态补偿。另外，电力电子型故障限流器的使用能提高微网的故障穿越能力。

附图说明

图1为本实用新型微网系统的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型一种基于混合储能与故障限流器的微网系统，所述系统包括风力发电机、光伏发电机、蓄电池、飞轮储能单元、燃料电池单元、并网逆变器、柴油发电机、LC滤波器、故障限流器、直流母线、交流母线、公共连接点（PCC）；

直流母线的存在可以直接对微网内部的直流负载进行供电。

风力发电机、光伏发电机、蓄电池、飞轮储能单元和燃料电池单元并联在直流母线上，采用混合储能技术来实现微网的功率平衡；其中，飞轮储能单元采用能量回馈制动控制并接到直流母线上后，直流母线电压波动较小，能达到平抑微网功率波动的目的。这样，在传统蓄电池储能的基础上加上飞轮储能后，可以显著改善微网的动态性能，用于实现快速的动态功率补偿、稳定电压波动、抑制动态振荡、平滑风力发电输出的快速变化。在主电网短时故障时，飞轮提供缺额功率，无需切除大量负荷。运行方式变化时，微网运行稳定，抗扰动能力大大增强。由蓄电池储能和飞轮储能满足短期需求；

飞轮储能单元可以采用Acctive Power Inc公司的CSUPS750KVA型号产品，当不限于此。

并网逆变器一端与直流母线相连，另一端与交流母线相连，柴油发电机一端与交流母线相连，另一端接地；LC滤波器一端与交流母线相连，另一端与公共连接点（PCC）相连，故障限流器一端与公共连接点相连，另一端通过静态开关与主网相连；