[发明专利]一种直流配用电系统的电路拓扑结构

说明书

技术领域

本发明涉及配用电系统技术领域，特别涉及一种直流配用电系统的电路拓扑结构。

背景技术

近年来，随着能源、环境问题的日益突出，各国都开始把发展可再生能源、电动汽车作为重要的发展战略方向，以可再生能源为代表的发电装置、以电化学、机械能为代表的储能装置、以电动汽车为代表的新型用能负载开始越来越多的应用，而其接入电网也成为了目前电网技术发展的重点。

众所周知，可再生能源发电具有间隙性，出力常常难以控制，接入电网后常常会对电网造成潮流冲击，对于电力系统的稳定性带来了挑战。储能装置有望平抑电力系统的能量波动，可以提供多种支持，有效提升电力系统运行的稳定性。但是目前以交流为主的电力系统对储能装置需要经过反复的AC/DC-DC/AC变换，效率不高，而且传统电网大多以单向潮流运行状态为主，如何有效的调整以应对储能的双向能量交换特性还需要进一步探索。

近年来，以电动汽车为代表的直流用能负载不断发展，占比日益攀升，相比于传统普通负载其具有用能质量要求高，要求与电力系统灵活互动等一系列新特点，同样对于电力系统的发展提出了新的挑战。综上所述，为了适应新形势下的发展需求，有必要开发新的配用电系统结构，使得电力系统支持以可再生能源为代表的发电装置、以电化学、机械能为代表的储能装置、以电动汽车为代表的新型用能负载的高效运行和灵活互动。

发明内容

本发明提出一种直流配用电系统的电路拓扑结构，解决电力系统支持以可再生能源为代表的发电装置、以电化学、机械能为代表的储能装置、以电动汽车为代表的新型用能负载的高效运行和灵活互动的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种直流配用电系统的电路拓扑结构，所述配用电系统包括：中压直流配电子系统和低压直流配电子系统；其中，

所述中压直流配电子系统用于接入高压交流系统；

所述中压直流配电子系统的直流母线与所述低压直流配电子系统的直流母线之间通过电力电子变换器实现电气连接；

所述低压直流配电子系统用于接入新能源发电装置、储能装置、电动汽车以及直流负载。

优选地，所述中压直流配电子系统的电路拓扑结构为：采用至少两个独立电源作为供电主电源的手拉手单环网接线方式。

优选地，所述电力电子变换器包括：AC/DC变换器和DC/DC变换器；其中，

所述AC/DC变换器之间通过直流断路器相连；所述AC/DC变换器与所述DC/DC变换器之间通过所述直流断路器相连；所述高压交流系统通过直流断路器与所述AC/DC变换器相连；所述新能源发电装置、储能装置、电动汽车以及直流负载通过所述直流断路器与所述DC/DC变换器相连。

优选地，所述低压直流配电子系统的电路拓扑结构为传统环状设计解环运行路线、放射状接线方式、单环网接线方式或N供1备接线方式。

优选地，所述配用电系统的中性点接地方式为单极对称的方式。

优选地，所述低压直流配电子系统还用于接入分布式电源作为后备电源。

上述技术方案具有如下有益效果：

1、无需经过逆变环节，有效提高能源效率。很多以可再生能源为代表的发电装置、以电化学、机械能为代表的储能装置、以电动汽车为代表的新型用能负载都是直流型，接入配用电系统可以实现更高的效率。

2、潮流方向灵活。该系统使用电力电子变换器将中压直流配电子系统与低压直流配电子系统连接起来，该可以支持多向潮流灵活切换，为交流、直流系统提供故障隔离功能，并为交流系统提供灵活的有功、无功功率支撑。因此，该配用电系统可以实现电力系统中潮流方向的灵活调控。

3、该配用电系统包括中压直流配电子系统和低压直流配电子系统，使得本系统采用直流配电技术，这样电缆容量比起交流情况下更高；并且，中压直流配电子系统的电路拓扑结构为至少两个以上独立电源作为供电主电源的手拉手单环网接线方式，低压直流配电子系统的电路拓扑结构为传统环状设计解环运行路线、放射状接线方式、单环网接线方式或N供1备接线方式，实现各配电子系统的环网运，使得本配用电系统可靠性好，并减少了反复的交直流变换，能量效率提高。因此，本配用电系统有利于向高耗能密度单位、大型电力负荷供能。配用电系统可以利用原有交流通道实现扩容，提高供电设备负载率，节约配电走廊，并扩大供电半径。

4、系统故障发生切换至孤岛供电模式后，直流配电系统更容易再次组网，这对于高可再生能源渗透率，以电动汽车为代表的新型负荷占比较高的情况具有非常重要的意义，可以显著提高电网系统的可靠性。