[发明专利]基于储能型低压交直流多端口能量路由器柔性控制系统

说明书

本发明公开了基于储能型低压交直流多端口能量路由器柔性控制系统，涉及基于储能型低压交直流多端口能量路由器柔性控制系统技术，包括路由器主电路拓扑和柔性协调控制单元，路由器主电路拓扑包括两个ACDC双向逆变器、DCDC变换器组、快速切换装置；柔性协调控制单元采用以太网通讯实时交互直流负荷表计、主电路直流表计、以及储能单元、光伏单元、快速切换装置和两个ACDC双向逆变器各底层模块信息。本发明还提供了一种基于储能型低压交直流多端口能量路由器柔性控制系统的应用。本发明现了多种模式下柔性控制策略，实现了“源‑网‑荷‑储”协调优化运行，适应未来电力市场化的需求，解决了多母线间能量搬移、多母线失电后协调控制技术。

技术领域

本发明属于电力电网技术，具体涉及一种基于储能型低压交直流多端口能量路由器柔性控制系统及其应用。

背景技术

随着新能源发电(分布式发电)、电气化交通、储能系统等的发展，电力系统正进入“源-网-荷-储”协调优化运行的新阶段，从传统的发输配模式演化为电能自治单元对等互联的新体系。在目前泛在电力物联网技术背景下，可再生能源发电、储能设备及各种类型的用能负载的接入，传统的电力系统设备无法满足供电形式多样的能量多向流动以及实时功率调控等要求，无法适应未来电力市场化的需要。

能源路由器是能源互联网的关键设备，按照功率大小和应用场合有两种实现方案：

(1)基于电子电力变压器的能源路由器：电子电力变压器(ElectronicPowerTransformer，EPT)，又称电力电子变压器(PET)、固态变压器(SolidState Transformer，SST)，是一种电力电子变换技术和基于电磁感应的高频电能变换技术相结合，实现一种电能形式向另一种电能形式转换的静态电子设备。与传统变压器相比，EPT可实现电压、功率的灵活控制，改善电能质量补偿无功和提高系统稳定性，在智能电网领域应用广泛，是电能路由器结构的合适之选。该方案一般为主干电能路由器，功率较大，电压等级较高(一般10kV以上)，可以提供直流母线，供电区域较大，如美国FREEDM项目所构建能源互联网中能源路由器的结构。EPT一般有三级结构，分别是输入级、输出级和隔离级。其中，输入级和输出级均为换流器，交流或直流输入电压经过输入级后变换成高频方波，由隔离级中高频变压器实现电压等级变换，再通过输出级变换得到需要的电压。

(2)基于多端口变换器的电能路由器

基于多端口变换器(Muli-Port Converter，MPC)的电能路由器一般用于中小功率场合，不一定提供直流母线。在小区、楼宇、家庭等低压系统中实现电网、负荷、小型分布式能源之间的电能变换与功率控制，适合用于区域电能路由器。直流型MPC多为一些常见DC/DC变换的变形或组合，目前有很多学者对MPC进行了研究。多种含有交流或直流母线的大容量MPC拓扑，各端口与交流或直流母线相连，相互独立，可实现能量双向流动，目前应用比较广泛。

现有能源路由器设备目前采用较多有上述电力电子变压器、级联多端口以及低压多端口等；三种拓扑仅仅电压形式、等级及端口接入的变化，其实际仅仅在输出的直流母线(或交流母线)内进行组网，实现能量的调度控制，无法实现多个母线之间能量调度。

发明内容

本发明的目的是为了解决在不同交流母线间在全部并网、全部离网，一并一离的工况下，能源路由器设备之间的协调控制，而提出的基于储能型低压交直流多端口能量路由器柔性控制系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

设计基于储能型低压交直流多端口能量路由器柔性控制系统，包括路由器主电路拓扑和用于协调整个系统控制、保护、完成整个系统能量控制调度的柔性协调控制单元，所述路由器主电路拓扑包括：

两个前级大功率ACDC双向逆变器，用于连接1#和2#两段交流母线的1#ACDC和2#ACDC，每段交流母线上设有交流接入和交流负载；