[发明专利]基于直流多端口电能交换器的全可控灵活配电系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于直流多端口电能交换器的全可控灵活配电系统及方法，该系统由多个不同电压等级的配电节点层次组网模型相互连接组成，所述单个配电节点层次组网模型包括直流多端口电能交换器及其负载，所述负载包括各类用电单元及分布式电源；同时通过交直流端口集中的方式可以减少配电网中交直流变换器的数量，实现一个配电端口内的交直流无缝控制以及多种能源高效融合利用的目的。通过将交流端口与对应电压等级的直流端口集中于直流多端口电能交换器的方式，实现中高低压交直流配电网之间、交直流配电网与分布式电源、储能装置以及用电单元之间，能量与信息数据的双向流动。

技术领域

本发明涉及一种层次组网灵活配电系统，具体涉及一种基于直流多端口电能交换器的全可控灵活配电系统及方法。

背景技术

大量的分布式电源、微电网和柔性负荷的接入，使得传统配电网演化为交流配电网与直流微电网共存。交流配电网仍沿用传统配电网结构与控制特点，无法满足用户对配电网电能质量和多种电能形式定制用电的要求；同时当前依靠用户自己保证电能质量和大量分散性整流装置对直流负荷供电的方式，不仅增加了成本、容易产生电能质量问题，还严重的降低了能效。另一方面，直流微电网的能效问题和经济性饱受质疑，而且为了适应分布式电源和柔性负荷的大量接入，如图1所示，构成未来直流配电网所需要的交直流变换器数量急剧增加，使系统结构复杂、控制难度提高。

此外，电力用户深度参与配电网运行与管理的需求越来越强烈，迫切希望改变当前集中控制和被动管理的模式，并从配电网自身架构上建立集中与分布相结合的分层递进主动控制框架。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种基于直流多端口电能交换器的全可控灵活配电系统及方法，本发明适用于未来中高压直流配电网的多端口直流电能交换器、以及以该类直流电能交换器为核心的交直流无缝全可控灵活配电系统，从而有效地解决上述问题。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种基于直流多端口电能交换器的交直流全可控灵活配电系统，其改进之处在于，所述配电系统由多个单个配电节点层次组网模型相互连接组成，所述单个配电节点层次组网模型包括不同电压等级的直流多端口电能交换器及其负载，所述负载包括各类用电单元、分布式电源以及储能等，所述不同电压等级的直流多端口电能交换器相互连接；

通过将交流端口与对应电压等级的直流端口集中于直流多端口电能交换器的方式，实现中高低压交直流配电网之间、交直流配电网与分布式电源、储能装置以及用电单元之间，能量与信息数据的双向流动；同时交直流端口集中的方式减少配电网中交直流变换器的数量，实现一个配电端口内的交直流无缝控制。

进一步地，所述不同电压等级的直流多端口电能交换器包括高压直流多端口电能交换器和中、低压直流多端口电能交换器；

所述高压直流多端口电能交换器的输入侧通过高压直流母线实现互联，进而实现电能交换器基础上的高压直流组网层；

高压直流多端口电能交换器输出侧通过中压直流母线实现互联，形成基于电能交换器的中压直流组网层；

中低压直流多端口电能交换器输入侧通过中低压直流母线实现互联，实现电能交换器基础上的中低压直流组网层；

通过高压直流组网层、中高压交流组网层和中低压直流组网层中电压母线互联，形成基于直流多端口电能交换器的配电节点构成的交直流全可控灵活配电系统。

进一步地，所述高压直流组网层中高压直流母线的电压等级为90kV～180kV，所述中高压交流组网层中高压直流母线的电压等级为1.5kV～90kV，所述中低压直流组网层的中低压直流母线的电压等级为5V～1.5kV。