摘要：本發(fā)明提出了一種應(yīng)用于海島微電網(wǎng)的能源路由器，屬于能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的應(yīng)用于海島微電網(wǎng)的能源路由器包括N個交流變換器和M個直流交換器以及能源路由器控制模塊;每個交流變換器結(jié)構(gòu)相同，每個交流變換器的交流側(cè)分別與一個微電網(wǎng)連接，每個交流變換器的直流側(cè)與直流母線連接;每個直流變換器結(jié)構(gòu)相同，每個直流交換器的一側(cè)分別與一個直流微電網(wǎng)連接，另一側(cè)均分別與直流母線連接;能源路由器控制模塊根據(jù)各個微電網(wǎng)的能量信息下發(fā)功率調(diào)度指令。本發(fā)明的能源路由器實(shí)現(xiàn)交流微電網(wǎng)、直流微電網(wǎng)的功率連接，通過控制三個端口開關(guān)開通關(guān)斷實(shí)現(xiàn)三個微電網(wǎng)與能源路由器的通斷。

申請人 中國電力科學(xué)研究院南京分院 國家電網(wǎng)公司 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司連云港供電分公司

發(fā)明人 馮鑫振 楊波 王德順 伏祥運(yùn) 岳付昌 陶以彬 李官軍 趙上林 余豪杰 孫博 俞斌 王琛 周晨 杜云虎 王華雷

背景技術(shù)

隨著我國海洋事業(yè)的迅猛發(fā)展，海洋資源開發(fā)利用被列為經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重大戰(zhàn)略舉措，海島的保護(hù)、開發(fā)與管理成為新世紀(jì)海洋事業(yè)的熱點(diǎn)。合理有序的開發(fā)海洋資源將極大的緩解當(dāng)前陸地開發(fā)所面臨的經(jīng)濟(jì)、資源與環(huán)境之間的矛盾。中國一向注重海島資源的發(fā)展利用，海島的開發(fā)利用需要能源作為推力。但一般而言，多數(shù)海島面臨化石燃料短缺、運(yùn)輸困難、地域偏遠(yuǎn)難以與大陸聯(lián)網(wǎng)等問題。現(xiàn)有柴油發(fā)電系統(tǒng)難以保證海島能源供應(yīng)的穩(wěn)定性。由于大多數(shù)海島及周圍擁有豐富可再生能源如太陽能，通過構(gòu)建高效清潔的海島能源體系，特別是大力發(fā)展海島微電網(wǎng)，不僅能夠解決海島化石燃料短缺、運(yùn)輸困難等問題，對保護(hù)海洋環(huán)境、促進(jìn)節(jié)能減排也具有重要的意義。

隨著我國海洋事業(yè)的迅猛發(fā)展，海洋資源開發(fā)利用被列為經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重大戰(zhàn)略舉措，海島的保護(hù)、開發(fā)與管理成為新世紀(jì)海洋事業(yè)的熱點(diǎn)。合理有序的開發(fā)海洋資源將極大的緩解當(dāng)前陸地開發(fā)所面臨的經(jīng)濟(jì)、資源與環(huán)境之間的矛盾。中國一向注重海島資源的發(fā)展利用，海島的開發(fā)利用需要能源作為推力。但一般而言，多數(shù)海島面臨化石燃料短缺、運(yùn)輸困難、地域偏遠(yuǎn)難以與大陸聯(lián)網(wǎng)等問題。現(xiàn)有柴油發(fā)電系統(tǒng)難以保證海島能源供應(yīng)的穩(wěn)定性。由于大多數(shù)海島及周圍擁有豐富可再生能源如太陽能，通過構(gòu)建高效清潔的海島能源體系，特別是大力發(fā)展海島微電網(wǎng)，不僅能夠解決海島化石燃料短缺、運(yùn)輸困難等問題，對保護(hù)海洋環(huán)境、促進(jìn)節(jié)能減排也具有重要的意義。

中國專利CN103248068A公開了具備多種供電方式的電能路由器，采用了交直流混合母線組成交直流混合微網(wǎng)，采用了開關(guān)陣列來形成能量通道。中國專利CN104682430A公開了一種應(yīng)用于能源互聯(lián)網(wǎng)的能源路由器裝置，屬于中壓范圍，對DC/DC變換、DC/AC作了大量的說明。中國專利CN105932779A公開了基于能量路由器的微電網(wǎng)，采用了高度智能化管理的能量路由器管理輸配電系統(tǒng)，具有智能化輸配電管理和能源利用率高特點(diǎn)。現(xiàn)有的能量路由器研究主要集中在交流網(wǎng)、混合交直流網(wǎng)，且大多集中在局域網(wǎng)和主干網(wǎng)，對離網(wǎng)型海島微電網(wǎng)及多近距離海島微電網(wǎng)群的能源互聯(lián)研究較少關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種應(yīng)用于海島微電網(wǎng)的能源路由器，解決現(xiàn)有連接多個不同架構(gòu)的海島微電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)各微電網(wǎng)的整體能量協(xié)調(diào)流動。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：一種應(yīng)用于海島微電網(wǎng)的能源路由器，包括N個交流變換器和M個直流交換器以及能源路由器控制模塊;所述每個交流變換器結(jié)構(gòu)相同，每個交流變換器的交流側(cè)分別與一個微電網(wǎng)連接，每個交流變換器的直流側(cè)與直流母線連接;所述每個直流變換器結(jié)構(gòu)相同，每個直流交換器的一側(cè)分別與一個直流微電網(wǎng)連接，另一側(cè)均分別與直流母線連接;

所述能源路由器控制模塊根據(jù)各個微電網(wǎng)的能量信息下發(fā)功率調(diào)度指令。

進(jìn)一步地，所述每個交流變換器的直流側(cè)均通過一電容與直流母線連接。

進(jìn)一步地，所述交流變換器包括依次連接的工頻變壓器、LC濾波器以及三相半橋電路，所述工頻變壓器位于交流變換器的交流側(cè)，所述三相半橋電路位于交流變換器的直流側(cè)。

進(jìn)一步地，所述三相半橋電路由絕緣柵雙極型晶體管構(gòu)成。

進(jìn)一步地，所述直流變換器包括依次連接的直流變換模塊、直流側(cè)LC濾波器以及直流接觸器KM2，所述直流變換模塊位于直流變換器與直流母線連接的一側(cè)，所述直流接觸器KM2位于直流變換器與直流微電網(wǎng)連接的一側(cè)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：1、具有多個輸入端口，能夠同時實(shí)現(xiàn)幾個微電網(wǎng)系統(tǒng)的接入，實(shí)現(xiàn)不同微電網(wǎng)之間的能量流動，滿足各微電網(wǎng)之間功率的盈缺互補(bǔ)，提高了能量的利用效率。2、采用交流變換器和直流交換器，均采用模塊化設(shè)計，使能源路由器具備“ 即插即用”功能，可滿足更多微電網(wǎng)接入擴(kuò)容需求。3、接入簡單，可實(shí)現(xiàn)熱插拔，實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)運(yùn)行，通過DC/DC,AC/DC變換可實(shí)現(xiàn)不同分布式發(fā)電在不同微電網(wǎng)功率互補(bǔ)，可廣泛應(yīng)用于離網(wǎng)海島，工業(yè)園區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院等場合。

發(fā)明要點(diǎn)簡析：

1 .一種應(yīng)用于海島微電網(wǎng)的能源路由器，其特征在于，包括N個交流變換器和M個直流交換器以及能源路由器控制模塊;所述每個交流變換器結(jié)構(gòu)相同，每個交流變換器的交流側(cè)分別與一個微電網(wǎng)連接，每個交流變換器的直流側(cè)分別與直流母線連接;所述每個直流變換器結(jié)構(gòu)相同，每個直流交換器的一側(cè)分別與一個直流微電網(wǎng)連接，另一側(cè)均分別與直流母線連接;

所述能源路由器控制模塊根據(jù)各個微電網(wǎng)的能量信息下發(fā)功率調(diào)度指令。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于海島微電網(wǎng)的能源路由器，其特征在于，所述每個交流變換器的直流側(cè)均通過一電容與直流母線連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于海島微電網(wǎng)的能源路由器，其特征在于，所述交流變換器包括依次連接的工頻變壓器、LC濾波器以及三相半橋電路，所述工頻變壓器位于交流變換器的交流側(cè)，所述三相半橋電路位于交流變換器的直流側(cè)。

4.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用于海島微電網(wǎng)的能源路由器，其特征在于，3所述三相半橋電路由絕緣柵雙極型晶體管構(gòu)成。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于海島微電網(wǎng)的能源路由器，其特征在于，所述直流變換器包括依次連接的直流變換模塊、直流側(cè)LC濾波器以及直流接觸器KM2，所述直流變換模塊位于直流變換器與直流母線連接的一側(cè)，所述直流接觸器KM2位于直流變換器與直流微電網(wǎng)連接的一側(cè)。