本技術(shù)涉及供電，特別是涉及一種基于光儲(chǔ)直柔模式的變頻負(fù)荷供電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、為了響應(yīng)節(jié)能減排的新能源發(fā)展政策，發(fā)電站在運(yùn)營(yíng)和管理方面，不僅要注重電力生產(chǎn)的效率和穩(wěn)定性，還要特別重視其環(huán)境影響及碳排放問(wèn)題。電站需主動(dòng)引入清潔能源和可再生能源技術(shù)，以減少發(fā)電過(guò)程中的碳排放。光儲(chǔ)直柔配電系統(tǒng)結(jié)合了光伏、儲(chǔ)能、直流配電和柔性用電四項(xiàng)技術(shù)，是基于直流配電網(wǎng)的一種創(chuàng)新系統(tǒng)，對(duì)電力行業(yè)的零碳轉(zhuǎn)型具有重要意義。

2、同時(shí)，隨著發(fā)電站自動(dòng)化程度的提高，變頻負(fù)荷得到了廣泛運(yùn)用。變頻負(fù)荷主要負(fù)責(zé)電能轉(zhuǎn)換和電力分配，具體是通過(guò)其內(nèi)部半導(dǎo)體器件的開(kāi)斷來(lái)調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，從而確保能夠根據(jù)負(fù)載電機(jī)的實(shí)時(shí)需求提供最合適的電壓，達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的。因此，變頻負(fù)荷對(duì)電能質(zhì)量的要求較高，現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)大電網(wǎng)對(duì)變頻負(fù)荷直接供電，若供電電路發(fā)生電壓暫降故障時(shí)，變頻負(fù)荷則會(huì)啟動(dòng)低壓保護(hù)機(jī)制，以保護(hù)設(shè)備不受損害，但同時(shí)也引起設(shè)備非計(jì)劃停機(jī)的問(wèn)題。

3、因此需要一種既符合低碳排放要求又能夠治理電壓暫降造成設(shè)備非計(jì)劃停機(jī)問(wèn)題的供電系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、實(shí)用新型目的：本實(shí)用新型的目的是提供一種基于光儲(chǔ)直柔模式的變頻負(fù)荷供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠優(yōu)化供電能源結(jié)構(gòu)、減少碳排放，并具備治理電壓暫降的功能。

2、技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所述的一種基于光儲(chǔ)直柔模式的變頻負(fù)荷供電系統(tǒng)，包括大電網(wǎng)、變頻負(fù)荷單元、光伏發(fā)電單元、電壓暫降治理單元，以及由變頻負(fù)荷單元供電的交流負(fù)載a；其中，大電網(wǎng)輸出的三相交流電通過(guò)交流母線分別連接到變頻負(fù)荷單元、電壓暫降治理單元；光伏發(fā)電單元輸出的直流電通過(guò)第一直流母線連接到變頻負(fù)荷單元；電壓暫降治理單元包括儲(chǔ)能模塊，大電網(wǎng)輸出到電壓暫降治理單元的三相交流電經(jīng)變換為直流電后存儲(chǔ)于儲(chǔ)能模塊，儲(chǔ)能模塊輸出電流經(jīng)過(guò)升壓后通過(guò)第一直流母線連接到變頻負(fù)荷單元。

3、其中，所述系統(tǒng)還包括ups以及由ups供電的重要交流負(fù)載b，其中ups由大電網(wǎng)和儲(chǔ)能模塊供電。

4、其中，所述ups為隔離型在線式不間斷電源。

5、其中，所述儲(chǔ)能模塊采用超級(jí)電容作為電池，當(dāng)大電網(wǎng)電壓發(fā)生電壓暫降或短時(shí)中斷時(shí)，超級(jí)電容電池啟動(dòng)，ups將超級(jí)電容輸出的直流電逆變?yōu)榻涣麟娛怪匾涣髫?fù)載b正常工作。

6、其中，所述變頻負(fù)荷單元包括第二直流母線、連接在第二直流母線兩端的ac/dc整流變換器a和dc/ac逆變器，大電網(wǎng)輸出到變頻負(fù)荷單元的三相交流電經(jīng)ac/dc整流變換器a變換為直流電后通過(guò)第二直流母線連接到dc/ac逆變器再次變換為交流電，從而為交流負(fù)載a供電。

7、其中，所述光伏發(fā)電單元包含光伏發(fā)電組件和光伏發(fā)電組件電流輸出端連接的光伏升壓dc/dc變換器a，光伏升壓dc/dc變換器a的輸出端連接第一直流母線，光伏發(fā)電組件輸出電壓經(jīng)過(guò)光伏升壓dc/dc變換器a升壓變換后，通過(guò)第一直流母線連接到變頻負(fù)荷單元上的第二直流母線上。

8、其中，所述電壓暫降治理單元包括升壓dc/dc變換器b，升壓dc/dc變換器b輸入端連接儲(chǔ)能模塊，輸出端連接第一直流母線，儲(chǔ)能模塊的直流電經(jīng)升壓dc/dc變換器b升壓后連接到第一直流母線；所述第一直流母線與第二直流母線連接。

9、其中，所述升壓dc/dc變換器b為并聯(lián)交錯(cuò)boost升壓電路結(jié)構(gòu)，所述電路輸出端為通過(guò)壓差導(dǎo)通的二極管，當(dāng)?shù)诙绷髂妇€的電壓下降到壓差設(shè)定值時(shí)，二極管導(dǎo)通，從而使儲(chǔ)能模塊為變頻負(fù)荷單元的第二直流母線供電。

10、其中，所述電壓暫降治理單元包括ac/dc整流變換器b，ac/dc整流變換器b輸入端連接大電網(wǎng)，輸出端連接儲(chǔ)能模塊，大電網(wǎng)輸出到電壓暫降治理單元的三相交流電經(jīng)ac/dc整流變換器b變換為直流電后存儲(chǔ)于儲(chǔ)能模塊。

11、有益效果：本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：

12、1、本系統(tǒng)中帶動(dòng)負(fù)載工作的變頻負(fù)荷除了由大電網(wǎng)直接供電外，還接入光伏發(fā)電單元和儲(chǔ)能模塊，能有效防止單一供電方式下，供電電路發(fā)生電壓暫降故障時(shí)，變頻負(fù)荷啟動(dòng)低壓保護(hù)機(jī)制引起負(fù)載非計(jì)劃停機(jī)的問(wèn)題。

13、2、本系統(tǒng)中變頻負(fù)荷先由光伏發(fā)電單元直流供電，這種方式不僅減少了電流轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化了供電支路的整流設(shè)計(jì)，提升了能效，還確保了該系統(tǒng)能夠最大限度地利用光伏發(fā)電的能量，從而減少供電系統(tǒng)對(duì)化石能源的依賴，推動(dòng)新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)；

14、3、本系統(tǒng)中儲(chǔ)能模塊通過(guò)采用交錯(cuò)并聯(lián)的boost電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的升壓dc/dc變換器接入到變頻負(fù)荷中，該電路因電感電流交錯(cuò)、紋波電流減小的特性，具有較高的穩(wěn)定性，同時(shí)該電路的輸出端為通過(guò)壓差導(dǎo)通的二極管，當(dāng)變頻負(fù)荷中直流母線電壓下降到二極管壓差設(shè)定值時(shí)，二極管自動(dòng)導(dǎo)通，相較于機(jī)械式開(kāi)關(guān)具備更迅速的導(dǎo)通響應(yīng)，從而減少了儲(chǔ)能模塊為變頻負(fù)荷供電的延遲時(shí)間；

15、4、本系統(tǒng)采用隔離型在線式不間斷電源ups為重要負(fù)載提供電源保障，該ups由大電網(wǎng)和儲(chǔ)能模塊共同供電，其內(nèi)置的故障隔離功能確保了在大電網(wǎng)電能質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題的情況下，重要負(fù)載仍能獲得不間斷的電力供應(yīng)，有效隔離了電網(wǎng)電壓波動(dòng)對(duì)重要負(fù)載的負(fù)面影響；

16、5、本系統(tǒng)中儲(chǔ)能模塊采用超級(jí)電容作為備用電池，該電池充電速度快、使用壽命長(zhǎng)，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染小。

技術(shù)特征：

1.一種基于光儲(chǔ)直柔模式的變頻負(fù)荷供電系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)包括大電網(wǎng)、變頻負(fù)荷單元、光伏發(fā)電單元、電壓暫降治理單元，以及由變頻負(fù)荷單元供電的交流負(fù)載a；其中，大電網(wǎng)輸出的三相交流電通過(guò)交流母線分別連接到變頻負(fù)荷單元、電壓暫降治理單元；光伏發(fā)電單元輸出的直流電通過(guò)第一直流母線連接到變頻負(fù)荷單元；電壓暫降治理單元包括儲(chǔ)能模塊，大電網(wǎng)輸出到電壓暫降治理單元的三相交流電經(jīng)變換為直流電后存儲(chǔ)于儲(chǔ)能模塊，儲(chǔ)能模塊輸出電流經(jīng)過(guò)升壓后通過(guò)第一直流母線連接到變頻負(fù)荷單元；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光儲(chǔ)直柔模式的變頻負(fù)荷供電系統(tǒng)，其特征在于：所述ups為隔離型在線式不間斷電源。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光儲(chǔ)直柔模式的變頻負(fù)荷供電系統(tǒng)，其特征在于：所述儲(chǔ)能模塊采用超級(jí)電容作為電池，當(dāng)大電網(wǎng)電壓發(fā)生電壓暫降或短時(shí)中斷時(shí)，超級(jí)電容電池啟動(dòng)，ups將超級(jí)電容輸出的直流電逆變?yōu)榻涣麟娛怪匾涣髫?fù)載b正常工作。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光儲(chǔ)直柔模式的變頻負(fù)荷供電系統(tǒng)，其特征在于：所述變頻負(fù)荷單元包括第二直流母線、連接在第二直流母線兩端的ac/dc整流變換器a和dc/ac逆變器，大電網(wǎng)輸出到變頻負(fù)荷單元的三相交流電經(jīng)ac/dc整流變換器a變換為直流電后通過(guò)第二直流母線連接到dc/ac逆變器再次變換為交流電，從而為交流負(fù)載a供電。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于光儲(chǔ)直柔模式的變頻負(fù)荷供電系統(tǒng)，其特征在于：所述光伏發(fā)電單元包含光伏發(fā)電組件和光伏發(fā)電組件電流輸出端連接的光伏升壓dc/dc變換器a，光伏升壓dc/dc變換器a的輸出端連接第一直流母線，光伏發(fā)電組件輸出電壓經(jīng)過(guò)光伏升壓dc/dc變換器a升壓變換后，通過(guò)第一直流母線連接到變頻負(fù)荷單元上的第二直流母線上。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于光儲(chǔ)直柔模式的變頻負(fù)荷供電系統(tǒng)，其特征在于：所述電壓暫降治理單元包括升壓dc/dc變換器b，升壓dc/dc變換器b輸入端連接儲(chǔ)能模塊，輸出端連接第一直流母線，儲(chǔ)能模塊的直流電經(jīng)升壓dc/dc變換器b升壓后連接到第一直流母線；所述第一直流母線與第二直流母線連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于光儲(chǔ)直柔模式的變頻負(fù)荷供電系統(tǒng)，其特征在于：所述升壓dc/dc變換器b為并聯(lián)交錯(cuò)boost升壓電路結(jié)構(gòu)，所述電路的輸出端為通過(guò)壓差導(dǎo)通的二極管，當(dāng)?shù)诙绷髂妇€的電壓下降到壓差設(shè)定值時(shí)，二極管導(dǎo)通，儲(chǔ)能模塊為變頻負(fù)荷單元的第二直流母線供電。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光儲(chǔ)直柔模式的變頻負(fù)荷供電系統(tǒng)，其特征在于：所述電壓暫降治理單元包括ac/dc整流變換器b，ac/dc整流變換器b輸入端連接大電網(wǎng)，輸出端連接儲(chǔ)能模塊，大電網(wǎng)輸出到電壓暫降治理單元的三相交流電經(jīng)ac/dc整流變換器b變換為直流電后存儲(chǔ)于儲(chǔ)能模塊。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開(kāi)了一種基于光儲(chǔ)直柔模式的變頻負(fù)荷供電系統(tǒng)，包括大電網(wǎng)、變頻負(fù)荷單元、光伏發(fā)電單元、電壓暫降治理單元，以及由變頻負(fù)荷單元供電的交流負(fù)載A；其中，大電網(wǎng)輸出的三相交流電通過(guò)交流母線分別連接到變頻負(fù)荷單元、電壓暫降治理單元；光伏發(fā)電單元輸出的直流電通過(guò)第一直流母線連接到變頻負(fù)荷單元；電壓暫降治理單元包括儲(chǔ)能模塊，大電網(wǎng)輸出到電壓暫降治理單元的三相交流電經(jīng)變換為直流電后存儲(chǔ)于儲(chǔ)能模塊，儲(chǔ)能模塊輸出電流經(jīng)過(guò)升壓后通過(guò)第一直流母線連接到變頻負(fù)荷單元。本技術(shù)所述供電系統(tǒng)能夠治理電壓暫降造成設(shè)備非計(jì)劃停機(jī)問(wèn)題，同時(shí)接入光伏發(fā)電為變頻負(fù)荷供電，優(yōu)化了供電能源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。

技術(shù)研發(fā)人員：丁曉漢,陶俊平,李治,徐義,李峰,劉臣臣,侯琪蕓
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蕪湖發(fā)電有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：20240418
技術(shù)公布日：2025/1/2