发明专利｜一种应用于海岛微电网的能源路由器

摘要：本发明提出了一种应用于海岛微电网的能源路由器，属于能源互联网技术领域。本发明的应用于海岛微电网的能源路由器包括N个交流变换器和M个直流交换器以及能源路由器控制模块;每个交流变换器结构相同，每个交流变换器的交流侧分别与一个微电网连接，每个交流变换器的直流侧与直流母线连接;每个直流变换器结构相同，每个直流交换器的一侧分别与一个直流微电网连接，另一侧均分别与直流母线连接;能源路由器控制模块根据各个微电网的能量信息下发功率调度指令。本发明的能源路由器实现交流微电网、直流微电网的功率连接，通过控制三个端口开关开通关断实现三个微电网与能源路由器的通断。

申请人 中国电力科学研究院南京分院 国家电网公司 国网江苏省电力有限公司连云港供电分公司

发明人 冯鑫振 杨波 王德顺 伏祥运 岳付昌 陶以彬 李官军 赵上林 余豪杰 孙博 俞斌 王琛 周晨 杜云虎 王华雷

背景技术

随着我国海洋事业的迅猛发展，海洋资源开发利用被列为经济建设的重大战略举措，海岛的保护、开发与管理成为新世纪海洋事业的热点。合理有序的开发海洋资源将极大的缓解当前陆地开发所面临的经济、资源与环境之间的矛盾。中国一向注重海岛资源的发展利用，海岛的开发利用需要能源作为推力。但一般而言，多数海岛面临化石燃料短缺、运输困难、地域偏远难以与大陆联网等问题。现有柴油发电系统难以保证海岛能源供应的稳定性。由于大多数海岛及周围拥有丰富可再生能源如太阳能，通过构建高效清洁的海岛能源体系，特别是大力发展海岛微电网，不仅能够解决海岛化石燃料短缺、运输困难等问题，对保护海洋环境、促进节能减排也具有重要的意义。

随着我国海洋事业的迅猛发展，海洋资源开发利用被列为经济建设的重大战略举措，海岛的保护、开发与管理成为新世纪海洋事业的热点。合理有序的开发海洋资源将极大的缓解当前陆地开发所面临的经济、资源与环境之间的矛盾。中国一向注重海岛资源的发展利用，海岛的开发利用需要能源作为推力。但一般而言，多数海岛面临化石燃料短缺、运输困难、地域偏远难以与大陆联网等问题。现有柴油发电系统难以保证海岛能源供应的稳定性。由于大多数海岛及周围拥有丰富可再生能源如太阳能，通过构建高效清洁的海岛能源体系，特别是大力发展海岛微电网，不仅能够解决海岛化石燃料短缺、运输困难等问题，对保护海洋环境、促进节能减排也具有重要的意义。

中国专利CN103248068A公开了具备多种供电方式的电能路由器，采用了交直流混合母线组成交直流混合微网，采用了开关阵列来形成能量通道。中国专利CN104682430A公开了一种应用于能源互联网的能源路由器装置，属于中压范围，对DC/DC变换、DC/AC作了大量的说明。中国专利CN105932779A公开了基于能量路由器的微电网，采用了高度智能化管理的能量路由器管理输配电系统，具有智能化输配电管理和能源利用率高特点。现有的能量路由器研究主要集中在交流网、混合交直流网，且大多集中在局域网和主干网，对离网型海岛微电网及多近距离海岛微电网群的能源互联研究较少关注。

发明内容

本发明提出了一种应用于海岛微电网的能源路由器，解决现有连接多个不同架构的海岛微电网，实现区域内各微电网的整体能量协调流动。

实现本发明的技术解决方案为：一种应用于海岛微电网的能源路由器，包括N个交流变换器和M个直流交换器以及能源路由器控制模块;所述每个交流变换器结构相同，每个交流变换器的交流侧分别与一个微电网连接，每个交流变换器的直流侧与直流母线连接;所述每个直流变换器结构相同，每个直流交换器的一侧分别与一个直流微电网连接，另一侧均分别与直流母线连接;

所述能源路由器控制模块根据各个微电网的能量信息下发功率调度指令。

进一步地，所述每个交流变换器的直流侧均通过一电容与直流母线连接。

进一步地，所述交流变换器包括依次连接的工频变压器、LC滤波器以及三相半桥电路，所述工频变压器位于交流变换器的交流侧，所述三相半桥电路位于交流变换器的直流侧。

进一步地，所述三相半桥电路由绝缘栅双极型晶体管构成。

进一步地，所述直流变换器包括依次连接的直流变换模块、直流侧LC滤波器以及直流接触器KM2，所述直流变换模块位于直流变换器与直流母线连接的一侧，所述直流接触器KM2位于直流变换器与直流微电网连接的一侧。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1、具有多个输入端口，能够同时实现几个微电网系统的接入，实现不同微电网之间的能量流动，满足各微电网之间功率的盈缺互补，提高了能量的利用效率。2、采用交流变换器和直流交换器，均采用模块化设计，使能源路由器具备“ 即插即用”功能，可满足更多微电网接入扩容需求。3、接入简单，可实现热插拔，实现能源互联网的组网运行，通过DC/DC,AC/DC变换可实现不同分布式发电在不同微电网功率互补，可广泛应用于离网海岛，工业园区、学校、医院等场合。

发明要点简析：

1 .一种应用于海岛微电网的能源路由器，其特征在于，包括N个交流变换器和M个直流交换器以及能源路由器控制模块;所述每个交流变换器结构相同，每个交流变换器的交流侧分别与一个微电网连接，每个交流变换器的直流侧分别与直流母线连接;所述每个直流变换器结构相同，每个直流交换器的一侧分别与一个直流微电网连接，另一侧均分别与直流母线连接;

所述能源路由器控制模块根据各个微电网的能量信息下发功率调度指令。

2.根据权利要求1所述的应用于海岛微电网的能源路由器，其特征在于，所述每个交流变换器的直流侧均通过一电容与直流母线连接。

3.根据权利要求1所述的应用于海岛微电网的能源路由器，其特征在于，所述交流变换器包括依次连接的工频变压器、LC滤波器以及三相半桥电路，所述工频变压器位于交流变换器的交流侧，所述三相半桥电路位于交流变换器的直流侧。

4.根据权利要求4所述的应用于海岛微电网的能源路由器，其特征在于，3所述三相半桥电路由绝缘栅双极型晶体管构成。

5.根据权利要求1所述的应用于海岛微电网的能源路由器，其特征在于，所述直流变换器包括依次连接的直流变换模块、直流侧LC滤波器以及直流接触器KM2，所述直流变换模块位于直流变换器与直流母线连接的一侧，所述直流接触器KM2位于直流变换器与直流微电网连接的一侧。