(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211193968.1 (22)申请日 2022.09.28 (71)申请人 国网浙江省电力有限公司杭州供电 公司 地址 310009 浙江省杭州市上城区解 放东 路59号 (72)发明人 来益博　樊立波　韩荣杰　赵波　 张雪松　孙智卿　屠永伟　刘箭　 章雷其　李志浩　 (74)专利代理 机构 北京盛凡佳华专利代理事务 所(普通合伙) 11947 专利代理师 吴少均 (51)Int.Cl. H02J 3/28(2006.01) H02J 15/00(2006.01)H02J 3/36(2006.01) H02J 3/00(2006.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 113/04(2020.01) (54)发明名称 一种结合柔性直流配电网络的氢电耦合综 合能源系统 (57)摘要 本发明提供一种结合柔性直流配电网络的 氢电耦合综合能源系统， 通过建立柔性直流配电 网络进行不同能源之间的调度， 实现了不同能源 多源多荷的灵活高效接入， 同时， 在柔性配电网 络中对电压型换流器、 电压平衡器、 直流断路器 等主要部件进行改进， 使建立的柔性直流配电网 络性能更佳， 成本也有一定程度的降低； 并且， 针 对氢电耦合的综合能源网络建立了调度模型， 并 且， 在调度模 型中将目标函数以调度周期内系统 经济成本最小为目标， 从而在氢电耦合的综合能 源系统中达到较好的调节效果， 以提高综合能源 系统的能源利用效率， 降低了综合能源系统的运 营成本。 权利要求书1页 说明书7页 附图1页 CN 115498664 A 2022.12.20 CN 115498664 A 1.一种结合柔性直流配电网络的氢电耦合综合 能源系统， 其特征在于： 包括： 柔性直流 配电网络以及调度中心， 所述柔性直流配电网络包括： 多条交流母线， 多条直流母线， 直流 中压侧和 直流低压侧， 所述交流母线通过换流阀连接直流母线， 所述直流中压侧和所述直 流低压侧通过直 流变压器相连接； 所述直流中压侧包括若干个交流系统、 若干个直流电源和若干个交流电源、 直流断路 器以及氢燃料电池， 储能设备， 燃气轮机， 其中， 所述直流中压侧 通过电压型换流器与若干 个所述交流系统连接， 所述直流电源与所述交流电源产生的电能经过电压型换流器转换成 一定电压等级的直流电， 并经中压直流线路输送到所述直流低压侧， 再转换成符合要求的 电能供各类交直 流负载使用； 所述直流低压侧包括若干个三相交流负载、 单相交流负载， 双极直流负载和单级直流 负载以及电压平衡 器。 2.根据权利要求1所述的结合柔性直流配电网络的氢电耦合综合能源系统， 其特征在 于， 所述中压直 流线路结构为环状或放 射状。 3.根据权利要求1所述的结合柔性直流配电网络的氢电耦合综合能源系统， 其特征在 于， 所述电压型 换流器为模块 化多电平电压型 换流器。 4.根据权利要求3所述的结合柔性直流配电网络的氢电耦合综合能源系统， 其特征在 于， 所述多电平电压型换流器通过子模块的投切状态组合形成所需的输出电压， 且每个子 模块也可独立 为单相电压型 换流器。 5.根据权利要求1所述的结合柔性直流配电网络的氢电耦合综合能源系统， 其特征在 于， 所述电压平衡器为独立的电压平衡器， 将双极直流配电网的双线供电万式转换为三线 供电方式， 所述电压平衡 器为双管电压平衡 器。 6.根据权利要求5所述的结合柔性直流配电网络的氢电耦合综合能源系统， 其特征在 于， 所述双管电压平衡器由双管变换器和电压平衡器组成， 所述电压平衡器中的电感Lbal 可作为一个电流源， 当输出端政府旗电压发生偏移 时， 电压平衡器中的两个电力电子开关 S3和S4轮流导通， 根据开关导通时间不同， Lbal将流过一定大小的电流， 在未电压较大的一 级放电的同时， 为电压较小的一级 充电。 7.根据权利要求1所述的结合柔性直流配电网络的氢电耦合综合能源系统， 其特征在 于， 所述直流断路器为 三端口耦合 直流断路器。 8.根据权利要求7所述的结合柔性直流配电网络的氢电耦合综合能源系统， 其特征在 于， 所述三端口混合式直流 断路器包含3条主支路， 其中主支路1和主支路2均是1个完整的 耦合直流断路器， 所述耦合直流断路器由3个并联支路组成， 包括用于导通直流系统电流的 主支路， 用于短时承载并关断直流系统短路电流和建立瞬态开断电压的转移支路， 用于抑 制开断过电压和吸 收线路及限流电抗储能的耗能支路。 9.根据权利要求1所述的结合柔性直流配电网络的氢电耦合综合能源系统， 其特征在 于， 所述调 度中心用于运行调度模型实现有机协调及统筹调度的一体化； 且， 所述调度模型 的目标函数以调度周期内系统经济成本最小为目标。 10.根据权利要求9所述的结合柔性直流配电网络的氢电耦合综合 能源系统， 其特征在 于， 采用启发算法进行求 解， 并得到最优解， 用于实现区域能源系统的具体调度。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115498664 A 2一种结合柔性直流配电网 络的氢电耦合综合能源系统 技术领域 [0001]本发明涉及能源调度技术领域， 尤其涉及 一种结合柔性直流配电网络的氢电耦合 综合能源系统。 背景技术 [0002]综合能源系统指的是整合了多种可用资源的能源系统， 在一定区域内利用多种能 源(风、 光、 电、 热、 冷、 交通等)， 不同的能源系统之间， 通过协调规划、 运行优化、 协同管 理和 统筹规划， 破除各个能源系统相互孤立的局 面， 整合利用各种能源的优势与其他能源的劣 势形成能源互补， 既提高了能源消纳效率， 又能实现能源的优势互补， 不仅满足了用户侧对 多种能源的需求， 也极大的提升 了能源网络的坚强性和可靠性。 [0003]氢电耦合是指氢能和电能能够互相转化、 高效协同的能源网络， 在用电低谷时利 用清洁能源制氢存储， 在用电高峰时再通过氢燃料电池发电， 实现电网削峰填谷， 将电、 氢、 热等能源网络中的生产、 存储、 消费等环节互联互通， 实现多种能源的协同转化与调配， 形 成以电为中心的电氢 热耦合能源互联网。 [0004]在现有的综合能源系统中， 传统的配电网结构及配电方式已经不能满足不同能源 系统的优化调度急需一种新的能源调度方式以适应未来社会高标准的用电需要。 [0005]同时， 对不 同能源系统之间进行调度决策也是一个重要的研究方向， 中国专利文 件(CN110544025A)公开了一种电转气 ‑储气罐组合的气电综合能源系统优化调度方法， 首 先建立了天然气系统、 电力系统和耦合元件的模型， 其次根据天然气系统和电力系统的能 量双向互动机制建立了气 ‑电综合能源系统的调度框架， 将燃气轮机作为电力系统的调峰 机组， P2G消纳过剩的风电存储于储气罐中， 并以合同供气方式向气网供气； 接着以经济性 最优为目标建立1天24时段的调度模型； 该方法一定程度上起到了调峰的作用， 但是， 实际 运行中发现， 该方法在建立模型时并未对氢燃料进行重点考虑， 在氢电耦合的综合能源系 统中效果并不 好。 发明内容 [0006]本发明要解决的技术问题是针对上述技术方案的不足， 提供一种结合柔性直流配 电网络的氢电耦合综合能源系统， 通过建立柔性直流配电网络进 行不同能源系统之 间的调 度， 实现了不同能源系统多源多荷的灵活高效接入， 并且， 设置调度模块， 在调度模块中考 虑氢能的影响建立调度模型实现调 度， 从而在氢电耦合的综合能源系统中达到较好的调节 效果， 以提高综合能源系统的能源利用效率。 [0007]下面首先结合附图对本申请所涉及的概念进行说明。 在此需要指出的是， 以下对 各个概念的说明， 仅为了使本申请的内容更加 容易理解， 并不表示对本申请保护范围的限 定。 [0008]为了实现上述目的， 根据本发明的一个方面， 一种结合柔性直流配电网络 的氢电 耦合综合能源系统， 其特征在于： 包括： 柔性直流配电网络以及调度中心， 所述柔性直流配说　明　书 1/7 页 3 CN 115498664 A 3