[发明专利]将分布式发电并入传统发电和配电系统的系统和方法

说明书

一种分布式发电（DEG）（402）的配电系统，包括一个或多个能量处理单元（EPU）（401），其被安装在配电网络的高压（HV）传输电网的边缘。在当今的传统发电和配电系统中，交付给最终消费者的电能质量正在因一些破坏性技术和立法影响而降低;特别是随着越来越多的与低压（LV）配电网络的任意点连接的私人拥有和经营的家用和商用分布式发电（DEG）设备。所提供的分布式发电的配电系统能够避免这个越来越严重的分布式发电（402）问题。

相关申请的交叉引用

本申请基于巴黎公约要求申请号为14/979,475申请日为2015年12月27日的美国专利申请的优先权，该申请披露的内容通过整体引用并入到本文中。本申请与申请号为14/511,187申请日为2014年10月10日的美国专利申请有关，该申请披露的内容通过整体引用并入到本文中。本申请还与专利号为9,148,058的美国专利及其相应的申请号为PCT/CN2014/089721申请日为2014年10月28日的PCT国际申请有关，该申请披露的内容通过整体引用并入到本文中。本申请还与申请号为14/565,444申请日为2014年12月10日的美国专利申请及其相应的申请号为PCT/CN2014/093475申请日为2014年12月10日的PCT国际申请有关，该申请披露的内容通过整体引用并入到本文中。

技术领域

本发明涉及发电和配电领域，具体涉及用于解决由于不断发展的技术和立法影响而导致的当前传统电力系统的电力质量降低的方法和系统。

背景技术

用户接入的当前传统电力系统和电能质量正在一系列破坏性技术和立法影响下降低，特别是随着无数私人拥有和经营的家用和商用分布式发电(DEG)设备的迅速增加，这些分布式发电设备横跨低压(LV)配电网络的任意点与其连接。这种接入到最终消费者的电能质量的恶化，尤其是电压波动，电流和频率偏差，可能会对用户房屋中连接到该电力系统的电气设备、电器和电子设备的性能带来负面影响，甚至破坏这些设备，并且甚至可能中断和大面积破坏低压配电网络、变电站保护设备、高压(HV)输电网、甚至发电机。

参考图1，1800年代后期开始的传统交流电(AC)电力系统由于低压组件和传输距离短而具有有限的传输能力。所以许多独立的电力生产商(IPP)利用中央发电机起动并为局部区域或当地电力岛提供电力。当时，每个局部区域或当地电力岛都存在一定范围的电压和各种频率。其负载很简单，主要包括白炽照明灯。

参照图2，随着电气技术的进步，高压绝缘子和开关的使用使传输电压被允许增加，以至于能够在更远的距离传输更高的电力。从爱迪生最初的220伏特(VAC)本地电网到1893年第一个2.3千伏特(KVAC)的交流电网，电压水平迅速增加，每隔几年就上升一次，直至20世纪60年代后期达到了765KVAC。随着更长的输电网络导致了电力岛重叠，商业领域冲突，技术标准竞争，并最终出现了垄断。随着电力用量的增加、可靠性的问题以及电力行业冲突的增加，许多国家开始立法对电力行业进行监管。

在美国，迅速发展的电气行业受到监管使创建国家标准变得至关重要，这些国家标准也将允许多电网互连，以在全国范围内建立稳定的电力网络，其目标是向消费者提供高质量的可靠的电力。1992年美国国会的联邦政府通过了联邦一级的能源电力监管立法。联邦能源管理委员会(FERC)负责监管中央电力公司的电力质量，中央电力公司拥有端到端的发电机，输电和配电网络。然后在1996年，为了增加竞争并优化电力成本，联邦能源管理委员会进一步放松了对电力行业的管制，并规定发电、输电和配电必须由法律上独立的实体进行。这为输电网络上的批发电力提供了竞争市场，且发电机销售和分销商从传输公司购买批发电力。

在20世纪，许多国家颁布了相似的放松管制的竞争性电力结构。在美国1965年发生重大的东北大停电后，为了维护和执行系统标准和电能质量可靠性建立了北美可靠性委员会(NERC)。随后，2003年8月14日美国东北部和加拿大发生另一次大规模停电之后，联邦政府于2007年6月通过了更加严格的监管法律，并惩罚了NERC与FERC合作授权的传输运营商。