戶用風光儲微網控制系統的製作方法
2023-05-05 08:42:31 1
戶用風光儲微網控制系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種戶用風光儲微網控制系統，其技術特點是：風光發電互補裝置的輸入端與風能裝置及太陽能裝置相連接，風光發電互補裝置的控制端與單相發電系統測控終端的控制端相連接，風光發電互補裝置輸出端與逆變裝置及單相發電系統測控終端相連接，該逆變裝置的輸出端接入到電網中或者連接到負載為其供電，儲能單元與逆變裝置及單相發電系統測控終端相連接，單相發電系統測控終端與逆變裝置相連接，單相發電系統測控終端與遠端控制主站相連接。本實用新型有效地將風力發電、光伏發電、儲能、離網逆變、併網饋電等功能集成在一起，解決了風光儲微網接入的控制、併網、儲能的問題，具有節能環保、成本低、效率高且性能穩定等特點。
【專利說明】戶用風光儲微網控制系統
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於微電網【技術領域】，尤其是一種戶用風光儲微網控制系統。
【背景技術】
[0002]進入21世紀以來，中國的資源環境問題日益突出。為實現經濟社會可持續發展，必須實施節能減排戰略，發展清潔能源是節能減排戰略的關鍵環節。隨著國家電網公司智能電網戰略的全面啟動，建設分布式能源、儲能及微網如火如荼的開展起來，各種分布式能源的建成與投運，需要迫切研究解決各類分布式能源、儲能以及微網的聯合控制與調度問題，實現電網的經濟運行與調度。目前，如何實現戶用風光儲微網功能是目前迫切需要解決的問題。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在於克服現有技術的不足，提供一種設計合理、成本低、效率高的戶用風光儲微網控制系統。
[0004]本實用新型解決其技術問題是採取以下技術方案實現的:
[0005]一種戶用風光儲微網控制系統，包括風光發電互補裝置、單相發電系統測控終端、儲能單元、逆變裝置和遠端控制主站，風光發電互補裝置的輸入端與風能裝置及太陽能裝置相連接，風光發電互補裝置的控制端與單相發電系統測控終端的控制端相連接，風光發電互補裝置輸出端與逆變裝置及單相發電系統測控終端相連接，該逆變裝置的輸出端接入到電網中或者連接到負載為其供電，儲能單元與逆變裝置及單相發電系統測控終端相連接，單相發電系統測控終端與逆變裝置相連接，單相發電系統測控終端與遠端控制主站相連接。
[0006]而且，所述的風光發電互補裝置通過RS232接口與單相發電系統測控終端相連接；所述的單相發電系統測控終端通過RS232接口與逆變裝置相連接，所述的單相發電系統測控終端通過RS485接口與遠端控制主站相連接。
[0007]而且，所述的風能裝置和太陽能裝置分別通過斷路器與風光發電互補裝置相連接，所述逆變裝置通過斷路器與電網或負載相連接，所述儲能單元通過熔斷器與逆變裝置相連接。
[0008]而且，所述的逆變裝置採用全自動工頻變壓器隔離型、純正弦波輸出、充電一體的併網型雙向逆變裝置。
[0009]而且，所述的儲能單元採用鋰離子電池。
[0010]本實用新型的優點和積極效果是:
[0011]1、本控制系統有效地將風力發電、光伏發電、儲能、離網逆變、併網饋電等功能集成在一起，實現多功能電能變換功能，解決了風光儲微網接入的控制、併網、儲能的問題，實現了分布式能源的安全可靠接入，使之成為配電網系統的有益補充。
[0012]2、本控制系統可實現風能與太陽能的接入功能，並依據用戶需求工作於併網饋電、併網不上網及備用電源模式。在併網饋電及併網不上網模式下具有孤島保護功能，可在電網停電時，自動斷開電網連接，由儲能及風能太陽能發電向負載供電該裝置適合戶外和室內安裝，同時具有遠程通訊功能，可進行遠程系統監控。
[0013]3、本實用新型設計合理，具有節能環保、成本低、效率高且性能穩定等特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的系統連接示意圖；
[0015]圖2為本實用新型的實際應用示意圖。
【具體實施方式】
[0016]以下結合附圖對本實用新型做進一步詳述。
[0017]一種戶用風光儲微網控制系統，如圖1所示，包括風光發電互補裝置、單相發電系統測控終端、儲能單元、逆變裝置和遠端控制主站，風光發電互補裝置的輸入端與風能裝置及太陽能裝置相連接，風光發電互補裝置的控制端與單相發電系統測控終端的控制端通過RS232接口相連接，風光發電互補裝置輸出端與逆變裝置及單相發電系統測控終端相連接，該逆變裝置的輸出端接入到電網中或者連接到負載為其供電，儲能單元與逆變裝置及單相發電系統測控終端相連接，單相發電系統測控終端通過RS232接口與逆變裝置相連接，單相發電系統測控終端通過RS485接口與遠端控制主站相連接。下面對系統中的各個部分分別進行說明:
[0018]遠端控制主站與單相發電系統測控終端相連接用於實時監控整個系統運行狀態，並可以對可對風光儲微網系統的參數進行設定和修改，同時可以對系統中的風光發電互補裝置及負載進行控制。
[0019]單相風光儲單相發電系統測控終端通過RS232接口與風光發電互補裝置相連接可以檢測風力發電機、光伏板、蓄電池的電參數據。單相風光儲單相發電系統測控終端可以檢測並記錄逆變裝置、MPPT、風機的各種電氣數據，並傳輸給監控中心。同時具備8路開關量輸入接口用於測量外部開關狀態，具有6路繼電器輸出接口用於連接報警裝置或控制開關，具有2路交流電壓和2路交流電流的模擬量輸入功能。如果需要對測控終端進行程序維護和升級，可以直接通過遠端控制主站對測控終端的程序進行下載，無需現場維護。
[0020]風光發電互補裝置是在單相發電系統測控終端控制下進行工作，其採用PWM方式控制風機和太陽能電池對蓄電池進行安全高效的限流限壓充電，保證蓄電池電壓穩定。風光發電互補裝置配置有液晶模塊用於顯示蓄電池電壓、風機電壓、光電池電壓、風機功率、光電池功率、風機電流、光電池電流、蓄電池電量狀態。同時具有完善的保護功能，包括太陽能電池防反衝、防反接、蓄電池過充電、防反接、防雷、風機限流、風機自動手剎和手動手剎功能，同時具有自動同步併網功能。該風光發電互補裝置可以在單相發電系統測控終端控制下進行工作。
[0021]逆變裝置採用全自動工頻變壓器隔離型、純正弦波輸出、充電一體的併網型雙向逆變裝置，可將48V直流母線能量轉換成與電網同頻率的交流電，並將電能饋入電網或給負載供電，也可將電網的交流電轉換成直流電給蓄電池充電。可實現併網或離網運行無擾動切換。[0022]儲能單元採用鋰離子電池，鋰離子電池單體輸出電壓高、工作溫度範圍寬、能量高、效率低且自放電率低。
[0023]圖2給出了本實用新型的實際應用系統連接圖。該應用系統的連接情況為:電網通過斷路器一與逆變裝置相連接，風能裝置和太陽能裝置分別通過斷路器四、斷路器五連接到風光發電互補裝置的輸入端，儲能單元通過熔斷器與逆變裝置相連接，逆變裝置的輸出端通過斷路器二通過負荷執行單元連接負載，逆變裝置的輸出端通過斷路器三併入電網。單相風光儲測控終端為本系統的核心部件，其通過與風光發電互補裝置及逆變裝置互相通訊決定此時的風機和太陽能的允許接入功率參考值以及逆變裝置工作模式。
[0024]1、當儲能單元荷電容量小於80%時，風電、光伏輸出的電量全部用於儲能單元的充電，在系統連接電網時，由電網向負載供電，在系統未連接電網時，停止向負載供電。
[0025]2、當儲能單元荷電容量大於80%時，則發出命令將風電、光伏輸出的電量與儲能逆變裝置同時輸出，給負載供電。當電量已經超出負載的容量，在電網運行接入的條件下，則將剩餘電量饋入主網中。
[0026]3、當逆變裝置檢測到電網電壓合格後轉入併網運行，併網的過程中逆變裝置實時監測並跟蹤主網的電壓波形，以做到無縫切換，不產生衝擊性電流及諧波，同步前風光發電併網控制器在測控終端控制下同時同步。
[0027]4、當儲能單元荷電容量小於60%時,風電、光伏輸出的電量無法滿足儲能單元所需要的儲能電量時，則從主網中通過雙向逆變裝置為儲能單元充電。
[0028]5、當電網電壓失去或超出正常範圍後，儲能逆變裝置斷開內部與電網連接開關，轉入孤島運行，風光發電併網逆變裝置同時轉入孤島運行狀態。
[0029]6、當儲能單元荷電容量大於90%且未連接電網時,風電、光伏按負荷電量需求實施減功率控制，在無負荷時，風光發電控制器轉入風電剎車，光伏停機控制，直至負荷或電網恢復。
[0030]本戶用風光儲微網控制系統具有以下功能:
[0031]1、測量變壓器低壓側的三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率、有功電度和無功電度。事件記錄功能記錄SOE功能和開關變位記錄。定時記錄功能包括定時記錄交流輸入電壓、交流輸出電壓、交流輸入功率、交流輸出功率、直流母線電壓、光伏發電功率、風力發電功率等，總共記錄30天。所有記錄儲存在單相風光儲單相發電系統測控終端的數據存儲器中(帶掉電保持)，遠端控制主站可隨時讀取單相風光儲單相發電系統測控終端中的數據。
[0032]2、併網饋電功能。在電網電壓頻率正常的情況下，將逆變裝置設為併網饋電模式，此時交流側輸入的風光發電在蓄電池荷電狀態達到設定容量後，交流輸出優先供應負載，餘能饋至電網。在電網電壓頻率出現異常的情況下將自動斷開與電網的連接，完全由微網供電，直至電網電壓恢復正常。當負載超過微網所能提供的容量時自動切換到主電網給負載供電。開啟併網饋電功能可最大化利用風能、太陽能發電資源，消除因蓄電池滿而負載輕時造成的卸荷，也能夠最大化的利用自然能源。
[0033]3、併網不上網運行功能，由於部分地區電網不允許併網饋電，為此本系統設計了併網不上網運行模式，系統始終聯網運行，在發電總功率小於負載功率的情況下，風光發電與電網共同為負載供電或為蓄電池充電，在發電總功率大於負載功率時，依靠儲能和卸荷吸收餘能，而不向電網饋電。
[0034]4、蓄電池管理系統配備的蓄電池可由電網側或風光發電充電，充電方式靈活。充電中實施6段式精細充電控制模式，包括恆流、恆壓、浮充，減少浮充，均衡充電和周期吸收充電，保持電池間容量均衡，減少電池內部結晶，防止電池過度失水。蓄電池管理同時具有溫度補償功能，可監測蓄電池荷電狀態。
[0035]5、完善的保護功能，本系統帶有蓄電池的過壓、欠壓保護、過流保護、延時重啟保護，交流輸入的過壓、欠壓、過頻、欠頻、孤島保護，交流輸出的過載、過熱。同時具有電池過壓、欠壓、過載過熱聲音報警保護。
[0036]6、強大的通訊功能，單相戶用風光儲測控終端帶有RS-232C和RS-485通信接口。藉助RS-232C/RS-485通信接口與微機相連，實時監控微網的動態，也可以通過中繼器組網方式組成一個規模更大、功能更強的電力監控系統。另外，還可藉助於電話線、無線電、載波、微波和光纖等通道，實現更遠距離的通信。實現遙測、遙信、遙控等三遙功能。利用通信功能還可以獲得所有記錄數據並進行參數整定。
[0037]需要強調的是，本實用新型所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本實用新型包括並不限於【具體實施方式】中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據本實用新型的技術方案得出的其他實施方式，同樣屬於本實用新型保護的範圍。
【權利要求】
1.一種戶用風光儲微網控制系統，其特徵在於:包括風光發電互補裝置、單相發電系統測控終端、儲能單元、逆變裝置和遠端控制主站，風光發電互補裝置的輸入端與風能裝置及太陽能裝置相連接，風光發電互補裝置的控制端與單相發電系統測控終端的控制端相連接，風光發電互補裝置輸出端與逆變裝置及單相發電系統測控終端相連接，該逆變裝置的輸出端接入到電網中或者連接到負載為其供電，儲能單元與逆變裝置及單相發電系統測控終端相連接，單相發電系統測控終端與逆變裝置相連接，單相發電系統測控終端與遠端控制主站相連接。
2.根據權利要求1所述的戶用風光儲微網控制系統，其特徵在於:所述的風光發電互補裝置通過RS232接口與單相發電系統測控終端相連接；所述的單相發電系統測控終端通過RS232接口與逆變裝置相連接，所述的單相發電系統測控終端通過RS485接口與遠端控制主站相連接。
3.根據權利要求1或2所述的戶用風光儲微網控制系統，其特徵在於:所述的風能裝置和太陽能裝置分別通過斷路器與風光發電互補裝置相連接，所述逆變裝置通過斷路器與電網或負載相連接，所述儲能單元通過熔斷器與逆變裝置相連接。
4.根據權利要求1或2所述的戶用風光儲微網控制系統，其特徵在於:所述的逆變裝置採用全自動工頻變壓器隔離型、純正弦波輸出、充電一體的併網型雙向逆變裝置。
5.根據權利要求1或2所述的戶用風光儲微網控制系統，其特徵在於:所述的儲能單元採用鋰離子電池。
【文檔編號】H02J13/00GK203377599SQ201320435446
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年7月22日 優先權日:2013年7月22日
【發明者】殷淑萍, 何恩超, 李景雲, 王輝, 任靜華, 王志 申請人:天津市三源電力設備製造有限公司