一種以混合動力汽車為備用電源的微電網系統的製作方法
2023-12-11 08:52:37
一種以混合動力汽車為備用電源的微電網系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種以混合動力汽車為備用電源的微電網系統，包括發電設備、儲能系統、負荷、混合動力汽車與混合動力汽車相連接用於混合動力汽車併網的併網雙向變流器、對系統中電能進行分配的配電線路和用於對發電設備啟停及發電功率、儲能系統啟停及充放電功率、混合動力汽車放電或充電進行控制的協調控制器；協調控制器通過通信網絡與發電設備、儲能系統、負荷、混合動力汽車、併網雙向變流器及配電線路相連接，發電設備、儲能系統、負荷、併網雙向變流器通過配電線路與公共電網相連接。本發明供電可靠性高；當系統中儲能SOC較低時利用混合動力汽車發電補充，當SOC較高時利用混合動力汽車儲能，實現用電與發電的供需平衡，且本發明成本低。
【專利說明】—種以混合動力汽車為備用電源的微電網系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種微電網系統，具體涉及一種以混合動力汽車為備用電源的微電網系統，屬於分布式發電【技術領域】。
【背景技術】
[0002]微電網技術的提出與分布式發電(DG)技術的應用與發展密切相關。一般而言,DG指的是「直接與配電網或者用戶側連接的小型發電系統」。常見的分布式發電能源利用種類包括天然氣(以及煤層氣、沼氣等)、太陽能、生物質能、氫能、風能、水能等；而儲能設施包括蓄電池、超級電容器、飛輪儲能等。此外，為了提高能源的利用效率並降低成本，這種發電技術也採用冷、熱、電聯供的方式。微電網是一種由分布式發電、儲能和負荷共同組成的小型低壓系統。微電網內部電源以清潔能源為主，主要由電力電子設備實現電能的變換。微電網通過控制實現網絡內部的電力電量平衡，可併網或獨立運行，相對於外部電網表現為單一的自治受控單元，能夠滿足用戶對電能質量和供電安全方面的需求。
[0003]由於微電網中存在光伏、風力發電等間隙性、隨機性電源，其發電功率不完全可控，目前主要採用儲能系統來保證微電網的功率平衡。由於光伏、風力發電以及儲能系統的成本較高，在微電網的設計方案往往因為峰值日用電量較高但是平均用電負荷較低而導致了系統設計方案不經濟。另外，對於以光伏發電作為主要能源的微電網由於夜晚無光照，在夜晚缺額時需要其他電源供電。
[0004]混合動力汽車以石油燃料為主要能源，具有可計劃性，發動機功率等級可達到100KW，發電功率在IOKW以上。並且汽車具有較好的機動性。
【發明內容】
[0005]針對現有技術存在的不足，本發明目的是提供一種高穩定性的以混合動力汽車為備用電源的微電網系統，保證系統中儲能SOC (剩餘容量)較低時，利用混合動力汽車發電補充，SOC較高時利用混合動力汽車儲能，從而實現用電與發電的供需平衡，且系統成本低。
[0006]為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現:
[0007]本發明包括發電設備、儲能系統、負荷、混合動力汽車與混合動力汽車相連接用於混合動力汽車併網的併網雙向變流器、用於對系統中電能進行分配的配電線路和用於對發電設備啟停及發電功率、儲能系統啟停及充放電功率、混合動力汽車放電或充電進行控制的協調控制器；協調控制器通過通信網絡與發電設備、儲能系統、負荷、混合動力汽車、併網雙向變流器及配電線路相連接，發電設備、儲能系統、負荷、併網雙向變流器通過配電線路與公共電網相連接。
[0008]上述混合動力汽車包括內燃機、與內燃機相連接的發電機和與併網雙向變流器相連接的混合動力汽車儲能電池，所述混合動力汽車儲能電池還與發電機輸出端相連接；所述內燃機發出的電能用於對混合動力汽車儲能電池充電或對微電網的儲能系統充電，補充微電網能源缺額；所述協調控制器通過通信網絡與內燃機、發電機和混合動力汽車儲能電池相連接，用於對內燃機及發電機的啟停、混合動力汽車儲能電池的充放電進行控制。
[0009]上述儲能系統包括儲能電池、與儲能電池相連接的儲能雙向變流器和用於管理儲能電池的電池管理系統；所述協調控制器通過通信網絡與儲能雙向變流器及電池管理系統相連接；所述儲能雙向變流器還與配電線路相連接。
[0010]上述負荷為常用家庭負荷，所述常用家庭負荷包括照明、空調、電視機、電腦、冰箱或熱水器。
[0011]本發明的微電網系統用於小範圍的供電，實現用電與發電的供需平衡；本發明利用混合動力汽車為備用電源，可提高微電網系統的供電可靠性，在微電網系統的儲能SOC值較低時，可通過混合動力汽車發電提高系統可靠性；本發明利用混合動力汽車作為備用電源，可減小儲能系統中儲能電池的設計容量，通過混合動力汽車發電彌補系統能量缺額；混合動力汽車中配備了混合動力汽車儲能電池，對微電網系統具備一定的削峰填谷的作用；與微電網配備柴油機系統為備用電源的方案相比，本發明中的混合動力汽車具有更好的機動性和可控性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的系統框圖；
[0013]圖2為本發明的混合動力汽車原理框圖；
[0014]圖3為本發明的儲能系統原理框圖。
【具體實施方式】
[0015]為使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合【具體實施方式】，進一步闡述本發明。
[0016]—種含以混合動力汽車為備用電源的微電網系統是用於以混合動力汽車作為備用的電源的含光伏、風力發電等間隙式能源發電的微型供電和用電系統。
[0017]本發明以混合動力汽車作為微電網系統的備用電源，在微電網系統中能源缺乏時，能夠利用混合動力汽車作為備用電源補償微電網系統中的缺額，在隨機性能源發電過剩時，可以利用混合動力汽車的儲能電池吸收過剩電能，達到削峰填谷的作用。混合動力汽車以內燃機作為主要動力源，並含有發電機，其發出的電能可對混合動力汽車儲能電池充電或通過併網雙向變流器、儲能雙向變流器對微電網的儲能系統充電，補充微電網的能源缺額。
[0018]參見圖1，本發明包括發電設備、儲能系統、負荷、混合動力汽車、與混合動力汽車相連接用於混合動力汽車併網的併網雙向變流器、用於對系統中電能進行分配的配電線路和用於對發電設備啟停及發電功率、儲能系統啟停及充放電功率、混合動力汽車放電或充電進行控制的協調控制器；協調控制器通過通信網絡與發電設備、儲能系統、負荷、混合動力汽車、併網雙向變流器及配電線路相連接，發電設備、儲能系統、負荷、併網雙向變流器通過配電線路與公共電網相連接。
[0019]本發明的發電設備可輸出交流電流，跟隨配電線路中的電壓和頻率；可遠程控制其啟停，可通過通信接口遠程獲取其運行狀態及發電功率。發電設備包括光伏發電、風力發電等分布式發電。[0020]本發明的負荷主要為常用家庭負荷，常用家庭負荷包括照明、空調、取暖設備、電視機、電腦、冰箱或熱水器。
[0021]協調控制器對系統中發電設備、儲能系統、接入的混合動力汽車的發電或儲能進行控制。
[0022]通信網絡用於傳輸微電網系統中協調控制器的控制信號和被控設備的反饋信號，用於傳輸各微電網內設備的狀態信息。
[0023]配電線路為交流線路，通過該配電網絡對系統中的電能進行分配。
[0024]參見圖2，混合動力汽車包括內燃機、與內燃機相連接的發電機和與併網雙向變流器相連接的混合動力汽車儲能電池，混合動力汽車儲能電池與發電機輸出端相連接；內燃機發出的電能用於對混合動力汽車儲能電池充電或對微電網的儲能系統充電，補充微電網能源缺額；協調控制器通過通信網絡與內燃機、發電機和混合動力汽車儲能電池相連接，用於對內燃機及發電機的啟停、混合動力汽車儲能電池的充放電進行控制。
[0025]參見圖3，儲能系統可遠程控制其啟停、充放電功率，可通過通信接口遠程獲取其運行狀態及充放電功率。
[0026]儲能系統包括儲能電池、與儲能電池相連接的儲能雙向變流器和用於管理儲能電池的電池管理系統；協調控制器通過通信網絡與儲能雙向變流器及電池管理系統相連接；儲能雙向變流器還與配電線路相連接。儲能系統可通過遠程通信控制。
[0027]本發明的混合動力汽車與配電線路連接時，從配電線路取電或放電的條件為:
[0028]a)當微電網系統的儲能電池的SOC值低於通過協調控制器設定的低SOC警告值，混合動力汽車啟動內燃機，通過發電機、混合動力汽車儲能電池、併網雙向變流器向電網放電，輸送電能；
[0029]b)當微電網系統的儲能電池SOC值高於通過協調控制器設定的高SOC警告值，混合動力汽車向配電線路取電，通過併網雙向變流器向混合動力汽車的混合動力汽車儲能電池充電；
[0030]混合動力汽車從配電線路取電和放電的控制信號由協調控制器發出。
[0031]以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一種以混合動力汽車為備用電源的微電網系統，其特徵在於， 包括發電設備、儲能系統、負荷、混合動力汽車與混合動力汽車相連接用於混合動力汽車併網的併網雙向變流器、用於對系統中電能進行分配的配電線路和用於對發電設備啟停及發電功率、儲能系統啟停及充放電功率、混合動力汽車放電或充電進行控制的協調控制器； 所述協調控制器通過通信網絡與發電設備、儲能系統、負荷、混合動力汽車、併網雙向變流器及配電線路相連接，所述發電設備、儲能系統、負荷、併網雙向變流器通過配電線路與公共電網相連接。
2.根據權利要求1所述的以混合動力汽車為備用電源的微電網系統，其特徵在於， 所述混合動力汽車包括內燃機、與內燃機相連接的發電機和與併網雙向變流器相連接的混合動力汽車儲能電池，所述混合動力汽車儲能電池還與發電機輸出端相連接；所述內燃機發出的電能用於對混合動力汽車儲能電池充電或對微電網的儲能系統充電，補充微電網能源缺額；所述協調控制器通過通信網絡與內燃機、發電機和混合動力汽車儲能電池相連接，用於對內燃機及發電機的啟停、混合動力汽車儲能電池的充放電進行控制。
3.根據權利要求1所述的以混合動力汽車為備用電源的微電網系統，其特徵在於， 所述儲能系統包括儲能電池、與儲能電池相連接的儲能雙向變流器和用於管理儲能電池的電池管理系統；所述協調控制器通過通信網絡與儲能雙向變流器及電池管理系統相連接；所述儲能雙向變流器還與配電線路相連接。
4.根據權利要求1至3任意一項所述的以混合動力汽車為備用電源的微電網系統，其特徵在於，所述負荷為常用家庭負荷，所述常用家庭負荷包括照明、空調、電視機、電腦、冰箱或熱水器。
【文檔編號】H02J3/28GK103545844SQ201310544797
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年11月6日 優先權日:2013年11月6日
【發明者】李強, 周暢, 姚虹春, 許曉慧, 張雷, 汪春, 袁曉冬, 劉海璇, 楊波 申請人:國家電網公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力科學研究院, 中國電力科學研究院, 江蘇省電力公司宿遷供電公司