專利名稱：基于分布式發(fā)電與ups儲能集成的智能建筑直流微網(wǎng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于分布式發(fā)電與UPS儲能集成的智能建筑直流微網(wǎng)，屬于智能建筑領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
分布式發(fā)電有助于促進能源的可持續(xù)發(fā)展、改善環(huán)境并提高綠色能源的競爭力。在智能建筑中，BIPV光伏發(fā)電、電梯電能再生等的應用，可緩解電カ緊張，保證建筑物的電カ供應，對于降低對傳統(tǒng)能源的依賴，促進建筑節(jié)能減排有重要意義。目前，分布式發(fā)電的電能去向有兩種，一是電能回饋電網(wǎng)，即并網(wǎng)型；ニ是就地應用，即離網(wǎng)型。將分布式發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能回饋電網(wǎng)是ー個非常有效的方法，但隨著分布式新能源發(fā)電的大量并網(wǎng)，分布式發(fā)電的隨機性和間歇性，可對電網(wǎng)產(chǎn)生巨大沖擊和影響。就中國現(xiàn)階段的電網(wǎng)情況來看，大規(guī)模的分布式發(fā)電并網(wǎng)，還存在一些技術(shù)問題和政策壁壘。例如，用戶使用的逆變器規(guī)格標準不統(tǒng)ー導致回饋電網(wǎng)的電能質(zhì)量參差不齊，反而會成為電網(wǎng)的污染源，影響網(wǎng)內(nèi)其他用戶的使用和電網(wǎng)的安全。在智能建筑中，分布式發(fā)電系統(tǒng)直接面對電カ用戶，可以直接在建筑中用掉，避免并網(wǎng)帶來的一系列問題，并且在區(qū)域?qū)哟紊弦子谝?guī)劃和實施。因此，智能建筑中分布式發(fā)電系統(tǒng)的離網(wǎng)運行是當前的現(xiàn)實，但著眼未來，研究既可離網(wǎng)運行又可并網(wǎng)運行的智能建筑微網(wǎng)是必然的發(fā)展趨勢。因此，亟需構(gòu)建ー種切實可行的智能建筑微網(wǎng)，為分布式發(fā)電在智能建筑中的應用提供技術(shù)支撐和有效平臺。目前，智能建筑中的BIPV光伏發(fā)電、電梯電能再生、UPS儲能通常采用蓄電池或超級電容作為儲能裝置。例如，專利申請?zhí)枮?01020607246公開了ー種新型的超級電容式電梯節(jié)能控制裝置，將電梯曳引機制動能量存儲于超級電容器組，并在電梯曳引機電動運行，尤其在大電流、大功率工作的時候釋放能量，提供峰值功率，從而達到節(jié)能目的；專利申請?zhí)枮?00610117501.3公開了ー種太陽能照明系統(tǒng)對蓄電池市電補充充電的自動切換電路，可以充分利用太陽能。而在智能建筑中，一般具有UPS不間斷電源系統(tǒng)，而UPS的使用頻率很低，其UPS儲能容量大多閑置，即儲能容量利用率就很低。若將UPS儲能系統(tǒng)用于分布式發(fā)電的儲能，分布式發(fā)電系統(tǒng)則無需再單獨設(shè)立儲能系統(tǒng)，可降低智能建筑微網(wǎng)系統(tǒng)儲能的成本，并可提高儲能容量的利用效率?，F(xiàn)有的分布式發(fā)電智能建筑微網(wǎng)需要設(shè)立單獨的儲能系統(tǒng)，提高了建筑微網(wǎng)系統(tǒng)儲能的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的分布式發(fā)電智能建筑微網(wǎng)需要設(shè)立單獨的儲能系統(tǒng)，進而影響儲能容量的利用率問題，從而提出了基于分布式發(fā)電與UPS儲能集成的智能建筑直流微網(wǎng)及采用該微網(wǎng)實現(xiàn)的能源控制方法。基于分布式發(fā)電與UPS儲能集成的智能建筑直流微網(wǎng)，它包括分布式發(fā)電系統(tǒng)、第一 DC/DC變換器、第二 DC/DC變換器、第三DC/DC變換器、第四DC/DC變換器、DC/AC變換器、第一電カ電子變換器、第二電カ電子變換器、第三電カ電子變換器、AC/DC整流器、電梯、空調(diào)、用電設(shè)備、不間斷電源UPS、應急照明/消防系統(tǒng)、能源管理控制器和直流母線，所述分布式發(fā)電系統(tǒng)的第一直流電源信號輸出端與第一 DC/DC變換器的直流信號輸入端相連，分布式發(fā)電系統(tǒng)的第二直流電源信號輸出端與第二 DC/DC變換器的直流信號輸入端相連，第一 DC/DC變換器的直流電源信號輸出端和第二 DC/DC變換器的直流電源信號輸出端均連接直流母線，分布式發(fā)電系統(tǒng)的第一交流電源信號輸出端與第一電カ電子變換器的交流信號輸入端相連，分布式發(fā)電系統(tǒng)的第二交流電源信號輸出端與第二電カ電子變換器的交流信號輸入端相連，第一電カ電子變換器的交流電源信號輸出端和第二電カ電子變換器的交流電源信號輸出端均連接直流母線，220V交流電的交流信號輸出端與AD/DC整流器的交流信號輸入端相連，AD/DC整流器的直流信號輸出端連接直流母線，第三DC/DC變換器的直流電源信號輸入端連接直流母線，第三DC/DC變換器的供電端與電梯的受電端相連，第四DC/DC變換器的直流電源信號輸入端連接直流母線，第四DC/DC變換器的供電端與空調(diào)的受電端相連，第三電カ電子變換器的直流信號輸入端連接直流母線，第三電カ電子變換器的供電端與用電設(shè)備的受電端相連，不間斷電源UPS的電源輸出/輸入端連接直流母線，不間斷電源UPS的電源輸出端與DC/AC變換器的電源輸入端相連，DC/AC變換器的信號輸出端與應急照明/消防系統(tǒng)的信號輸入端相連，不間斷電源UPS的控制信號輸入/輸出端與能源管理控制器的控制信號輸出/輸入端相連，能源管理控制器的直流信號輸入端連接直流母線，能源管理控制器的電壓信號輸入/輸出端與AD/DC整流器的電壓信號輸出/輸入端相連。本發(fā)明采用采用分布式發(fā)電系統(tǒng)和不間斷電源UPS相結(jié)合，不間斷電源UPS作為分布式發(fā)電的儲能，因此分布式發(fā)電系統(tǒng)則無需再單獨設(shè)立儲能系統(tǒng)，通過分布式發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電和不間斷電源UPS的儲能實現(xiàn)對能源的控制可降低智能建筑微網(wǎng)系統(tǒng)儲能的成本。


圖1是具體實施方式
一所述的基于分布式發(fā)電與UPS儲能集成的智能建筑直流微網(wǎng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明中不間斷電源UPS的供電示意圖；圖3是本發(fā)明中不間斷電源UPS儲能容量支配示意圖，其中，b表示分布式能源和交流電的輸入。
具體實施例方式具體實施方式
一:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的基于分布式發(fā)電與UPS儲能集成的智能建筑直流微網(wǎng)，它包括分布式發(fā)電系統(tǒng)1、第一 DC/DC變換器2-1、第ニ DC/DC變換器2-2、第三DC/DC變換器2_3、第四DC/DC變換器2_4、DC/AC變換器4、第一電カ電子變換器3-1、第二電カ電子變換器3-2、第三電カ電子變換器3-3、AC/DC整流器5、電梯6、空調(diào)7、用電設(shè)備8、不間斷電源UPS9、應急照明/消防系統(tǒng)10、能源管理控制器11和直流母線a，
所述分布式發(fā)電系統(tǒng)I的第一直流電源信號輸出端與第一 DC/DC變換器2-1的直流信號輸入端相連，分布式發(fā)電系統(tǒng)I的第二直流電源信號輸出端與第二DC/DC變換器2-2的直流信號輸入端相連，第一 DC/DC變換器2-1的直流電源信號輸出端和第二 DC/DC變換器2-2的直流電源信號輸出端均連接直流母線a，分布式發(fā)電系統(tǒng)I的第一交流電源信號輸出端與第一電カ電子變換器3-1的交流信號輸入端相連，分布式發(fā)電系統(tǒng)I的第二交流電源信號輸出端與第二電カ電子變換器3-2的交流信號輸入端相連,第一電カ電子變換器3-1的交流電源信號輸出端和第二電カ電子變換器3-2的交流電源信號輸出端均連接直流母線a，220V交流電的交流信號輸出端與AD/DC整流器5的交流信號輸入端相連，AD/DC整流器5的直流信號輸出端連接直流母線a，第三DC/DC變換器2-3的直流電源信號輸入端連接直流母線a，第三DC/DC變換器2-3的供電端與電梯6的受電端相連，第四DC/DC變換器2-4的直流電源信號輸入端連接直流母線a，第四DC/DC變換器2_4的供電端與空調(diào)7的受電端相連，第三電カ電子變換器3-3的直流信號輸入端連接直流母線a，第三電カ電子變換器3-3的供電端與用電設(shè)備8的受電端相連，不間斷電源UPS9的電源輸出/輸入端連接直流母線a，不間斷電源UPS9的電源輸出端與DC/AC變換器4的電源輸入端相連，DC/AC變換器4的信號輸出端與應急照明/消防系統(tǒng)10的信號輸入端相連，不間斷電源UPS9的控制信號輸入/輸出端與能源管理控制器11的控制信號輸出/輸入端相連，能源管理控制器11的直流信號輸入端連接直流母線a，能源管理控制器11的電壓信號輸入/輸出端與AD/DC整流器5的電壓信號輸出/輸入端相連。本發(fā)明中，分布式發(fā)電系統(tǒng)、不間斷電源UPS和用電設(shè)備通過直流母線連接在一起，不間斷電源UPS儲存的能量通過DC/DC變換器或電カ電子變換器向電梯、空調(diào)、用電設(shè)備和應急照明/消防系統(tǒng)供電，使建筑中能量合理利用，提高能量利用率。
具體實施方式
ニ:本實施方式與具體實施方式
所述的基于分布式發(fā)電與UPS儲能集成的智能建筑直流微網(wǎng)的不同點在于，分布式發(fā)電系統(tǒng)I包括電梯電能再生發(fā)電系統(tǒng)1-1、BIPV建筑光伏發(fā)電系統(tǒng)1-2、生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)1-3和其他分布式能源系統(tǒng)1-4，所述電梯電能再生發(fā)電系統(tǒng)1-1的直流電源信號輸出端與第一 DC/DC變換器2-1的直流信號輸入端相連，BIPV建筑光伏發(fā)電系統(tǒng)1-2的直流電源信號輸出端與第二 DC/DC變換器2-2的直流信號輸入端相連,生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)1-3的交流電源信號輸出端與第一電カ電子變換器3-1的交流信號輸入端相連，其他分布式能源系統(tǒng)1-4的交流電源信號輸出端與第二電カ電子變換器3-2的交流信號輸入端相連。
具體實施方式
三:本實施方式所述的是采用具體實施方式
一所述的基于分布式發(fā)電與UPS儲能集成的智能建筑直流微網(wǎng)實現(xiàn)的能源控制方法，該控制方法為:分布式發(fā)電系統(tǒng)、不間斷電源UPS和用電設(shè)備通過直流母線連接在一起，將分布式發(fā)電系統(tǒng)I中電梯電能再生發(fā)電系統(tǒng)1-1產(chǎn)生的電能、BIPV建筑光伏發(fā)電系統(tǒng)1-2轉(zhuǎn)換的電能、生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)1-3轉(zhuǎn)換的電能和其他分布式能源系統(tǒng)1-4產(chǎn)生的電能分別通過第一 DC/DC變換器2-1、第二 DC/DC變換器2_2、第一電カ電子變換器3_1和第二電カ電子變換器3-2向不間斷電源UPS9進行儲能，同時220V交流電通過AC/DC整流器向不間斷電源UPS9供能，設(shè)定不間斷電源UPS9中的閾值，能量管理控制器根據(jù)該閾值對不間斷電源UPS9中儲存的能量進行分配，具體分配辦法為:
通過能量管理控制器對不間斷電源UPS9的放電電壓實時監(jiān)測，當所述放電電壓大于閾值時，不間斷電源UPS9通過第三DC/DC變換器2-3、第四DC/DC變換器2-4和第三電カ電子變換器3-3向電梯、空調(diào)和用電設(shè)備供電；當放電電壓等于閾值時，不間斷電源UPS9儲存能量；當放電電壓小于設(shè)定閾值時，不間斷電源UPS9通過DC/AC變換器4向應急照明/消防系統(tǒng)供電，同吋，能源管理控制器11檢測直流母線a的電壓，如果直流母線a的電壓低于工作電壓時，能源管理控制器切換不間斷電源UPS9的供電電源與外部220V交流電供電電源連接，給不間斷電源UPS9進行儲能。本實施方式中，該方案通過不間斷電源UPS來合理支配能量，達到智能建筑微網(wǎng)分布式發(fā)電系統(tǒng)儲能的目的，同時兼顧不間斷電源UPS的功能不受影響。將UPS儲存的能量向電梯、空調(diào)、應急照明等系統(tǒng)供電，合理利用建筑自身產(chǎn)生的能量，如圖2所示。同時為了合理利用UPS的容量，保證應急照明系統(tǒng)正常供電，將UPS的容量進行劃分，通過設(shè)定閾值，超過閾值容量UPS可以向電梯、空調(diào)等設(shè)備供電，在閾值以下UPS只發(fā)揮儲能作用，從而留有足夠的余量保證應急照明/消防系統(tǒng)的使用，如圖3所示。不間斷電源UPS不僅發(fā)揮超級電容儲能、提供電能的作用，同時發(fā)揮其自身不間斷電源的作用，從而使建筑的能量系統(tǒng)更加經(jīng)濟、合理?；诜植际桨l(fā)電與UPS儲能集成的智能建筑直流微網(wǎng)，是ー種切實有效的能源供應方式，其能夠減少能量的浪費，避免污染電網(wǎng)，降低建筑能耗，為建筑節(jié)能工程應用提供參考。將分布式發(fā)電與建筑儲能UPS系統(tǒng)集成，充分挖掘利用了 UPS的儲能容量，在達到分布式發(fā)電系統(tǒng)儲能的目的的同時，兼顧UPS的功能不受影響，同時還滿足其他設(shè)備的用電需求，提高了儲存容量的利用效率。
權(quán)利要求
1.基于分布式發(fā)電與UPS儲能集成的智能建筑直流微網(wǎng)，其特征在于，它包括分布式發(fā)電系統(tǒng)(I)、第一 DC/DC變換器(2-1)、第二 DC/DC變換器(2_2)、第三DC/DC變換器(2-3)、第四DC/DC變換器(2-4)、DC/AC變換器(4)、第一電カ電子變換器(3-1)、第二電カ電子變換器(3-2 )、第三電カ電子變換器(3-3 )、AC/DC整流器(5 )、電梯(6 )、空調(diào)(7 )、用電設(shè)備(8)、不間斷電源UPS (9)、應急照明/消防系統(tǒng)(10)、能源管理控制器(11)和直流母線(a), 所述分布式發(fā)電系統(tǒng)(I)的第一直流電源信號輸出端與第一 DC/DC變換器(2-1)的直流信號輸入端相連，分布式發(fā)電系統(tǒng)(I)的第二直流電源信號輸出端與第二 DC/DC變換器(2-2)的直流信號輸入端相連，第一 DC/DC變換器(2-1)的直流電源信號輸出端和第二 DC/DC變換器(2-2)的直流電源信號輸出端均連接直流母線(a)，分布式發(fā)電系統(tǒng)(I)的第一交流電源信號輸出端與第一電カ電子變換器(3-1)的交流信號輸入端相連,分布式發(fā)電系統(tǒng)(I)的第二交流電源信號輸出端與第二電カ電子變換器(3-2)的交流信號輸入端相連,第一電カ電子變換器(3-1)的交流電源信號輸出端和第二電カ電子變換器(3-2)的交流電源信號輸出端均連接直流母線(a)，220V交流電的交流信號輸出端與AD/DC整流器(5)的交流信號輸入端相連，AD/DC整流器(5)的直流信號輸出端連接直流母線(a)，第三DC/DC變換器(2-3)的直流電源信號輸入端連接直流母線(a)，第三DC/DC變換器(2-3)的供電端與電梯(6)的受電端相連，第四DC/DC變換器(2-4)的直流電源信號輸入端連接直流母線(a)，第四DC/DC變換器(2-4)的供電端與空調(diào)(7)的受電端相連，第三電カ電子變換器(3-3)的直流信號輸入端連接直流母線(a)，第三電カ電子變換器(3-3 )的供電端與用電設(shè)備(8 )的受電端相連，不間斷電源UPS (9)的電源輸出/輸入端連接直流母線(a)，不間斷電源UPS(9)的電源輸出端與DC/AC變換器(4)的電源輸入端相連，DC/AC變換器(4)的信號輸出端與應急照明/消防系統(tǒng)(10)的信號輸入端相連，不間斷電源UPS (9)的控制信號輸入/輸出端與能源管理控制器(11)的控制信號輸出/輸入端相連，能源管理控制器(11)的直流信號輸入端連接直流母線(a)，能源管理控制器(11)的電壓信號輸入/輸出端與AD/DC整流器(5)的電壓信號輸出/輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分布式發(fā)電與UPS儲能集成的智能建筑直流微網(wǎng)，其特征在于，分布式發(fā)電系統(tǒng)(I)包括電梯電能再生發(fā)電系統(tǒng)(1-1)、BIPV建筑光伏發(fā)電系統(tǒng)(1-2)、生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)(1-3)和其他分布式能源系統(tǒng)(1-4)， 所述電梯電能再生發(fā)電系統(tǒng)(1-1)的直流電源信號輸出端與第一 DC/DC變換器(2-1)的直流信號輸入端相連，BIPV建筑光伏發(fā)電系統(tǒng)(1-2)的直流電源信號輸出端與第二 DC/DC變換器(2-2)的直流信號輸入端相連，生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)(1-3)的交流電源信號輸出端與第一電カ電子變換器(3-1)的交流信號輸入端相連,其他分布式能源系統(tǒng)(1-4)的交流電源信號輸出端與第二電カ電子變換器(3-2)的交流信號輸入端相連。
全文摘要
基于分布式發(fā)電與UPS儲能集成的智能建筑直流微網(wǎng)，它屬于智能建筑領(lǐng)域。它為了解決現(xiàn)有的分布式發(fā)電智能建筑微網(wǎng)需要設(shè)立單獨的儲能系統(tǒng)，進而影響儲能容量的利用率問題。本發(fā)明中分布式發(fā)電系統(tǒng)同時與第一DC/DC變換器和第二DC/DC變換器相連，第一DC/DC變換器和第二DC/DC變換器均連接直流母線，220V交流電與AD/DC整流器相連，AD/DC整流器連接直流母線，第三電力電子變換器連接直流母線，第三電力電子變換器與用電設(shè)備相連，不間斷電源UPS的連接直流母線，不間斷電源UPS與DC/AC變換器相連，第五DC/DC變換器與應急照明/消防系統(tǒng)相連。本發(fā)明適用于智能建筑中的供電系統(tǒng)。
文檔編號H02J1/12GK103107531SQ20131006604
公開日2013年5月15日 申請日期2013年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月1日
發(fā)明者張永明, 丁寶, 李慶超, 張功 申請人:哈爾濱工業(yè)大學