戶用風(fēng)光儲(chǔ)微網(wǎng)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種戶用風(fēng)光儲(chǔ)微網(wǎng)控制系統(tǒng)，其技術(shù)特點(diǎn)是：風(fēng)光發(fā)電互補(bǔ)裝置的輸入端與風(fēng)能裝置及太陽(yáng)能裝置相連接，風(fēng)光發(fā)電互補(bǔ)裝置的控制端與單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端的控制端相連接，風(fēng)光發(fā)電互補(bǔ)裝置輸出端與逆變裝置及單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端相連接，該逆變裝置的輸出端接入到電網(wǎng)中或者連接到負(fù)載為其供電，儲(chǔ)能單元與逆變裝置及單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端相連接，單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端與逆變裝置相連接，單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端與遠(yuǎn)端控制主站相連接。本實(shí)用新型有效地將風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲(chǔ)能、離網(wǎng)逆變、并網(wǎng)饋電等功能集成在一起，解決了風(fēng)光儲(chǔ)微網(wǎng)接入的控制、并網(wǎng)、儲(chǔ)能的問題，具有節(jié)能環(huán)保、成本低、效率高且性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。
【專利說明】戶用風(fēng)光儲(chǔ)微網(wǎng)控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于微電網(wǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種戶用風(fēng)光儲(chǔ)微網(wǎng)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)入21世紀(jì)以來，中國(guó)的資源環(huán)境問題日益突出。為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，必須實(shí)施節(jié)能減排戰(zhàn)略，發(fā)展清潔能源是節(jié)能減排戰(zhàn)略的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著國(guó)家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)戰(zhàn)略的全面啟動(dòng)，建設(shè)分布式能源、儲(chǔ)能及微網(wǎng)如火如荼的開展起來，各種分布式能源的建成與投運(yùn)，需要迫切研究解決各類分布式能源、儲(chǔ)能以及微網(wǎng)的聯(lián)合控制與調(diào)度問題，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與調(diào)度。目前，如何實(shí)現(xiàn)戶用風(fēng)光儲(chǔ)微網(wǎng)功能是目前迫切需要解決的問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計(jì)合理、成本低、效率高的戶用風(fēng)光儲(chǔ)微網(wǎng)控制系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種戶用風(fēng)光儲(chǔ)微網(wǎng)控制系統(tǒng)，包括風(fēng)光發(fā)電互補(bǔ)裝置、單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端、儲(chǔ)能單元、逆變裝置和遠(yuǎn)端控制主站，風(fēng)光發(fā)電互補(bǔ)裝置的輸入端與風(fēng)能裝置及太陽(yáng)能裝置相連接，風(fēng)光發(fā)電互補(bǔ)裝置的控制端與單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端的控制端相連接，風(fēng)光發(fā)電互補(bǔ)裝置輸出端與逆變裝置及單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端相連接，該逆變裝置的輸出端接入到電網(wǎng)中或者連接到負(fù)載為其供電，儲(chǔ)能單元與逆變裝置及單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端相連接，單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端與逆變裝置相連接，單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端與遠(yuǎn)端控制主站相連接。
[0006]而且，所述的風(fēng)光發(fā)電互補(bǔ)裝置通過RS232接口與單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端相連接；所述的單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端通過RS232接口與逆變裝置相連接，所述的單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端通過RS485接口與遠(yuǎn)端控制主站相連接。
[0007]而且，所述的風(fēng)能裝置和太陽(yáng)能裝置分別通過斷路器與風(fēng)光發(fā)電互補(bǔ)裝置相連接，所述逆變裝置通過斷路器與電網(wǎng)或負(fù)載相連接，所述儲(chǔ)能單元通過熔斷器與逆變裝置相連接。
[0008]而且，所述的逆變裝置采用全自動(dòng)工頻變壓器隔離型、純正弦波輸出、充電一體的并網(wǎng)型雙向逆變裝置。
[0009]而且，所述的儲(chǔ)能單元采用鋰離子電池。
[0010]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0011]1、本控制系統(tǒng)有效地將風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲(chǔ)能、離網(wǎng)逆變、并網(wǎng)饋電等功能集成在一起，實(shí)現(xiàn)多功能電能變換功能，解決了風(fēng)光儲(chǔ)微網(wǎng)接入的控制、并網(wǎng)、儲(chǔ)能的問題，實(shí)現(xiàn)了分布式能源的安全可靠接入，使之成為配電網(wǎng)系統(tǒng)的有益補(bǔ)充。
[0012]2、本控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)風(fēng)能與太陽(yáng)能的接入功能，并依據(jù)用戶需求工作于并網(wǎng)饋電、并網(wǎng)不上網(wǎng)及備用電源模式。在并網(wǎng)饋電及并網(wǎng)不上網(wǎng)模式下具有孤島保護(hù)功能，可在電網(wǎng)停電時(shí)，自動(dòng)斷開電網(wǎng)連接，由儲(chǔ)能及風(fēng)能太陽(yáng)能發(fā)電向負(fù)載供電該裝置適合戶外和室內(nèi)安裝，同時(shí)具有遠(yuǎn)程通訊功能，可進(jìn)行遠(yuǎn)程系統(tǒng)監(jiān)控。
[0013]3、本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理，具有節(jié)能環(huán)保、成本低、效率高且性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)連接示意圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型的實(shí)際應(yīng)用示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳述。
[0017]一種戶用風(fēng)光儲(chǔ)微網(wǎng)控制系統(tǒng)，如圖1所示，包括風(fēng)光發(fā)電互補(bǔ)裝置、單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端、儲(chǔ)能單元、逆變裝置和遠(yuǎn)端控制主站，風(fēng)光發(fā)電互補(bǔ)裝置的輸入端與風(fēng)能裝置及太陽(yáng)能裝置相連接，風(fēng)光發(fā)電互補(bǔ)裝置的控制端與單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端的控制端通過RS232接口相連接，風(fēng)光發(fā)電互補(bǔ)裝置輸出端與逆變裝置及單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端相連接，該逆變裝置的輸出端接入到電網(wǎng)中或者連接到負(fù)載為其供電，儲(chǔ)能單元與逆變裝置及單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端相連接，單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端通過RS232接口與逆變裝置相連接，單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端通過RS485接口與遠(yuǎn)端控制主站相連接。下面對(duì)系統(tǒng)中的各個(gè)部分分別進(jìn)行說明:
[0018]遠(yuǎn)端控制主站與單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端相連接用于實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，并可以對(duì)可對(duì)風(fēng)光儲(chǔ)微網(wǎng)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和修改，同時(shí)可以對(duì)系統(tǒng)中的風(fēng)光發(fā)電互補(bǔ)裝置及負(fù)載進(jìn)行控制。
[0019]單相風(fēng)光儲(chǔ)單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端通過RS232接口與風(fēng)光發(fā)電互補(bǔ)裝置相連接可以檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏板、蓄電池的電參數(shù)據(jù)。單相風(fēng)光儲(chǔ)單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端可以檢測(cè)并記錄逆變裝置、MPPT、風(fēng)機(jī)的各種電氣數(shù)據(jù)，并傳輸給監(jiān)控中心。同時(shí)具備8路開關(guān)量輸入接口用于測(cè)量外部開關(guān)狀態(tài)，具有6路繼電器輸出接口用于連接報(bào)警裝置或控制開關(guān)，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(duì)測(cè)控終端進(jìn)行程序維護(hù)和升級(jí)，可以直接通過遠(yuǎn)端控制主站對(duì)測(cè)控終端的程序進(jìn)行下載，無需現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)。
[0020]風(fēng)光發(fā)電互補(bǔ)裝置是在單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端控制下進(jìn)行工作，其采用PWM方式控制風(fēng)機(jī)和太陽(yáng)能電池對(duì)蓄電池進(jìn)行安全高效的限流限壓充電，保證蓄電池電壓穩(wěn)定。風(fēng)光發(fā)電互補(bǔ)裝置配置有液晶模塊用于顯示蓄電池電壓、風(fēng)機(jī)電壓、光電池電壓、風(fēng)機(jī)功率、光電池功率、風(fēng)機(jī)電流、光電池電流、蓄電池電量狀態(tài)。同時(shí)具有完善的保護(hù)功能，包括太陽(yáng)能電池防反沖、防反接、蓄電池過充電、防反接、防雷、風(fēng)機(jī)限流、風(fēng)機(jī)自動(dòng)手剎和手動(dòng)手剎功能，同時(shí)具有自動(dòng)同步并網(wǎng)功能。該風(fēng)光發(fā)電互補(bǔ)裝置可以在單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端控制下進(jìn)行工作。
[0021]逆變裝置采用全自動(dòng)工頻變壓器隔離型、純正弦波輸出、充電一體的并網(wǎng)型雙向逆變裝置，可將48V直流母線能量轉(zhuǎn)換成與電網(wǎng)同頻率的交流電，并將電能饋入電網(wǎng)或給負(fù)載供電，也可將電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換成直流電給蓄電池充電。可實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)或離網(wǎng)運(yùn)行無擾動(dòng)切換。[0022]儲(chǔ)能單元采用鋰離子電池，鋰離子電池單體輸出電壓高、工作溫度范圍寬、能量高、效率低且自放電率低。
[0023]圖2給出了本實(shí)用新型的實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)連接圖。該應(yīng)用系統(tǒng)的連接情況為:電網(wǎng)通過斷路器一與逆變裝置相連接，風(fēng)能裝置和太陽(yáng)能裝置分別通過斷路器四、斷路器五連接到風(fēng)光發(fā)電互補(bǔ)裝置的輸入端，儲(chǔ)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(fù)荷執(zhí)行單元連接負(fù)載，逆變裝置的輸出端通過斷路器三并入電網(wǎng)。單相風(fēng)光儲(chǔ)測(cè)控終端為本系統(tǒng)的核心部件，其通過與風(fēng)光發(fā)電互補(bǔ)裝置及逆變裝置互相通訊決定此時(shí)的風(fēng)機(jī)和太陽(yáng)能的允許接入功率參考值以及逆變裝置工作模式。
[0024]1、當(dāng)儲(chǔ)能單元荷電容量小于80%時(shí)，風(fēng)電、光伏輸出的電量全部用于儲(chǔ)能單元的充電，在系統(tǒng)連接電網(wǎng)時(shí)，由電網(wǎng)向負(fù)載供電，在系統(tǒng)未連接電網(wǎng)時(shí)，停止向負(fù)載供電。
[0025]2、當(dāng)儲(chǔ)能單元荷電容量大于80%時(shí)，則發(fā)出命令將風(fēng)電、光伏輸出的電量與儲(chǔ)能逆變裝置同時(shí)輸出，給負(fù)載供電。當(dāng)電量已經(jīng)超出負(fù)載的容量，在電網(wǎng)運(yùn)行接入的條件下，則將剩余電量饋入主網(wǎng)中。
[0026]3、當(dāng)逆變裝置檢測(cè)到電網(wǎng)電壓合格后轉(zhuǎn)入并網(wǎng)運(yùn)行，并網(wǎng)的過程中逆變裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并跟蹤主網(wǎng)的電壓波形，以做到無縫切換，不產(chǎn)生沖擊性電流及諧波，同步前風(fēng)光發(fā)電并網(wǎng)控制器在測(cè)控終端控制下同時(shí)同步。
[0027]4、當(dāng)儲(chǔ)能單元荷電容量小于60%時(shí),風(fēng)電、光伏輸出的電量無法滿足儲(chǔ)能單元所需要的儲(chǔ)能電量時(shí)，則從主網(wǎng)中通過雙向逆變裝置為儲(chǔ)能單元充電。
[0028]5、當(dāng)電網(wǎng)電壓失去或超出正常范圍后，儲(chǔ)能逆變裝置斷開內(nèi)部與電網(wǎng)連接開關(guān)，轉(zhuǎn)入孤島運(yùn)行，風(fēng)光發(fā)電并網(wǎng)逆變裝置同時(shí)轉(zhuǎn)入孤島運(yùn)行狀態(tài)。
[0029]6、當(dāng)儲(chǔ)能單元荷電容量大于90%且未連接電網(wǎng)時(shí),風(fēng)電、光伏按負(fù)荷電量需求實(shí)施減功率控制，在無負(fù)荷時(shí)，風(fēng)光發(fā)電控制器轉(zhuǎn)入風(fēng)電剎車，光伏停機(jī)控制，直至負(fù)荷或電網(wǎng)恢復(fù)。
[0030]本戶用風(fēng)光儲(chǔ)微網(wǎng)控制系統(tǒng)具有以下功能:
[0031]1、測(cè)量變壓器低壓側(cè)的三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、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(guān)變位記錄。定時(shí)記錄功能包括定時(shí)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(fā)電功率、風(fēng)力發(fā)電功率等，總共記錄30天。所有記錄儲(chǔ)存在單相風(fēng)光儲(chǔ)單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中(帶掉電保持)，遠(yuǎn)端控制主站可隨時(shí)讀取單相風(fēng)光儲(chǔ)單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端中的數(shù)據(jù)。
[0032]2、并網(wǎng)饋電功能。在電網(wǎng)電壓頻率正常的情況下，將逆變裝置設(shè)為并網(wǎng)饋電模式，此時(shí)交流側(cè)輸入的風(fēng)光發(fā)電在蓄電池荷電狀態(tài)達(dá)到設(shè)定容量后，交流輸出優(yōu)先供應(yīng)負(fù)載，余能饋至電網(wǎng)。在電網(wǎng)電壓頻率出現(xiàn)異常的情況下將自動(dòng)斷開與電網(wǎng)的連接，完全由微網(wǎng)供電，直至電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常。當(dāng)負(fù)載超過微網(wǎng)所能提供的容量時(shí)自動(dòng)切換到主電網(wǎng)給負(fù)載供電。開啟并網(wǎng)饋電功能可最大化利用風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電資源，消除因蓄電池滿而負(fù)載輕時(shí)造成的卸荷，也能夠最大化的利用自然能源。
[0033]3、并網(wǎng)不上網(wǎng)運(yùn)行功能，由于部分地區(qū)電網(wǎng)不允許并網(wǎng)饋電，為此本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了并網(wǎng)不上網(wǎng)運(yùn)行模式，系統(tǒng)始終聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，在發(fā)電總功率小于負(fù)載功率的情況下，風(fēng)光發(fā)電與電網(wǎng)共同為負(fù)載供電或?yàn)樾铍姵爻潆姡诎l(fā)電總功率大于負(fù)載功率時(shí)，依靠?jī)?chǔ)能和卸荷吸收余能，而不向電網(wǎng)饋電。
[0034]4、蓄電池管理系統(tǒng)配備的蓄電池可由電網(wǎng)側(cè)或風(fēng)光發(fā)電充電，充電方式靈活。充電中實(shí)施6段式精細(xì)充電控制模式，包括恒流、恒壓、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(nèi)部結(jié)晶，防止電池過度失水。蓄電池管理同時(shí)具有溫度補(bǔ)償功能，可監(jiān)測(cè)蓄電池荷電狀態(tài)。
[0035]5、完善的保護(hù)功能，本系統(tǒng)帶有蓄電池的過壓、欠壓保護(hù)、過流保護(hù)、延時(shí)重啟保護(hù)，交流輸入的過壓、欠壓、過頻、欠頻、孤島保護(hù)，交流輸出的過載、過熱。同時(shí)具有電池過壓、欠壓、過載過熱聲音報(bào)警保護(hù)。
[0036]6、強(qiáng)大的通訊功能，單相戶用風(fēng)光儲(chǔ)測(cè)控終端帶有RS-232C和RS-485通信接口。借助RS-232C/RS-485通信接口與微機(jī)相連，實(shí)時(shí)監(jiān)控微網(wǎng)的動(dòng)態(tài)，也可以通過中繼器組網(wǎng)方式組成一個(gè)規(guī)模更大、功能更強(qiáng)的電力監(jiān)控系統(tǒng)。另外，還可借助于電話線、無線電、載波、微波和光纖等通道，實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的通信。實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、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(shù)據(jù)并進(jìn)行參數(shù)整定。
[0037]需要強(qiáng)調(diào)的是，本實(shí)用新型所述的實(shí)施例是說明性的，而不是限定性的，因此本實(shí)用新型包括并不限于【具體實(shí)施方式】中所述的實(shí)施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案得出的其他實(shí)施方式，同樣屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種戶用風(fēng)光儲(chǔ)微網(wǎng)控制系統(tǒng)，其特征在于:包括風(fēng)光發(fā)電互補(bǔ)裝置、單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端、儲(chǔ)能單元、逆變裝置和遠(yuǎn)端控制主站，風(fēng)光發(fā)電互補(bǔ)裝置的輸入端與風(fēng)能裝置及太陽(yáng)能裝置相連接，風(fēng)光發(fā)電互補(bǔ)裝置的控制端與單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端的控制端相連接，風(fēng)光發(fā)電互補(bǔ)裝置輸出端與逆變裝置及單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端相連接，該逆變裝置的輸出端接入到電網(wǎng)中或者連接到負(fù)載為其供電，儲(chǔ)能單元與逆變裝置及單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端相連接，單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端與逆變裝置相連接，單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端與遠(yuǎn)端控制主站相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戶用風(fēng)光儲(chǔ)微網(wǎng)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的風(fēng)光發(fā)電互補(bǔ)裝置通過RS232接口與單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端相連接；所述的單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端通過RS232接口與逆變裝置相連接，所述的單相發(fā)電系統(tǒng)測(cè)控終端通過RS485接口與遠(yuǎn)端控制主站相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的戶用風(fēng)光儲(chǔ)微網(wǎng)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的風(fēng)能裝置和太陽(yáng)能裝置分別通過斷路器與風(fēng)光發(fā)電互補(bǔ)裝置相連接，所述逆變裝置通過斷路器與電網(wǎng)或負(fù)載相連接，所述儲(chǔ)能單元通過熔斷器與逆變裝置相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的戶用風(fēng)光儲(chǔ)微網(wǎng)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的逆變裝置采用全自動(dòng)工頻變壓器隔離型、純正弦波輸出、充電一體的并網(wǎng)型雙向逆變裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的戶用風(fēng)光儲(chǔ)微網(wǎng)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的儲(chǔ)能單元采用鋰離子電池。
【文檔編號(hào)】H02J13/00GK203377599SQ201320435446
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月22日
【發(fā)明者】殷淑萍, 何恩超, 李景云, 王輝, 任靜華, 王志 申請(qǐng)人:天津市三源電力設(shè)備制造有限公司