微網(wǎng)分布式新能源儲能裝置制造方法
【專利摘要】微網(wǎng)分布式新能源儲能裝置，由四個部分組成：分布式新能源發(fā)電裝置、分布式儲能裝置、負荷節(jié)能裝置、能源管理裝置。本實用新型基于分布式儲能裝置為能量緩沖核心平臺，合理協(xié)調(diào)分布式發(fā)電、分布式儲能、用電負荷、傳統(tǒng)電力四者之間的關系，實現(xiàn)分布式發(fā)電最大化、分布式儲能壽命最優(yōu)化、用電負荷最節(jié)約化、傳統(tǒng)電力最小化，大幅降低用電側電能的消耗；將不成熟、不穩(wěn)定大規(guī)模儲能電站轉(zhuǎn)化為成熟、穩(wěn)定分布在城市若干區(qū)域或樓宇的微網(wǎng)分布式新能源儲能裝置，迅速緩解用電壓力，節(jié)能減排，降低投入成本，滿足單用戶用電安全需求。
【專利說明】微網(wǎng)分布式新能源儲能裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種主要應用于城市樓宇、園區(qū)、社區(qū)等建筑上的微網(wǎng)分布式新能源儲能裝置。
【背景技術】
[0002]城市經(jīng)濟發(fā)展引發(fā)了一系列的社會問題，如人口增長、能源危機、環(huán)境污染、自然災害等，其中城市用電短問題缺尤為嚴重。
[0003]城市用電問題具體表現(xiàn)在以下方面:城市用電緊張，大規(guī)模的停電和缺電，碳排放的居高不下；計劃用電與發(fā)電不匹配，用電負荷時段不均勻，造成供需矛盾和資源浪費；新能源的應用比例低，例如風能、太陽能的入網(wǎng)比例低，而電網(wǎng)消納更低，新能源的浪費嚴重。
[0004]當前的解決方案主要有四個:
[0005]一是建設火電站:投資大、能耗高、不可持續(xù)發(fā)展，造成新的污染和社會問題；一座1000麗火力發(fā)電站，建設成本約為35億元，日耗水量約為10萬噸；2010年全國火電廠共消耗約6000萬噸標準煤。
[0006]二是建設抽水蓄能電站:對水資源及地勢地形有很高要求；生態(tài)破壞:大壩以下水流侵蝕加劇，河流的變化及對動植物的負面影響；降水季節(jié)變化大的地區(qū)，少雨季節(jié)發(fā)電量少甚至停止發(fā)電；基礎建設投資大，一次投入幾十億元以上，甚至需筑壩移民；建設周期長。
[0007]三是城市間電力調(diào)配:治標不治本，反而加劇用電矛盾，例如:2011年前三季度，廣東用電緊張、貴州遭遇嚴重干旱和電煤短缺火電出力受限，云南省支持廣東用電需求。前三季度云南送廣東電量265億千瓦時，同比增長17% ;送廣東最大電力達875萬千瓦，同比增長14.Tl。
[0008]四是在發(fā)電端建設大規(guī)模集中式新能源儲能電站:解決新能源入網(wǎng)的問題，國家目前耗巨資進行示范性工程建設與研究，前景不明朗，該方法仍然高度依賴傳統(tǒng)電網(wǎng)的輸配電設施。
[0009]現(xiàn)有微網(wǎng)分布式新能源儲能裝置結構復雜，制造成本高，工作可靠性差，適用范圍小，能耗聞。
實用新型內(nèi)容
[0010]本實用新型要解決的技術問題是，克服現(xiàn)有技術存在的上述缺陷，提供一種結構簡單，制造成本低，工作可靠性高，適用范圍廣，能耗低的微網(wǎng)分布式新能源儲能裝置。
[0011]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0012]微網(wǎng)分布式新能源儲能裝置，由四個部分組成:分布式新能源發(fā)電裝置、分布式儲能裝置、負荷節(jié)能裝置、能源管理裝置；
[0013]所述分布式新能源發(fā)電裝置包括分布式電源、直流配電柜和光伏逆變器，所述分布式電源選用分布式太陽能光伏發(fā)電電源；分布式電源與直流配電柜相連，直流配電柜通過開關與光伏逆變器相連；
[0014]所述分布式電源包括有分布式太陽能發(fā)電電源、分布式風力發(fā)電電源和分布式燃氣發(fā)電電源等。
[0015]所述分布式儲能裝置包括電池儲能器、雙向儲能逆變器；電池儲能器通過開關與雙向儲能逆變器相連，分布式新能源發(fā)電裝置的直流配電柜通過開關與電池儲能器相連。
[0016]所述負荷節(jié)能裝置包括饋能裝置和動力負荷(如電梯等)，所述動力負荷通過開關與饋能裝置相連，饋能裝置通過開關與分布式儲能裝置的電池儲能器相連；負荷節(jié)能裝置還包括非重要負荷(空調(diào)等)、重要負荷(如應急照明燈等)。
[0017]所述能源管理裝置包括市電監(jiān)測器、新能源監(jiān)測器、BMS監(jiān)測器和負荷監(jiān)測器，市電監(jiān)測器、新能源監(jiān)測器、BMS監(jiān)測器和負荷監(jiān)測器均與工作模式?jīng)Q策器相連；新能源監(jiān)測器與分布式新能源發(fā)電裝置相連，BMS監(jiān)測器與分布式儲能裝置相連，負荷監(jiān)測器與負荷節(jié)能裝置相連。
[0018]市電監(jiān)測器，主要用于要監(jiān)測市電的電壓、電流、功率、功率因素等電能質(zhì)量相關信息。新能源監(jiān)測器，主要監(jiān)測新能源如太陽能陣列電壓、電流、溫度、氣象數(shù)據(jù)等信息。BMS監(jiān)測器，主要監(jiān)測分布式儲能裝置的電壓、電流、溫度、SOC (帶電狀態(tài))、SOH (健康狀態(tài))等信息。負荷監(jiān)測器，主要監(jiān)測負荷用電的電壓、電流、功率等參數(shù)。
[0019]分布式新能源發(fā)電裝置的光伏逆變器、分布式儲能裝置的雙向儲能逆變器分別通過不同的開關與交流配電柜相連，交流配電柜外接市電，交流配電柜通過開關與負荷節(jié)能裝置的動力負荷相連，同時，交流配電柜也通過不同的開關分別與非重要負荷(空調(diào)等)、重要負荷(如應急照明燈等)相連。
[0020]所述工作模式?jīng)Q策器決定的工作模式有:市電消峰填谷模式、新能源并網(wǎng)發(fā)電模式、平滑工作模式、新能源移峰模式、離網(wǎng)自治模式和能量回收模式。
[0021]定義某時刻間隙性新能源發(fā)電功率為P1，在此以太陽能光伏陣列發(fā)電為例來進行說明；定義同一時刻負荷節(jié)能裝置中的負荷用電功率為P2 ;定義光伏逆變器額定功率為P3。
[0022]市電消峰填谷模式下需滿足的條件:(1)當前電價時段是谷電階段或峰電階段；
(2)依據(jù)BMS監(jiān)測器得知分布式儲能裝置正常工作，即滿足谷電充電或峰電放電條件，無過壓、過溫、絕緣降低等異常；(3)由市電監(jiān)測器得知市電正常。
[0023]新能源并網(wǎng)發(fā)電模式下需滿足的條件:(1)新能源發(fā)電功率Pl /負荷用電功率P2小于0.2 ; (2)電價為高峰時段電價；(3)市電正常；(4)新能源發(fā)電功率Pl/光伏逆變器額定功率P3大于0.05。
[0024]平滑工作模式下需滿足的條件:(I)新能源發(fā)電功率Pl /負荷用電功率P2大于0.2 ；(2)電價為高峰時段電價；(3)市電正常；(4)新能源發(fā)電功率Pl/光伏逆變器額定功率P3大于0.05。
[0025]新能源移峰模式下需滿足的條件:(1)電價為非高峰時段電價或新能源發(fā)電功率Pl/光伏逆變器額定功率P3小于0.05 ; (2)市電正常。
[0026]離網(wǎng)自治模式下需滿足的條件:市電不正常。
[0027]能量回收模式下需滿足的條件:動力負荷(如電梯等)制動時反饋能量，動力負荷制動過程中反饋的能量轉(zhuǎn)換存儲至分布式儲能裝置中。[0028]某一時刻系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)也可以是兩種以上模式的耦合。
[0029]微網(wǎng)分布式新能源儲能裝置是以集成3S (BMS+PCS+EMS)技術為核心，由分布式新能源發(fā)電裝置、分布式儲能裝置、負荷節(jié)能裝置、能源管理裝置匯集而成的小型發(fā)、配、儲、輸、送的電力系統(tǒng)，既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行，也可以孤立運行。
[0030]微網(wǎng)分布式新能源儲能裝置，首先從能源的供給方式上，除了有傳統(tǒng)電網(wǎng)提供能源電能，還充分利用和考慮建筑本身的條件，因地制宜的建設分布式電源，除了分布式光伏發(fā)電之外，還可考慮分布式風力發(fā)電，有條件的地區(qū)還可以建設分布式燃氣發(fā)電等等，因此擺脫了對電網(wǎng)的單一依賴，供電方式的多樣性必將有利于減輕電網(wǎng)的負擔，同時提高供電的保障。其次是從能量的轉(zhuǎn)換方式上，主要是基于電力電子技術的高效率轉(zhuǎn)換技術，實現(xiàn)多能量、多方式的交流直流相互轉(zhuǎn)換、輸送、調(diào)配，在一個相對近距離的范圍內(nèi)，完成對能量的高效轉(zhuǎn)換和配送，這與傳統(tǒng)集中式發(fā)電、多級高壓差的轉(zhuǎn)換、長距離超長距離的輸送相比，投資少、效率高、安全可靠。三是從能量的儲存平衡上，通過分布式儲能裝置，高效調(diào)配供電和用電之間的矛盾，實現(xiàn)能量的供需平衡，有效解決了分布式發(fā)電的間隙性、不穩(wěn)定性、低可靠性、低安全性的缺陷。四是從能量的利用方式上，大量采用和耦合各項高效用能技術和產(chǎn)品，從使用端綜合合理使用、節(jié)約、回收能量。由于分布式儲能裝置具備能量的存儲和釋放功能，大大拓展了用能端調(diào)控的余地，同時用能端能量的回收也可以方便實現(xiàn)。合理協(xié)調(diào)分布式發(fā)電、分布式儲能、用電負荷、傳統(tǒng)電力四者之間的關系，追求分布式發(fā)電最大化、分布式儲能壽命最優(yōu)化、用電負荷最節(jié)約化、傳統(tǒng)電力最小化，實現(xiàn)“1+1”大于2的效果。
[0031]微網(wǎng)分布式新能源儲能裝置的建設規(guī)模上，可以從局部到整體，從單棟的建筑，到由多棟建筑構成的小區(qū)，由多個小區(qū)構成的園區(qū)，由多個園區(qū)構成的工業(yè)區(qū)，由若干工業(yè)區(qū)構成城區(qū)，由各個功能不同的城區(qū)構成城市。建設的功能可以是政府辦公樓、學校、醫(yī)院、商業(yè)樓宇、居民住宅等。
[0032]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型所提供的微網(wǎng)分布式新能源儲能裝置，具有以下特點和優(yōu)點:
[0033]第一、有利于新能源的平滑接入和穩(wěn)定使用。高穿透率下的分布式新能源發(fā)電，由于新能源的間隙性和不穩(wěn)定性，造成電能質(zhì)量的不穩(wěn)定及可能對負載產(chǎn)生沖擊，分布式新能源儲能系統(tǒng)的存在，可以很好的解決這個問題。
[0034]第二、有利于新能源的高效利用。傳統(tǒng)的集中式的新能源發(fā)電站，往往高度依賴現(xiàn)有的輸配電網(wǎng)絡，來解決發(fā)電站與用戶之間的長距離輸送電力的問題，一方面需要國家對現(xiàn)有的輸配電網(wǎng)絡進行投資改造升級以滿足輸送新能源電力的要求，增加了大量投資；其次，長距離輸送過程中產(chǎn)生較大比例的輸電損耗，浪費了寶貴的新能源；三是具有間歇性和隨機性特點的大規(guī)模新能源電站，對傳統(tǒng)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行和協(xié)調(diào)管理帶來很大的挑戰(zhàn)。分布式的新能源發(fā)電，就地利用現(xiàn)有建筑的所有條件，建設中小型新能源電站，就地收集新能源，不需要占用寶貴的土地資源；同時，就地接入現(xiàn)有建筑中，就地使用，不需要鋪設長距離的輸配電設施，降低了投資，也減少了電力的線路損耗。
[0035]第三、有利于新能源的經(jīng)濟利用。微網(wǎng)分布式新能源儲能裝置基于分布式的儲能公共平臺，實施能源的必要調(diào)節(jié)和緩沖，可以很好的對新能源電力進行存儲和調(diào)節(jié)，首先，使新能源發(fā)電可以進行需求響應，完全滿足負荷用電的需求；其次，根據(jù)市場電價情況，將低價時段新能源的電力轉(zhuǎn)移至高價時段使用，提高新能源電力的經(jīng)濟利用價值；三是可以實現(xiàn)新能源的應急使用功能，大電網(wǎng)停電情況下，整個微網(wǎng)分布式新能源儲能裝置可以實現(xiàn)孤網(wǎng)運行，孤網(wǎng)運行時，新能源發(fā)電仍然能夠正常進行，與分布式儲能系統(tǒng)共同為負荷提供應急電力。而傳統(tǒng)的新能源發(fā)電站，完全是即發(fā)即用，不能進行需求響應，也不能進行經(jīng)濟調(diào)節(jié)，一旦大電網(wǎng)停電，新能源發(fā)電站也必須停止運行，不能起到應急供電的作用。
[0036]第四、有利于負荷綜合節(jié)能。微網(wǎng)分布式新能源儲能裝置可以很好的采用現(xiàn)有的一些成熟的節(jié)能技術和產(chǎn)品，并將其有機耦合在整個的系統(tǒng)當中，如照明節(jié)能、空調(diào)節(jié)能、電梯節(jié)能等等；首先，從用能端就實現(xiàn)能源的合理高效節(jié)約使用；其次，通過分布式新能源發(fā)電預測、分布式儲能裝置能量緩沖調(diào)節(jié)、負荷用電預測，合理調(diào)節(jié)分布式發(fā)電、分布式儲能、用電、市電四者之間的關系，達到綜合節(jié)能和經(jīng)濟優(yōu)化的目的。
[0037]第五、有利于能源的綜合回收和利用。微網(wǎng)分布式新能源儲能裝置基于分布式儲能公共平臺，實施能量的儲存釋放起緩沖功能，首先，在動力負荷(如電梯)啟動或需求高功率支撐的階段，分布式儲能裝置釋放能量，提供短時的功率支撐，降低對電網(wǎng)的高功率需求；其次，在動力負荷制動階段，分布式儲能裝置回收能量，降低負荷制定能量的損失。
[0038]第六、有利于負荷用電的需求響應。傳統(tǒng)的電力供需模式，采用集中式的大規(guī)模發(fā)電，長距離輸電，分散式的用電，用電和發(fā)電往往不平衡，剛性的大電網(wǎng)顯得較為脆弱。從負荷用電的角度，完全依賴大電網(wǎng)提供的市電，當發(fā)生自然災害、發(fā)電或輸電或配電故障、供需失衡等情況，負荷用電尤其是重要負荷(如應急照明燈等)的用電沒有保障。采用柴油機或UPS或EPS等后備的方式來解決應急保障問題，首先是應急能力有限，其次是沉默成本大。微網(wǎng)分布式新能源儲能裝置，就地分布式發(fā)電、分布式儲能、負荷節(jié)能、能源管理為一體，首先完全實現(xiàn)負荷用電的需求響應，可利用新能源、可對市電進行谷電峰用、可節(jié)能管控；其次大電網(wǎng)停電情況下，整個系統(tǒng)轉(zhuǎn)為孤網(wǎng)獨立運行模式，在分布式儲能公共平臺的能源調(diào)配和緩沖作用下，在能源管理裝置的綜合管理下，分布式新能源發(fā)電仍然穩(wěn)定運行，對重要負荷(如應急照明燈等)提供電力，應急能力強，應急時間長。因此，無論在并網(wǎng)還是在孤網(wǎng)情況下，系統(tǒng)都能夠?qū)崿F(xiàn)負荷用電的需求響應。
[0039]第七、有利于基于用戶端就近實施能源的綜合協(xié)調(diào)和管理。通過能量管理系統(tǒng)對整個微網(wǎng)分布式新能源儲能裝置實施全面的管理。實現(xiàn)分布式發(fā)電量最大化、分布式儲能最優(yōu)化、負荷用電量最節(jié)約化、傳統(tǒng)電量使用最小化，實現(xiàn)“1+1”大于2的效果。傳統(tǒng)的能源供需模式，則由于用電端的多樣性，發(fā)電端距離用電端太遠，難以實施有效的整體精細管理，往往重視了發(fā)電端和用電端的安全管理，但是對能源的高效利用和合理節(jié)約使用上顯得很欠缺。在用電端，傳統(tǒng)的節(jié)能技術和設備，受制于供電端的唯一性，缺乏基于供電端和用電端的能量緩沖平臺和綜合的能量管理系統(tǒng)，因此其節(jié)能的效果和潛力往往有限。
[0040]第八、有利于增強客戶體驗，提高人機互動性，提高人們的節(jié)能意識，培養(yǎng)人們正確的用能觀。傳統(tǒng)的能量供需模式，普通民眾參與的程度很低，通常是通過一些宣傳資料建立的用能觀，難以深入到具體的能量使用的事件過程中來，即便是參與也只是簡單的節(jié)約用電等行為方式。微網(wǎng)分布式新能源儲能裝置，是建設在人們生產(chǎn)生活的各式建筑當中，通過各種多媒體信息技術等手段，直觀的展示整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)，讓人們用可以參與到系統(tǒng)的優(yōu)化運行工作中來，培養(yǎng)正確的用能習慣。
[0041]本實用新型結構簡單，制造成本低，工作效率高，適用范圍廣，能耗低?！緦＠綀D】
【附圖說明】
[0042]圖1是本實用新型實施例微網(wǎng)分布式新能源儲能裝置結構框圖。
【具體實施方式】
[0043]下面結合附圖詳細說明本實用新型的實施方法。
[0044]圖1是本實用新型微網(wǎng)分布式新能源儲能裝置結構框圖。微網(wǎng)分布式新能源儲能裝置由四個部分組成:分布式新能源發(fā)電裝置、分布式儲能裝置、負荷節(jié)能裝置、能源管理裝置；
[0045]所述分布式新能源發(fā)電裝置包括分布式電源、直流配電柜和光伏逆變器，所述分布式電源選用分布式太陽能光伏發(fā)電電源；分布式電源與直流配電柜相連，直流配電柜通過開關與光伏逆變器相連；
[0046]所述分布式電源包括有分布式太陽能發(fā)電電源、分布式風力發(fā)電電源和分布式燃氣發(fā)電電源等。
[0047]所述分布式儲能裝置包括電池儲能器、雙向儲能逆變器；電池儲能器通過開關K5與雙向儲能逆變器相連，分布式新能源發(fā)電裝置的直流配電柜通過開關K3與電池儲能器相連；
[0048]所述負荷節(jié)能裝置包括饋能裝置和動力負荷(如電梯等)，所述動力負荷通過開關K7與饋能裝置相連，饋能裝置通過開關K4與分布式儲能裝置的電池儲能器相連；負荷節(jié)能裝置還包括非重要負荷(空調(diào)等)、重要負荷(如應急照明燈等)。
[0049]所述能源管理裝置包括市電監(jiān)測器、新能源監(jiān)測器、BMS監(jiān)測器和負荷監(jiān)測器，市電監(jiān)測器、新能源監(jiān)測器、BMS監(jiān)測器和負荷監(jiān)測器均與工作模式?jīng)Q策器相連；新能源監(jiān)測器與分布式新能源發(fā)電裝置相連，BMS監(jiān)測器與分布式儲能裝置相連，負荷監(jiān)測器與負荷節(jié)能裝置相連。
[0050]市電監(jiān)測器，主要用于要監(jiān)測市電的電壓、電流、功率、功率因素等電能質(zhì)量相關信息。新能源監(jiān)測器，主要監(jiān)測新能源如太陽能陣列電壓、電流、溫度、氣象數(shù)據(jù)等信息。BMS監(jiān)測器，主要監(jiān)測分布式儲能裝置的電壓、電流、溫度、SOC (帶電狀態(tài))、SOH (健康狀態(tài))等信息。負荷監(jiān)測器，主要監(jiān)測負荷用電的電壓、電流、功率等參數(shù)。
[0051]分布式新能源發(fā)電裝置的光伏逆變器、分布式儲能裝置的雙向儲能逆變器分別通過開關K2、開關K6與交流配電柜相連，交流配電柜通過開關KO外接市電，交流配電柜通過開關K8、開關K9與負荷節(jié)能裝置的動力負荷相連，同時，交流配電柜還通過開關K8、開關K10、開關Kll分別與非重要負荷(空調(diào)等)、重要負荷(如應急照明燈等)相連。
[0052]首先，從能源的供給方式上，除了有傳統(tǒng)電網(wǎng)提供能源電力，還充分利用和考慮建筑本身的條件，因地制宜的建設分布式電源，除了分布式光伏發(fā)電之外，還可考慮分布式風力發(fā)電，有條件的地區(qū)還可以建設分布式燃氣發(fā)電等等，因此擺脫了對電網(wǎng)的單一依賴，供電方式的多樣性必將有利于減輕電網(wǎng)的負擔，同時提高了供電的保障。接近負荷用電端的分布式電源的就地設置，實現(xiàn)能源的就地收集，就地使用，省略了傳統(tǒng)電網(wǎng)模式下集中發(fā)電，然后經(jīng)過長距離輸送所導致的線路損失和高額輸電線路建設投資。分布式燃氣發(fā)電建設在靠近負荷端，可以方便的設計成冷熱電三聯(lián)供的形式，能源的綜合利用效率可以達到80%以上。[0053]其次，是從能源的轉(zhuǎn)換方式上，主要是基于電力電子技術的高效率轉(zhuǎn)換技術，實現(xiàn)多能源、多方式的交流直流相互轉(zhuǎn)換、輸送、調(diào)配，在一個相對近距離的范圍內(nèi)，完成對能源的高效轉(zhuǎn)換和配送(具體通過光伏逆變器、雙向儲能逆變器、直流配電柜、交流配電柜完成)，這與傳統(tǒng)集中式發(fā)電、多級低壓-中壓-高壓-超高壓的變換、幾百公里長距離乃至幾千公里超長距離的輸送相比，投資少、效率高、安全可靠。
[0054]三是，從能源的儲存平衡緩沖上，通過分布式儲能裝置，有效解決了分布式發(fā)電的間隙性、不穩(wěn)定性、低可靠性、低安全性的缺陷，使得新能源得到了安全穩(wěn)定可靠接入和應用。同時，由于分布式儲能裝置具備對新能源發(fā)電進行平衡緩沖的能力，可以在不改變和增加能源轉(zhuǎn)換設備的情況下，使得分布式光伏發(fā)電可以在低的太陽幅照度情況下仍然能夠進行發(fā)電，并存儲于分布式儲能裝置中，提高了分布式光伏發(fā)電的發(fā)電量。分布式儲能裝置的能量緩沖功能，還可以實現(xiàn)對新能源電能的移峰功能，即根據(jù)負荷的需求和傳統(tǒng)市電的價格情況，將新能源所發(fā)出的電能部分暫時存儲在分布式儲能裝置中，在經(jīng)濟性最好的時期釋放給負荷使用，可以達到新能源的經(jīng)濟效益最大化。整個系統(tǒng)具備并網(wǎng)運行和孤網(wǎng)運行兩種能力，尤其在由于自然災害等原因?qū)е峦獠侩娋W(wǎng)發(fā)生故障的情況下，整個系統(tǒng)仍然可以獨立于外部電網(wǎng)而運行，分布式新能源發(fā)電裝置一道，共同給重要負荷提供供電的應急保障。其次，分布式儲能裝置還可以與現(xiàn)有的多種成熟的負荷節(jié)能技術進行有機耦合，通過存儲能量實現(xiàn)負荷的能量回收，通過釋放能量實現(xiàn)負荷的高效用能。傳統(tǒng)電網(wǎng)存在計劃用電與發(fā)電不匹配，用電負荷時段不均勻，造成供需矛盾和資源浪。
[0055]四是，從能源的利用方式上，大量采用和耦合各項高效用能技術和產(chǎn)品如光伏逆變器等，從使用端綜合合理使用、節(jié)約、回收能源。分布式儲能裝置，利用峰谷電價差結合智能照明控制技術及新型節(jié)能燈具，可以有效降低照明的用電成本，綜合節(jié)能達到45%以上。分布式儲能裝置，利用峰谷電價差結合其他節(jié)能技術(如中央空調(diào)智能模糊控制技術)，降低空調(diào)的用電成本，綜合節(jié)能達到30%以上。對功率波動比較頻繁的動力設備如電梯，在制動的時候回收能量，在啟動的時候提供啟動功率，提高用電效率，降低電網(wǎng)尖峰負荷，綜合節(jié)能率可以達到30%以上。由于分布式儲能裝置具備能源的存儲和釋放功能，大大拓展了用能端調(diào)控的余地，同時用能端能源的回收也可以方便實現(xiàn)。
[0056]所述工作模式?jīng)Q策器決定的工作模式有:市電消峰填谷模式、新能源并網(wǎng)發(fā)電模式、平滑工作模式、新能源移峰模式、離網(wǎng)自治模式和能量回收模式。
[0057]定義某時刻間隙性新能源發(fā)電功率為P1，在此以太陽能光伏陣列發(fā)電為例來進行說明；定義同一時刻負荷用電功率為P2 ;定義光伏逆變器額定功率為P3。則各種工作模式需滿足的條件依次描述如下。
[0058]市電監(jiān)測器，主用于要監(jiān)測市電的電壓、電流、功率、功率因素等電能質(zhì)量相關信息。新能源監(jiān)測器，主要監(jiān)測新能源如太陽能陣列電壓、電流、溫度、氣象數(shù)據(jù)等信息。BMS監(jiān)測器，主要監(jiān)測分布式儲能裝置的電壓、電流、溫度、SOC (帶電狀態(tài))、SOH (健康狀態(tài))等信息。負荷監(jiān)測器，主要監(jiān)測負荷用電的電壓、電流、功率等參數(shù)。
[0059]市電消峰填谷模式:該模式下，有兩種工作狀態(tài)，一種是吸納谷電對微網(wǎng)分布式新能源儲能裝置進行充電，一種是釋放谷電即讓微網(wǎng)分布式新能源儲能裝置在高峰時段放電。該工作模式下必須滿足的條件有:(1)當前電價時段是谷電階段或峰電階段；(2)依據(jù)BMS監(jiān)測器得知分布式儲能裝置正常工作，即滿足谷電充電或峰電放電條件，無過壓、過溫、絕緣降低等異常；(3)由市電監(jiān)測器得知市電正常。該模式下開關的狀態(tài)是:開關K0、開關K8、開關K9、開關K10、開關K11、開關K5、開關K6均處于閉合。該模式下實現(xiàn)谷電峰用，降低了用電成本，也緩解了傳統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)峰的調(diào)峰的壓力，一舉兩得。
[0060]新能源并網(wǎng)發(fā)電模式:該模式下必須滿足的條件有:(1)新能源發(fā)電功率Pl /負荷用電功率P2小于0.2 ; (2)電價為高峰段電價；(3)市電正常；(4)新能源發(fā)電功率Pl/光伏逆變器額定功率P3大于0.05。該模式下開關狀態(tài):開關K0、開關K8、開關K9、開關K10、開關KU、開關K1、開關K2閉合，K3斷開。該工作模式下具有以下特點:新能源發(fā)電功率Pl/光伏逆變器額定功率P3大于0.05，表明光照條件良好，光伏逆變器能正常啟動進行MPPT(最大效率點跟蹤)最大效率工作發(fā)電；新能源發(fā)電功率Pl/負荷用電功率P2小于0.2，表明負荷用電需求大，新能源發(fā)電功率占總供給的比例低，不易對負荷用電安全造成不良影響；電價為高峰時段，太陽能所發(fā)出的電能得到最大經(jīng)濟價值利用；市電正常，太陽能并網(wǎng)發(fā)電的必要條件。
[0061]平滑工作模式:該模式下必須滿足的條件有:(1)新能源發(fā)電功率Pl /負荷用電功率P2大于0.2 ;(2)電價為高峰段電價；(3)市電正常；(4)新能源發(fā)電功率Pl/光伏逆變器額定功率P3大于0.05。該模式下開關狀態(tài):開關K0、開關K5、開關K6、開關K8、開關K9、開關K10、開關K11、開關K1、開關K2閉合，開關K3斷開。該工作模式下具有以下特點:新能源發(fā)電功率Pl/光伏逆變器額定功率P3大于0.05，表明光照條件良好，逆變器能正常啟動進行MPPT (最大效率點跟蹤)最大效率工作發(fā)電；新能源發(fā)電功率Pl /負荷用電功率P2大于0.2，表明負荷用電需求小，太陽能發(fā)電功率占總供給的比例高，可能對負荷用電安全造成不良影響，因此需要用儲能系統(tǒng)進行功率的平滑；電價為高峰，太陽能所發(fā)出的電能得到最大經(jīng)濟價值利用；市電正常，太陽能并網(wǎng)發(fā)電的必要條件。
[0062]新能源移峰模式:該模式下必須滿足的條件有:(1)電價為非高峰時段電價或新能源發(fā)電功率Pl/光伏逆變器額定功率P3 小于0.05 ; (2)市電正常。該模式下的開關狀態(tài):開關K0、開關K5、開關K6、開關K8、開關K9、開關K10、開關K11、開關K3閉合，開關K1、開關K2斷開。該工作模式下具有以下特點::電價為平價時段，太陽能通過光伏陣列所發(fā)出的電能不能得到最大經(jīng)濟價值利用，因此將太陽能所發(fā)的電能存儲在儲能平臺中，待電價高峰時段再對負荷進行供電，減少高峰時段市電的使用量，發(fā)揮了太陽能最大的經(jīng)濟價值；市電正常，太陽能并網(wǎng)發(fā)電的必要條件，否則要進行孤網(wǎng)應急供電工作。特別的一種情況，當新能源發(fā)電功率Pl/光伏逆變器額定功率P3小于0.05，表明光照條件較差，逆光伏變器此時可能無法正常啟動進行MPPT (最大效率點跟蹤)最大效率工作發(fā)電，或者即便是能正常啟動，但是逆變發(fā)電的效率也很低，此時，可以通過儲能平臺直接對太陽能電能進行存儲，低功率小電流情況下，儲能系統(tǒng)的充電效率反而更高，因此可以實現(xiàn)即使是在弱光條件下，仍然能夠?qū)崿F(xiàn)太陽能光伏陣列的發(fā)電并存儲在儲能系統(tǒng)中。這樣系統(tǒng)的整體發(fā)電能力可以提聞5%以上。
[0063]離網(wǎng)自治模式:該模式下必須滿足的條件(I)市電不正常。該模式下的開關狀態(tài):開關K5、開關K6、開關K8、開關K9、開關K10、開關K11、開關K3閉合，開關KO斷開，其中負荷控制開關K9、開關KlO可以視系統(tǒng)的應急能力情況實施逐步的切除斷開。該工作模式下具有以下特點:市電不正常，在儲能系統(tǒng)的能量調(diào)配和緩沖作用下，新能源發(fā)電系統(tǒng)與儲能平臺一道給負荷提供應急電能，保障重要負荷的用電需求和用電安全。[0064]能量回收模式:該模式下必須滿足的條件有:(1)動力負荷(如電梯等)制動時反饋能量。該模式下的開關狀態(tài):開關K4、開關K7閉合。該工作模式下具有以下特點:利用分布式儲能裝置的能量儲能特性，將動力負荷制動過程中反饋的能量轉(zhuǎn)換存儲在分布式儲能裝置中，實現(xiàn)能量的再回收和利用，有效降低動力負荷的能耗。
[0065]在某一個時刻,實際系統(tǒng)的運行狀態(tài)可以是兩個以上模式的I禹合，如某一時刻動力負荷在制動反饋能量，市電正常，階梯電價時段為高峰期，P1/P2小于0.2且P1/P3大于
0.05，則系統(tǒng)此刻的運行狀態(tài)是新能源并網(wǎng)發(fā)電模式與能量回收模式的耦合。
[0066]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選的實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和修飾，這些改進和修飾也應該視為本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.微網(wǎng)分布式新能源儲能裝置，其特征在于，由四個部分組成:分布式新能源發(fā)電裝置、分布式儲能裝置、負荷節(jié)能裝置、能源管理裝置； 所述分布式新能源發(fā)電裝置包括分布式電源、直流配電柜和光伏逆變器，所述分布式電源選用分布式太陽能光伏發(fā)電電源；分布式電源與直流配電柜相連，直流配電柜通過開關與光伏逆變器相連； 所述能源管理裝置包括市電監(jiān)測器、新能源監(jiān)測器、BMS監(jiān)測器和負荷監(jiān)測器，市電監(jiān)測器、新能源監(jiān)測器、BMS監(jiān)測器和負荷監(jiān)測器均與工作模式?jīng)Q策器相連；新能源監(jiān)測器與分布式新能源發(fā)電裝置相連，BMS監(jiān)測器與分布式儲能裝置相連，負荷監(jiān)測器與負荷節(jié)能裝置相連； 所述市電監(jiān)測器，用于要監(jiān)測市電的電壓、電流、功率、功率因素電能質(zhì)量；新能源監(jiān)測器，主要監(jiān)測新能源如太陽能陣列電壓、電流、溫度、氣象數(shù)據(jù)信息；BMS監(jiān)測器，主要監(jiān)測分布式儲能裝置的電壓、電流、溫度、帶電狀態(tài)、健康狀態(tài)信息；負荷監(jiān)測器，監(jiān)測負荷用電的電壓、電流、功率參數(shù)； 所述分布式儲能裝置包括電池儲能器、雙向儲能逆變器；電池儲能器通過開關與雙向儲能逆變器相連，分布式新能源發(fā)電裝置的直流配電柜通過開關與電池儲能器相連； 所述負荷節(jié)能裝置包括饋能裝置和動力負荷，所述動力負荷通過開關與饋能裝置相連，饋能裝置通過開關與分布式儲能裝置的電池儲能器相連。
【文檔編號】H02J7/35GK203406664SQ201320536780
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年8月31日 優(yōu)先權日:2013年8月31日
【發(fā)明者】劉宏兵, 陳杰, 周樹良, 卓亨, 夏敏, 王宏 申請人:深圳先進儲能材料國家工程研究中心有限公司