一種基于智能電網(wǎng)的分布式發(fā)電并網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于智能電網(wǎng)的分布式發(fā)電并網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)家新能源利好政策的實(shí)施，太陽(yáng)能、風(fēng)能等分布式發(fā)電已成為當(dāng)前建設(shè)與投資的熱點(diǎn)。目前我國(guó)大部分分布式發(fā)電的并網(wǎng)采用“即發(fā)即上”的直接并網(wǎng)式，這種方式雖降低了投資成本，但對(duì)電網(wǎng)沖擊較大，尤其是大規(guī)模光伏電站并入電網(wǎng)，會(huì)導(dǎo)致當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)電壓隨太陽(yáng)光的變化產(chǎn)生較大的波動(dòng)，影響電網(wǎng)的運(yùn)行安全和電能質(zhì)量。隨著我國(guó)智能電網(wǎng)(Smart Grid)建設(shè)的推進(jìn)，智能用電、優(yōu)化能源效率已成為智能電網(wǎng)的關(guān)鍵詞，實(shí)施“峰、谷、平”階梯式電價(jià)“售電”與“購(gòu)電”方案是智能電網(wǎng)推行智能用電、優(yōu)化能源效率的措施之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種能緩解電網(wǎng)時(shí)段性峰谷不平衡、避免光伏發(fā)電對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊并提高分布式發(fā)電收益的基于智能電網(wǎng)的分布式發(fā)電并網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案是:一種基于智能電網(wǎng)的分布式發(fā)電并網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)，包括光伏電池陣列、蓄電池、控制器、逆變器、并網(wǎng)開關(guān)、雙向電能表、功率檢測(cè)電阻、負(fù)載功率檢測(cè)模塊、光耦模塊和通訊模塊，光伏電池陣列、蓄電池分別與控制器相連，所述控制器、逆變器、并網(wǎng)開關(guān)、雙向電能表依次串接，雙向電能表與電網(wǎng)相連，所述功率檢測(cè)電阻的一端連接在逆變器與并網(wǎng)開關(guān)之間，另一端連接負(fù)載，所述負(fù)載功率檢測(cè)模塊的輸入端與功率檢測(cè)電阻相連，輸出端經(jīng)光耦模塊與控制器相連，所述控制器分別與通訊模塊、并網(wǎng)開關(guān)相連，所述通訊模塊分別與雙向電能表、集中器相連，所述集中器與上位機(jī)相連。
[0005]上述基于智能電網(wǎng)的分布式發(fā)電并網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)中，所述控制器包括單片機(jī)、存儲(chǔ)器、顯示模塊、時(shí)鐘模塊、鍵盤和狀態(tài)指示燈，所述單片機(jī)分別與存儲(chǔ)器、顯示模塊、時(shí)鐘模塊、鍵盤、狀態(tài)指示燈相連。
[0006]上述基于智能電網(wǎng)的分布式發(fā)電并網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)中，所述單片機(jī)的主芯片采用STC12C5A60S2。
[0007]本實(shí)用新型的有益效果在于:雙向電能表根據(jù)實(shí)時(shí)電價(jià)信息進(jìn)行正反向電能計(jì)量和電價(jià)核算，并通過(guò)通訊模塊反饋到控制器和上位機(jī)；控制器根據(jù)實(shí)時(shí)電價(jià)，在電網(wǎng)峰段，控制并網(wǎng)開關(guān)閉合，蓄電池與光伏電池陣列同時(shí)向電網(wǎng)送電；在電網(wǎng)平段，光伏電池陳列為用戶供電和蓄電池充電，多余電量再向電網(wǎng)售電；在電網(wǎng)谷段，蓄電池放電開關(guān)斷開，充電開關(guān)閉合，并網(wǎng)開關(guān)打開，光伏電池陣列或電網(wǎng)為用戶供電和對(duì)蓄電池補(bǔ)充電能；通過(guò)雙向電能表自動(dòng)識(shí)別智能電網(wǎng)的“峰、谷、平”電價(jià)，優(yōu)化并網(wǎng)售電方案，從而緩解電網(wǎng)時(shí)段性峰谷不平衡，避免光伏發(fā)電對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊，并提高分布式發(fā)電的收益。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
[0009]圖2為圖1中控制器的結(jié)構(gòu)框圖。
[0010]圖3為圖1的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0012]如圖1所示，本實(shí)用新型包括光伏電池陣列1、蓄電池、控制器、逆變器、并網(wǎng)開關(guān)、雙向電能表、功率檢測(cè)電阻、負(fù)載功率檢測(cè)模塊、光耦模塊和通訊模塊，光伏電池陣列1、蓄電池分別與控制器相連，所述控制器、逆變器、并網(wǎng)開關(guān)、雙向電能表依次串接，雙向電能表與電網(wǎng)相連，所述功率檢測(cè)電阻的一端連接在逆變器與并網(wǎng)開關(guān)之間，另一端連接負(fù)載，所述負(fù)載功率檢測(cè)模塊的輸入端與功率檢測(cè)電阻相連，輸出端經(jīng)光耦模塊與控制器相連，所述控制器分別與通訊模塊、并網(wǎng)開關(guān)相連，所述通訊模塊分別與雙向電能表、集中器相連，所述集中器與上位機(jī)相連。
[0013]蓄電池選用24V (或48V)鉛酸蓄電池組串；逆變器實(shí)現(xiàn)將蓄電池和光伏電池陣列1輸出的直流電逆變成220V交流電；雙向電能表是智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)“峰、谷、平”階梯式電價(jià)正反售電的關(guān)鍵，其既具備階梯式電價(jià)正向售電的功能，同時(shí)還具備階梯式電價(jià)反向售電的功能。上位機(jī)與集中器采用光纖通信方式，集中器在居民小區(qū)中以樓棟為單位進(jìn)行安裝，通信模塊選福星曉程科技公司生產(chǎn)的PL2102芯片，通訊模塊與雙向電能表、控制器采用RS485工業(yè)總線方式通信。
[0014]控制器是系統(tǒng)核心，其除了具備傳統(tǒng)光伏發(fā)電控制器的功能外，還具備人機(jī)交換、狀態(tài)信息顯示、收發(fā)和處理上位機(jī)管理信息、本地負(fù)載功率檢測(cè)、并網(wǎng)開關(guān)控制等功能；如圖2所示，所述控制器包括單片機(jī)、存儲(chǔ)器、顯示模塊、時(shí)鐘模塊、鍵盤和狀態(tài)指示燈，所述單片機(jī)分別與存儲(chǔ)器、顯示模塊、時(shí)鐘模塊、鍵盤、狀態(tài)指示燈相連，所述單片機(jī)的主芯片采用 STC12C5A60S2。
[0015]單片機(jī)采用STC12C5A60S2，其指令系統(tǒng)完全兼容8051系統(tǒng)，并集成了 2路PWM、8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換、MAX810專用復(fù)位電路以及60K FLASH ROM，速度為傳統(tǒng)8051單片機(jī)的的8-12倍，滿足本設(shè)計(jì)的A/D轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)器容量的需求。顯示模塊采用128*64陣列的黑白液晶顯示屏，可顯示漢字、英文字符及圖片；時(shí)鐘模塊采用時(shí)鐘芯片DS1302，用來(lái)提供系統(tǒng)時(shí)間，以便響應(yīng)上位機(jī)時(shí)段性階梯電價(jià)，為控制器校時(shí)；存儲(chǔ)器24LC256為8*32Kbit的I2C串行口 EEPR0M，由于單片機(jī)沒有1?串行口，因此將P2.0、P2.1虛擬成SDA、SDL實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫。
[0016]如圖3所示，VT1為蓄電池控制開關(guān)，VT2為放電開關(guān)，VT3為蓄電池補(bǔ)充開關(guān)，JK1為并網(wǎng)開關(guān)，電阻R2與R3組成蓄電池電壓檢測(cè)電路，電阻R1為本地負(fù)載功率檢測(cè)電阻，VD1、VD2為防逆流二極管。為了保證光伏電池陣列1在極端氣象環(huán)境下也能對(duì)蓄電池充電，光伏電池陣列1輸出的峰值電壓一般要為蓄電池的1.43倍左右，因此光伏電池陣列1的峰值電壓為34V。
[0017]蓄電池充放電控制原理如下:
[0018]控制器通過(guò)電阻R2、R3將蓄電池電壓分壓后，返回單片機(jī)的PL 2端(此端具備A/D轉(zhuǎn)換功能)，單片機(jī)通過(guò)P1.2端檢測(cè)蓄電池的電壓值來(lái)判斷蓄電池狀態(tài)，并通過(guò)P2.6、P2.7兩端口控制VT1與VT2來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池的過(guò)充和過(guò)放保護(hù)。充電時(shí)，P2.6輸出高電平，VT1導(dǎo)通，光伏電池陣列1通過(guò)VT1對(duì)蓄電池充電，當(dāng)蓄電池電壓達(dá)到過(guò)充保護(hù)電壓(28.2V)時(shí)，P2.6輸出低電平，VT1斷開，停止充電；放電時(shí)，P2.7、P2.6均輸出高電平，VT1、VT2均導(dǎo)通，蓄電池通過(guò)VT1、VT2、逆變器對(duì)本地負(fù)載或外電網(wǎng)放電，防逆流二極管VD1防止在光伏電池陣列1未發(fā)電時(shí)電流反竄，當(dāng)蓄電池電壓低于過(guò)放保護(hù)電壓(一般為21.6V)，P2.7切換為低電平，VT2斷開，停止放電。
[0019]并網(wǎng)控制原理如下:
[0020]當(dāng)檢測(cè)出當(dāng)前狀態(tài)為電網(wǎng)峰段時(shí)，P2.5、P2.6、P2.7輸出均為高電平，VT1、VT2與并網(wǎng)開關(guān)JK1均導(dǎo)通，光伏電池陣列1與蓄電池同時(shí)通過(guò)逆變器將電能逆變成交流電后并網(wǎng)售電。
[0021]當(dāng)檢測(cè)出當(dāng)前狀態(tài)為電網(wǎng)谷段時(shí)，P2.5輸出高電壓，P2.7輸出低電平，并網(wǎng)開關(guān)JK1導(dǎo)通，放電開關(guān)VT2斷開，本地負(fù)載由電網(wǎng)供電，此時(shí)P1.2端如檢測(cè)出蓄電池欠壓，則P2.6和P3.5輸出高電平，VT1與VT3導(dǎo)通，由外電網(wǎng)供電的電源模塊的28V或光伏電池陣列1對(duì)蓄電池充電，直致達(dá)到設(shè)定值。
[0022]當(dāng)檢測(cè)出當(dāng)前狀態(tài)為平段時(shí)，P2.5，P2.6，P2.7為高電平，光伏電池陣列1對(duì)蓄電池充電，本地負(fù)載由光伏陣列的多余電量或外電網(wǎng)供電，如本負(fù)載較輕，光伏陣列的多余電量向外電網(wǎng)售電。
[0023]當(dāng)檢測(cè)出外電網(wǎng)停電時(shí)，P2.5輸出低電平，P2.6、P2.7輸出高電平，并網(wǎng)開關(guān)JK1斷開，本地負(fù)載由光伏電池陣列1和蓄電池供電，形成一個(gè)獨(dú)立型光伏發(fā)電系統(tǒng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于智能電網(wǎng)的分布式發(fā)電并網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于:包括光伏電池陣列、蓄電池、控制器、逆變器、并網(wǎng)開關(guān)、雙向電能表、功率檢測(cè)電阻、負(fù)載功率檢測(cè)模塊、光耦模塊和通訊模塊，光伏電池陣列、蓄電池分別與控制器相連，所述控制器、逆變器、并網(wǎng)開關(guān)、雙向電能表依次串接，雙向電能表與電網(wǎng)相連，所述功率檢測(cè)電阻的一端連接在逆變器與并網(wǎng)開關(guān)之間，另一端連接負(fù)載，所述負(fù)載功率檢測(cè)模塊的輸入端與功率檢測(cè)電阻相連，輸出端經(jīng)光耦模塊與控制器相連，所述控制器分別與通訊模塊、并網(wǎng)開關(guān)相連，所述通訊模塊分別與雙向電能表、集中器相連，所述集中器與上位機(jī)相連。2.如權(quán)利要求1所述的基于智能電網(wǎng)的分布式發(fā)電并網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器包括單片機(jī)、存儲(chǔ)器、顯示模塊、時(shí)鐘模塊、鍵盤和狀態(tài)指示燈，所述單片機(jī)分別與存儲(chǔ)器、顯不t吳塊、時(shí)鐘t吳塊、鍵盤、狀態(tài)指不燈相連。3.如權(quán)利要求2所述的基于智能電網(wǎng)的分布式發(fā)電并網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于:所述單片機(jī)的主芯片采用STC12C5A60S2。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于智能電網(wǎng)的分布式發(fā)電并網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)，包括光伏電池陣列、蓄電池、控制器、逆變器、并網(wǎng)開關(guān)、雙向電能表、功率檢測(cè)電阻、負(fù)載功率檢測(cè)模塊、光耦模塊和通訊模塊，光伏電池陣列、蓄電池分別與控制器相連，控制器、逆變器、并網(wǎng)開關(guān)、雙向電能表依次串接，雙向電能表與電網(wǎng)相連，功率檢測(cè)電阻一端連接逆變器、并網(wǎng)開關(guān)，另一端連接負(fù)載，負(fù)載功率檢測(cè)模塊輸入端與功率檢測(cè)電阻相連，輸出端與控制器相連，控制器與通訊模塊、并網(wǎng)開關(guān)相連，通訊模塊與雙向電能表、集中器相連，集中器與上位機(jī)相連。本實(shí)用新型在電網(wǎng)谷段時(shí)對(duì)蓄電池充電儲(chǔ)能，平段時(shí)自發(fā)自用，峰段時(shí)售電上網(wǎng)，緩解電網(wǎng)時(shí)段性峰谷不平衡，避免對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊。
【IPC分類】H02J3/32, H02J3/46
【公開號(hào)】CN204967282
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520760833
【發(fā)明人】田擁軍, 黃國(guó)慶, 彭虎
【申請(qǐng)人】湖南理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院
【公開日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年9月29日