微電網(wǎng)控制系統(tǒng)及新能源循環(huán)利用系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種微電網(wǎng)控制系統(tǒng)，包括：微電網(wǎng)控制柜，分別與發(fā)電模塊和儲能模塊電連接，用于接收并匯集一個或多個發(fā)電模塊的電能，并且管理儲能模塊的電能的儲存和釋放；主控柜和測控柜，用于全面監(jiān)視整個微電網(wǎng)一次設(shè)備的運(yùn)行情況，實(shí)時分析微電網(wǎng)的運(yùn)行情況并獲得整個微電網(wǎng)優(yōu)化和調(diào)整策略并快速自動執(zhí)行，其中，主控柜與微電網(wǎng)控制柜電連接，測控柜與主控柜電連接；微電網(wǎng)管理模塊，分別與微電網(wǎng)控制柜、主控柜和測控柜電連接，集中對微電網(wǎng)控制柜、主控柜和測控柜進(jìn)行控制和管理，負(fù)責(zé)發(fā)電模塊、儲能模塊和外網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)工作。本發(fā)明還提供一種應(yīng)用上述微電網(wǎng)控制系統(tǒng)的新能源循環(huán)利用系統(tǒng)。
【專利說明】微電網(wǎng)控制系統(tǒng)及新能源循環(huán)利用系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及可再生清潔能源【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種微電網(wǎng)控制系統(tǒng)及新能源循環(huán)利用系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有交通領(lǐng)域的太陽能、風(fēng)能利用技術(shù)是通過光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電就地進(jìn)行儲能，應(yīng)用的領(lǐng)域依然針對的是道路兩側(cè)分散的用電設(shè)備，例如道路照明和監(jiān)控設(shè)備。
[0003]這種技術(shù)只是對太陽能和風(fēng)能的簡單收集和利用，只能針對就地用電設(shè)備分散式的供電，對于收費(fèi)站系統(tǒng)和通信系統(tǒng)等較為集中負(fù)荷供電不能提供幫助。
[0004]所以，我國交通領(lǐng)域綠色能源利用率很低，在交通線路上進(jìn)行節(jié)能挖潛和綠色能源開發(fā)利用存在巨大的空間。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種微電網(wǎng)控制系統(tǒng)及新能源循環(huán)利用系統(tǒng)，系統(tǒng)化管理和利用公路處收集的太陽能和風(fēng)能，提高綠色能源利用率。
[0006]根據(jù)本發(fā)明一個方面，提供一種微電網(wǎng)控制系統(tǒng)，包括:微電網(wǎng)控制柜，分別與發(fā)電模塊和儲能模塊電連接，用于接收并匯集一個或多個發(fā)電模塊的電能，并且管理儲能模塊的電能的儲存和釋放；主控柜和測控柜，用于全面監(jiān)視整個微電網(wǎng)一次設(shè)備的運(yùn)行情況，實(shí)時分析微電網(wǎng)的運(yùn)行情況并獲得整個微電網(wǎng)優(yōu)化和調(diào)整策略并快速自動執(zhí)行，其中，主控柜與微電網(wǎng)控制柜電連接，測控柜與主控柜電連接；微電網(wǎng)管理模塊，分別與微電網(wǎng)控制柜、主控柜和測控柜電連接，集中對微電網(wǎng)控制柜、主控柜和測控柜進(jìn)行控制和管理，負(fù)責(zé)發(fā)電模塊、儲能模塊和外網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)工作。
[0007]可選的，微電網(wǎng)管理模塊適于:通過用戶側(cè)負(fù)荷需求分析、儲能模塊供電能力和發(fā)電側(cè)供電能力的量測、外部電網(wǎng)電力需求預(yù)測，通過并網(wǎng)和離網(wǎng)運(yùn)行的能量管理策略，統(tǒng)一調(diào)度微電網(wǎng)和外網(wǎng)電力傳輸，保證微電網(wǎng)在離網(wǎng)和并網(wǎng)情況下能夠自動切換。
[0008]可選的，主控柜包括:微電網(wǎng)集中控制器、通信管理機(jī)和交換機(jī)。通信管理機(jī)采集各單元模塊信息，通過交換機(jī)送至微電網(wǎng)集中控制器。微電網(wǎng)集中控制器用于全面監(jiān)視整個微電網(wǎng)一次設(shè)備的運(yùn)行情況，實(shí)時分析微電網(wǎng)的運(yùn)行情況并獲得整個微電網(wǎng)優(yōu)化和調(diào)整策略并快速自動執(zhí)行。
[0009]可選的，測控柜包括:微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制器和負(fù)荷控制器。微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制器可對微電網(wǎng)公共連接點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視，通過孤島檢測實(shí)現(xiàn)離網(wǎng)自動斷開PCC點(diǎn)斷路器，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)與大電網(wǎng)的隔離，當(dāng)大電網(wǎng)恢復(fù)供電時能自動并網(wǎng)。負(fù)荷控制器用于并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)時快速切除微電網(wǎng)多余的負(fù)荷或發(fā)電設(shè)備，快速實(shí)現(xiàn)并轉(zhuǎn)離的發(fā)用電平衡。
[0010]可選的，微電網(wǎng)集中控制器、微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制器在微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行期間的控制策略包括:并網(wǎng)運(yùn)行期間，微電網(wǎng)自身分布式電源發(fā)電只占用電的一部分，集中控制器在并網(wǎng)運(yùn)行時，實(shí)時計(jì)算系統(tǒng)功率差額，并規(guī)劃如果發(fā)生離網(wǎng)，各分布式電源的出力計(jì)劃和各種負(fù)荷的投切計(jì)劃，微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制器一旦檢測到微電網(wǎng)離網(wǎng)，則微電網(wǎng)控制管理系統(tǒng)立即執(zhí)行已定控制計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)并離網(wǎng)的過渡。
[0011]可選的，微電網(wǎng)集中控制器、微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制器在微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行期間的控制策略包括:離網(wǎng)運(yùn)行期間，微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制器時刻檢查微電網(wǎng)頻率，如果頻率上升，則恢復(fù)部分已切除的負(fù)荷，如果所有的負(fù)荷均投入頻率依舊過高，則采用切除分布式電源的措施或調(diào)整分布式電源出力。如果頻率下降到允許的最低限值，則通過負(fù)荷控制器繼續(xù)切除剩余部分負(fù)荷，保證在離網(wǎng)期間最重要負(fù)荷供電的可靠性和供電質(zhì)量。
[0012]可選的，在切除負(fù)荷時按負(fù)荷重要程度，先切除非重要的負(fù)荷再切重要負(fù)荷。
[0013]根據(jù)本發(fā)明另一個方面，提供一種新能源循環(huán)利用系統(tǒng)，包括:一個或多個發(fā)電模塊；儲能模塊，用于存儲發(fā)電模塊產(chǎn)生的電能；微電網(wǎng)控制系統(tǒng)；和用電模塊，分別與測控柜和微電網(wǎng)管理模塊電連接，包括負(fù)荷及外部電網(wǎng)。
[0014]可選的，發(fā)電模塊包括風(fēng)力發(fā)電模塊，風(fēng)力發(fā)電模塊包括布置于高速公路中間的多節(jié)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，多節(jié)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)上部、中部、下部分別采集自然風(fēng)、大型車輛和小型車輛的行駛過程中帶動的風(fēng)力。
[0015]可選的，所述多節(jié)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)為:多組薩瓦紐斯型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)和/或多組直葉片H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
[0016]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于:在保障高速高速公路及其沿線高效、安全運(yùn)營的前提下，通過多種綠色能源技術(shù)的綜合應(yīng)用，以高速公路收費(fèi)站/服務(wù)區(qū)、公路沿線和公路隧道為推廣應(yīng)用對象，從綠色可再生能源利用、微電網(wǎng)綜合供能及監(jiān)控、節(jié)能控制技術(shù)、儲能技術(shù)和離網(wǎng)供電技術(shù)等方面突破影響推廣應(yīng)用的技術(shù)瓶頸、實(shí)現(xiàn)公路運(yùn)營節(jié)能技術(shù)的集成應(yīng)用及推廣，推動高速公路向著資源節(jié)約、高效環(huán)保的綠色能源公路目標(biāo)發(fā)展。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例提供的新能源循環(huán)利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施例提供的新能源循環(huán)利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3是根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施例提供的儲能模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4-5是薩瓦紐斯(Savonius)型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)示意圖；
[0021]圖6-7是直葉片H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)示意圖；
[0022]圖8是根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施例提供的多節(jié)垂直軸風(fēng)機(jī)部署和結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0023]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0024]新能源循環(huán)利用系統(tǒng)
[0025]發(fā)明人經(jīng)研究提出了一種新能源循環(huán)利用系統(tǒng)，包括:風(fēng)光儲互補(bǔ)一體化路燈照明系統(tǒng)、光伏發(fā)電、儲能系統(tǒng)、微電網(wǎng)控制子系統(tǒng)(即微電網(wǎng)控制系統(tǒng))。
[0026]以公路沿線的服務(wù)區(qū)/收費(fèi)區(qū)/停車區(qū)等為核心，利用建筑屋頂及空地的太陽能和風(fēng)能建設(shè)分布式光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、集中儲能等子系統(tǒng)，結(jié)合外部供電電源、應(yīng)急備用柴油發(fā)電設(shè)備等提供電力供應(yīng)，共同構(gòu)成新能源循環(huán)利用系統(tǒng)，在微電網(wǎng)控制管理系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度下優(yōu)化運(yùn)行。
[0027]新能源循環(huán)利用系統(tǒng)可以為服務(wù)區(qū)或沿線設(shè)備提供電力供應(yīng)，也可以就近接入電網(wǎng)，將綠色能源發(fā)出的電能送入電網(wǎng)。新能源循環(huán)利用系統(tǒng)可以綜合調(diào)節(jié)公路能源供應(yīng)，提高與電網(wǎng)系統(tǒng)的互動性，提高能源的綜合運(yùn)行效率，降低用能成本。
[0028]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例，提供一種新能源循環(huán)利用系統(tǒng)，包括:
[0029]一個或多個發(fā)電模塊11 ；
[0030]儲能模塊13，用于存儲發(fā)電模塊11產(chǎn)生的電能；
[0031]微電網(wǎng)控制子系統(tǒng)12 (即微電網(wǎng)控制系統(tǒng)，簡稱微電網(wǎng))，包括:
[0032]微電網(wǎng)控制柜122，分別與發(fā)電模塊11和儲能模塊13電連接/耦接，用于接收并匯集一個或多個發(fā)電模塊11的電能，并且管理儲能模塊13的電能的儲存和釋放；
[0033]主控柜123和測控柜124，用于全面監(jiān)視整個微電網(wǎng)一次設(shè)備的運(yùn)行情況，實(shí)時分析微電網(wǎng)的運(yùn)行情況并獲得整個微電網(wǎng)優(yōu)化和調(diào)整策略并快速自動執(zhí)行；其中，主控柜123與微電網(wǎng)控制柜122電連接，測控柜124與主控柜123電連接；
[0034]微電網(wǎng)管理模塊121，分別與微電網(wǎng)控制柜122、主控柜123和測控柜124電連接，集中對微電網(wǎng)控制柜、主控柜和測控柜進(jìn)行控制和管理；
[0035]用電模塊14，分別與測控柜124和微電網(wǎng)管理模塊121電連接，包括負(fù)荷及外部電網(wǎng)。
[0036]如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施例，提供一種新能源循環(huán)利用系統(tǒng)，包括:
[0037]位于發(fā)電側(cè)的發(fā)電模塊，包括風(fēng)力發(fā)電模塊和光伏發(fā)電模塊；
[0038]微電網(wǎng)控制子系統(tǒng)，包括微電網(wǎng)控制柜、微電網(wǎng)管理模塊、主控柜和測控柜；
[0039]儲能模塊，包括交直流轉(zhuǎn)換單元(PCS)和蓄電池；
[0040]用戶側(cè)的用電模塊，包括智能開關(guān)柜、負(fù)荷及外部電網(wǎng)。
[0041]其中，微電網(wǎng)管理模塊集中對微電網(wǎng)控制柜、主控柜和測控柜進(jìn)行控制和管理，負(fù)責(zé)發(fā)電模塊、儲能模塊和外網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)工作，通過用戶側(cè)負(fù)荷需求分析、儲能模塊供電能力和發(fā)電側(cè)供電能力的量測、外部電網(wǎng)電力需求預(yù)測，通過并網(wǎng)和離網(wǎng)運(yùn)行的能量管理策略，統(tǒng)一調(diào)度微電網(wǎng)和外網(wǎng)電力傳輸，保證微電網(wǎng)在離網(wǎng)和并網(wǎng)情況下能夠自動切換，滿足用戶側(cè)供電需求，維持微電網(wǎng)的安全運(yùn)行。
[0042]風(fēng)力發(fā)電模塊和光伏發(fā)電模塊在發(fā)電側(cè)處于平行位置，其中，光伏發(fā)電是采用太陽能板收集太陽能，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)匯流箱和逆變器將直流電轉(zhuǎn)換成交流電接入到微電網(wǎng)控制柜中；風(fēng)力發(fā)電是由風(fēng)機(jī)控制器控制垂直軸或其他小型風(fēng)機(jī)發(fā)電，經(jīng)過風(fēng)機(jī)變流器接入到微電網(wǎng)控制柜中。
[0043]用戶側(cè)的用電模塊包括智能開關(guān)柜、負(fù)荷及外部電網(wǎng)母線，當(dāng)用戶側(cè)電能需求變化時，智能開關(guān)柜根據(jù)微電網(wǎng)管理子系統(tǒng)指令控制外網(wǎng)電源的接入，最大化的利用現(xiàn)有光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)生的電能。
[0044]蓄電池與PCS電連接，是儲能模塊的重要組成部分。儲能模塊用于實(shí)現(xiàn)電池與電網(wǎng)間能量雙向交換，可工作在蓄電池充電模式和蓄電池能量回饋電網(wǎng)模式。如圖3所示，蓄電池、PCS、隔離變壓器和微電網(wǎng)控制柜依次電連接。[0045]新能源循環(huán)利用系統(tǒng)的電流傳導(dǎo)過程是將風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的交流電經(jīng)過整流，存儲到蓄電池中，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能變成化學(xué)能。然后通過具有保護(hù)電路的逆變電源，把蓄電池里的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成交流220V，向用戶側(cè)提供電力，如果用戶側(cè)負(fù)荷增大到儲能系統(tǒng)無法保證其供應(yīng)的程度，系統(tǒng)將從外網(wǎng)獲取電能。
[0046]微電網(wǎng)控制子系統(tǒng)(即微電網(wǎng)控制系統(tǒng))
[0047]如圖1-2所示，微電網(wǎng)控制子系統(tǒng)12包括:
[0048]微電網(wǎng)控制柜122，分別與發(fā)電模塊11和儲能模塊13電連接/耦接，用于接收并匯集一個或多個發(fā)電模塊11的電能，并且管理儲能模塊13的電能的儲存和釋放；
[0049]主控柜123和測控柜124，用于全面監(jiān)視整個微電網(wǎng)一次設(shè)備的運(yùn)行情況，實(shí)時分析微電網(wǎng)的運(yùn)行情況并獲得整個微電網(wǎng)優(yōu)化和調(diào)整策略并快速自動執(zhí)行；其中，主控柜123與微電網(wǎng)控制柜122電連接，測控柜124與主控柜123電連接；
[0050]微電網(wǎng)管理模塊121，分別與微電網(wǎng)控制柜122、主控柜123和測控柜124電連接，集中對微電網(wǎng)控制柜、主控柜和測控柜進(jìn)行控制和管理。
[0051]根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例，主控柜(即微電網(wǎng)主控柜)包括:
[0052]微電網(wǎng)集中控制器；
[0053]通信管理機(jī)；和
[0054]交換機(jī)。
[0055]其中，通信管理機(jī)采集各單元模塊信息，如PCS、BMS (蓄電池的電池管理系統(tǒng))、逆變器、風(fēng)機(jī)控制器、風(fēng)機(jī)變流器、表計(jì)、保護(hù)、斷路器等信息，通過交換機(jī)送至微電網(wǎng)集中控制器，通過微電網(wǎng)集中控制器進(jìn)行監(jiān)視及調(diào)控。
[0056]其中，微電網(wǎng)集中控制器是微電網(wǎng)主控柜中的重要裝置，是一款嵌入式微電網(wǎng)主機(jī)兼操作員站，用于全面監(jiān)視整個微電網(wǎng)一次設(shè)備的運(yùn)行情況，實(shí)時分析微電網(wǎng)的運(yùn)行情況并獲得整個微電網(wǎng)優(yōu)化和調(diào)整策略并快速自動執(zhí)行，同時可作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，是微電網(wǎng)控制子系統(tǒng)的核心部件。
[0057]根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例，測控柜(即微電網(wǎng)測控柜)包括:
[0058]微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制器；和
[0059]負(fù)荷控制器。
[0060]其中，微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制器可對微電網(wǎng)公共連接點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視，通過孤島檢測實(shí)現(xiàn)離網(wǎng)自動斷開PCC點(diǎn)斷路器，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)與大電網(wǎng)的隔離，當(dāng)大電網(wǎng)恢復(fù)供電時能自動并網(wǎng)。同時本裝置配備保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)內(nèi)部故障以及外部故障時的自動隔離，可作為整個微電網(wǎng)的系統(tǒng)級保護(hù)。
[0061]其中，負(fù)荷控制器具有離網(wǎng)聯(lián)切、低頻、低壓、過頻、過壓控制功能，主要用于并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)時快速切除微電網(wǎng)多余的負(fù)荷或發(fā)電設(shè)備，快速實(shí)現(xiàn)并轉(zhuǎn)離的發(fā)用電平衡，在離網(wǎng)期間具有低頻、低壓減載，過頻切機(jī)，過頻或過壓解列，通過判斷電壓、頻率等運(yùn)行參數(shù)實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)能量平衡。
[0062]根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例，在主控柜和測控柜中，微電網(wǎng)集中控制器、微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制器在微電網(wǎng)的各種運(yùn)行方式及微電網(wǎng)進(jìn)行并轉(zhuǎn)離或離轉(zhuǎn)并時起著重要作用，下面進(jìn)行具體說明。
[0063]1、微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行期間的控制策略[0064]并網(wǎng)運(yùn)行期間，微電網(wǎng)自身分布式電源發(fā)電只占用電的一部分，針對這種情況，集中控制器在并網(wǎng)運(yùn)行時，實(shí)時計(jì)算系統(tǒng)功率差額，并規(guī)劃如果發(fā)生離網(wǎng)，各分布式電源的出力計(jì)劃和各種負(fù)荷的投切計(jì)劃，微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制器一旦檢測到微電網(wǎng)離網(wǎng)，則微電網(wǎng)控制管理系統(tǒng)立即執(zhí)行已定控制計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)并離網(wǎng)的過渡。
[0065]2、微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行期間的控制策略
[0066]離網(wǎng)運(yùn)行期間，微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制器時刻檢查微電網(wǎng)頻率，如果頻率上升，則恢復(fù)部分已切除的負(fù)荷，如果所有的負(fù)荷均投入頻率依舊過高，則采用切除分布式電源的措施或調(diào)整分布式電源出力。如果頻率下降到允許的最低限值，則通過負(fù)荷控制器繼續(xù)切除剩余部分負(fù)荷，保證在離網(wǎng)期間最重要負(fù)荷供電的可靠性和供電質(zhì)量。
[0067]在切除負(fù)荷時按負(fù)荷重要程度，先切除非重要的負(fù)荷再切重要負(fù)荷，對分布式電源出力的調(diào)整，原則是優(yōu)先保證可再生能源的最大出力發(fā)電，達(dá)到微電網(wǎng)離網(wǎng)后的供需平衡目標(biāo)。
[0068]離網(wǎng)運(yùn)行期間，微網(wǎng)集中控制器檢測到系統(tǒng)電源恢復(fù)后，微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制器檢測出滿足同期條件時下發(fā)并網(wǎng)指令合PCC點(diǎn)電子開關(guān)，微電網(wǎng)重新并網(wǎng)運(yùn)行。
[0069]根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例，微電網(wǎng)自身分布式電源發(fā)電只占用電的一部分，其他還是要靠市電接入來提供電力。如果市電出現(xiàn)故障或其他原因斷開(停電)，這個時候就是離網(wǎng)，這時就要有柴油發(fā)電機(jī)啟動發(fā)電來保證一些設(shè)備的正常運(yùn)行。例如，微電網(wǎng)在離網(wǎng)運(yùn)行期間柴油發(fā)電機(jī)啟動處于電壓源V/F工作模式，為交流母線提供電源支撐。
[0070]根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例，微電網(wǎng)控制柜包括:計(jì)量表計(jì)和控制開關(guān)。
[0071]微電網(wǎng)控制柜主要是完成發(fā)電側(cè)光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的電能匯集，并且通過微電網(wǎng)控制子系統(tǒng)中主控柜的通信管理機(jī)采集PCS、BMS信息，經(jīng)過交換機(jī)送至微電網(wǎng)集中控制器，通過微電網(wǎng)集中控制器完成PCS對電池充放電管理即電能的儲存和釋放。
[0072]新能源循環(huán)利用系統(tǒng)在配備儲能裝置后，新能源出力與儲能裝置的協(xié)調(diào)運(yùn)行，能夠平滑微電網(wǎng)系統(tǒng)的出力曲線，提高新能源電能質(zhì)量；同時新能源循環(huán)利用系統(tǒng)由并網(wǎng)轉(zhuǎn)為離網(wǎng)運(yùn)行，儲能系統(tǒng)作為UPS后備電源為整個微電網(wǎng)系統(tǒng)不間斷供電。
[0073]根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例，為了實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要制定正確的微電網(wǎng)控制及能量管理策略，說明如下:
[0074]1、分布式電源控制
[0075]分布式電源控制采用P/Q控制模式或最大功率跟蹤控制模式，在電網(wǎng)正常運(yùn)行時實(shí)現(xiàn)可再生能源的最大化發(fā)電，實(shí)現(xiàn)分布式電源發(fā)電的可調(diào)性。本項(xiàng)目分布式電源控制包括光伏逆變器、風(fēng)機(jī)變流器。
[0076]2、儲能控制
[0077]儲能控制器PCS能夠在并網(wǎng)運(yùn)行時處于P/Q控制模式，由微電網(wǎng)管理單元通過微電網(wǎng)集中控制器調(diào)度其充放電狀態(tài)，在離網(wǎng)后自動切換為V/F控制模式，維持微電網(wǎng)離網(wǎng)期間的電壓和頻率，儲能控制由儲能PCS實(shí)現(xiàn)。
[0078]3、微電網(wǎng)實(shí)時監(jiān)控
[0079]新能源循環(huán)利用系統(tǒng)通過低壓測控單元、分布式電源逆變器、并離網(wǎng)控制器等實(shí)時采集模擬量、開關(guān)量等信息量，完成整個微電網(wǎng)運(yùn)行工況的監(jiān)視。
[0080]4、電壓及無功調(diào)節(jié)[0081]當(dāng)供電電壓偏離允許范圍造成較嚴(yán)重的電能質(zhì)量問題時，電壓無功控制功能通過調(diào)節(jié)各分布式電源、無功補(bǔ)償器等設(shè)備的無功輸出，保證電壓在合格范圍內(nèi)，并實(shí)現(xiàn)無功功率的就地平衡。
[0082]多節(jié)垂肓軸風(fēng)機(jī)
[0083]進(jìn)一步的，發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在高速公路上，雖然自然地勢開闊、自然風(fēng)力較強(qiáng)，但是現(xiàn)有技術(shù)并未充分利用高速公路上高速行駛的來往車輛帶動的風(fēng)能，降低了風(fēng)能的利用率，同時自然風(fēng)力的大小不同，很容易導(dǎo)致機(jī)組處于不滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，而分散式的供電容易造成蓄電池電能溢出，不利于風(fēng)能最大化利用。
[0084]由于現(xiàn)有技術(shù)中未考慮到公路系統(tǒng)中車輛行駛帶動的風(fēng)能，造成了風(fēng)能利用率較低，發(fā)明人提出:
[0085]將垂直軸風(fēng)機(jī)進(jìn)行多節(jié)整合，布置于高速公路中間的隔離帶中，充分利用來往高速行駛車輛帶動的風(fēng)力，由于高速公路上隔離帶兩側(cè)車輛行駛的方向正好相反，可以最大限度的對垂直軸風(fēng)機(jī)提供風(fēng)能，在加上自然風(fēng)的推動將能大大增加風(fēng)力發(fā)電機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行時間，提高風(fēng)能利用率，增加機(jī)組利用效率。
[0086]根據(jù)驅(qū)動垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動的氣動力的不同，有兩種類別?.薩瓦紐斯(Savonius)型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)(也稱為S型風(fēng)力機(jī))和直葉片H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
[0087]薩瓦紐斯型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，又稱S型風(fēng)力機(jī)。S型風(fēng)力機(jī)主要是利用空氣產(chǎn)生的阻力，推動S型葉片旋轉(zhuǎn)，從而帶動稀土永磁發(fā)電機(jī)發(fā)電產(chǎn)生電能。
[0088]如圖4-5所示，薩瓦紐斯型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)通常包括兩枚軸線錯開的半圓柱形葉片、剎車單元、稀土永磁發(fā)電機(jī)。也有用3枚以上的這種風(fēng)力機(jī)往往上下重疊多層，以提高功率并且避開啟動死區(qū)。其優(yōu)點(diǎn)是啟動轉(zhuǎn)矩大，弱風(fēng)下容易啟動。
[0089]H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)屬于升力型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，采用空氣動力學(xué)原理，利用空氣產(chǎn)生的升力做功，
[0090]H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括葉片、剎車單元、稀土永磁發(fā)電機(jī)。主要是用垂直直線3-5個葉片，由4角形或5角形形狀的輪轂固定、連接葉片的連桿組成的風(fēng)輪，由風(fēng)輪帶動稀土永磁發(fā)電機(jī)發(fā)電。例如，如圖6所示，H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括3個葉片011以及轉(zhuǎn)軸012。
[0091]如圖7所示，葉片采用飛機(jī)翼形形狀，空氣繞葉片流動產(chǎn)生的合力形成轉(zhuǎn)矩，推動葉輪旋轉(zhuǎn)。在風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時，它不會受到因變形而改變效率。
[0092]根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例，為了提高綠色能源公路中風(fēng)能的利用率，采用垂直軸風(fēng)機(jī)作為風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，通過在公路隔離帶合理設(shè)置垂直軸風(fēng)機(jī)的安裝位置和高度，通過多節(jié)垂直軸風(fēng)機(jī)組合，充分利用公路上來往大小各種車輛帶動的風(fēng)力進(jìn)行發(fā)電，同時通過微電網(wǎng)控制子系統(tǒng)對所有垂直軸風(fēng)機(jī)進(jìn)行集中電能管理，合理安排發(fā)電側(cè)供電能力和用戶側(cè)需求，最大化提升電能利用效率。
[0093]如圖8所示，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的三個葉片同軸轉(zhuǎn)動，項(xiàng)層葉片主要采集自然風(fēng)，中間葉片采集大貨車行駛過程中帶動的風(fēng)力，底層葉片同時采集小汽車和大貨車行駛過程中帶動的風(fēng)力，三組葉片同時作用提高發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，增加發(fā)電量。
[0094] 應(yīng)該注意到并理解，在不脫離后附的權(quán)利要求所要求的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，能夠?qū)ι鲜鲈敿?xì)描述的本發(fā)明做出各種修改和改進(jìn)。因此，要求保護(hù)的技術(shù)方案的范圍不受所給出的任何特定示范教導(dǎo)的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種微電網(wǎng)控制系統(tǒng)，包括: 微電網(wǎng)控制柜，分別與發(fā)電模塊和儲能模塊電連接，用于接收并匯集一個或多個發(fā)電模塊的電能，并且管理儲能模塊的電能的儲存和釋放； 主控柜和測控柜，用于全面監(jiān)視整個微電網(wǎng)一次設(shè)備的運(yùn)行情況，實(shí)時分析微電網(wǎng)的運(yùn)行情況并獲得整個微電網(wǎng)優(yōu)化和調(diào)整策略并快速自動執(zhí)行，其中，主控柜與微電網(wǎng)控制柜電連接，測控柜與主控柜電連接； 微電網(wǎng)管理模塊，分別與微電網(wǎng)控制柜、主控柜和測控柜電連接，集中對微電網(wǎng)控制柜、主控柜和測控柜進(jìn)行控制和管理，負(fù)責(zé)發(fā)電模塊、儲能模塊和外網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電網(wǎng)控制系統(tǒng)，其中，微電網(wǎng)管理模塊適于: 通過用戶側(cè)負(fù)荷需求分析、儲能模塊供電能力和發(fā)電側(cè)供電能力的量測、外部電網(wǎng)電力需求預(yù)測，通過并網(wǎng)和離網(wǎng)運(yùn)行的能量管理策略，統(tǒng)一調(diào)度微電網(wǎng)和外網(wǎng)電力傳輸，保證微電網(wǎng)在離網(wǎng)和并網(wǎng)情況下能夠自動切換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電網(wǎng)控制系統(tǒng)，其中，主控柜包括: 微電網(wǎng)集中控制器； 通信管理機(jī)；和 交換機(jī)； 其中，通信管理機(jī)采 集各單元模塊信息，通過交換機(jī)送至微電網(wǎng)集中控制器； 其中，微電網(wǎng)集中控制器用于全面監(jiān)視整個微電網(wǎng)一次設(shè)備的運(yùn)行情況，實(shí)時分析微電網(wǎng)的運(yùn)行情況并獲得整個微電網(wǎng)優(yōu)化和調(diào)整策略并快速自動執(zhí)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微電網(wǎng)控制系統(tǒng)，其中，測控柜包括: 微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制器；和 負(fù)荷控制器； 其中，微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制器可對微電網(wǎng)公共連接點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視，通過孤島檢測實(shí)現(xiàn)離網(wǎng)自動斷開PCC點(diǎn)斷路器，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)與大電網(wǎng)的隔離，當(dāng)大電網(wǎng)恢復(fù)供電時能自動并網(wǎng)；其中，負(fù)荷控制器用于并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)時快速切除微電網(wǎng)多余的負(fù)荷或發(fā)電設(shè)備，快速實(shí)現(xiàn)并轉(zhuǎn)離的發(fā)用電平衡。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微電網(wǎng)控制系統(tǒng)，其中，微電網(wǎng)集中控制器、微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制器在微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行期間的控制策略包括: 并網(wǎng)運(yùn)行期間，微電網(wǎng)自身分布式電源發(fā)電只占用電的一部分，集中控制器在并網(wǎng)運(yùn)行時，實(shí)時計(jì)算系統(tǒng)功率差額，并規(guī)劃如果發(fā)生離網(wǎng)，各分布式電源的出力計(jì)劃和各種負(fù)荷的投切計(jì)劃，微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制器一旦檢測到微電網(wǎng)離網(wǎng)，則微電網(wǎng)控制管理系統(tǒng)立即執(zhí)行已定控制計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)并離網(wǎng)的過渡。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微電網(wǎng)控制系統(tǒng)，其中，微電網(wǎng)集中控制器、微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制器在微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行期間的控制策略包括: 離網(wǎng)運(yùn)行期間，微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制器時刻檢查微電網(wǎng)頻率，如果頻率上升，則恢復(fù)部分已切除的負(fù)荷，如果所有的負(fù)荷均投入頻率依舊過高，則采用切除分布式電源的措施或調(diào)整分布式電源出力；如果頻率下降到允許的最低限值，則通過負(fù)荷控制器繼續(xù)切除剩余部分負(fù)荷，保證在離網(wǎng)期間最重要負(fù)荷供電的可靠性和供電質(zhì)量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微電網(wǎng)控制系統(tǒng)，其中，在切除負(fù)荷時按負(fù)荷重要程度，先切除非重要的負(fù)荷再切重要負(fù)荷。
8.一種新能源循環(huán)利用系統(tǒng)，包括: 一個或多個發(fā)電模塊； 儲能模塊，用于存儲發(fā)電模塊產(chǎn)生的電能； 如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的微電網(wǎng)控制系統(tǒng)；和 用電模塊，分別與測控柜和微電網(wǎng)管理模塊電連接，包括負(fù)荷及外部電網(wǎng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的新能源循環(huán)利用系統(tǒng)，其中，發(fā)電模塊包括風(fēng)力發(fā)電模塊，風(fēng)力發(fā)電模塊包括布置于高速公路中間的多節(jié)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，多節(jié)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)上部、中部、下部分別采集自然風(fēng)、大型車輛和小型車輛的行駛過程中帶動的風(fēng)力。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的新能源循環(huán)利用系統(tǒng)，其中，所述多節(jié)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)為:多組薩瓦紐斯型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)和/或多組直葉片H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
【文檔編號】H02J3/38GK103904684SQ201410123602
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】郭炬, 常建平, 呂文杰, 沈春雷, 徐臣, 徐杰彥, 王楠, 范瀅 申請人:國網(wǎng)節(jié)能服務(wù)有限公司