一種適用于智能電網(wǎng)的電能集成互聯(lián)系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明專利涉及分布式發(fā)電和負荷用電等智能控制，將分布式光伏、小功率風(fēng)電、分布式儲能、交直流負荷和環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測等集成于一體，引入智能控制方法根據(jù)環(huán)境狀態(tài)等將分布式光伏、分布式儲能和負荷等協(xié)調(diào)控制，在電能集成互聯(lián)系統(tǒng)內(nèi)部各部分穩(wěn)定運行的同時對外表現(xiàn)為一個友好可調(diào)節(jié)的節(jié)點，可以并網(wǎng)或者孤島運行。作為智能電網(wǎng)最末端節(jié)點，電能集成互聯(lián)系統(tǒng)的應(yīng)用更有利于新能源發(fā)電尤其是分布式新能源發(fā)電在電網(wǎng)中的高滲透率接入，同時通過與電網(wǎng)和智能負荷的信息交互可以參與到電網(wǎng)需求側(cè)響應(yīng)過程中。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國智能電網(wǎng)事業(yè)正在大力建設(shè)之中，新能源發(fā)電高滲透率接入和電網(wǎng)需求側(cè)響應(yīng)等均是建設(shè)智能電網(wǎng)的重要領(lǐng)域和內(nèi)容，然而目前新能源發(fā)電在電網(wǎng)中普遍表現(xiàn)為大規(guī)模光伏電站和風(fēng)電場，并且存在著新能源發(fā)電廠與用電區(qū)域距離遙遠、傳統(tǒng)電網(wǎng)架構(gòu)不適應(yīng)等問題，因此棄光棄風(fēng)現(xiàn)象嚴重。電力系統(tǒng)尤其是配電網(wǎng)系統(tǒng)中新能源發(fā)電分布式接入能夠避免此類問題，但是依然存在著新能源發(fā)電波動大、分布式發(fā)電發(fā)散不易管理等不利于電網(wǎng)和實際工程實施的問題，這也是目前制約分布式發(fā)電發(fā)展的最大問題。另一方面，由于傳統(tǒng)電網(wǎng)架構(gòu)中具備電力系統(tǒng)調(diào)度功能的最低層單元也在變電站層次，難以實現(xiàn)更低層用電單元比如社區(qū)、家庭等用戶的用電調(diào)節(jié)，在不具備分布式發(fā)電支持的基礎(chǔ)上，現(xiàn)有用電單元基本不具備根據(jù)電網(wǎng)指令調(diào)節(jié)用電負荷的能力，電網(wǎng)需求側(cè)響應(yīng)也難于落到實際。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決配電網(wǎng)系統(tǒng)中新能源發(fā)電高滲透率分布式接入所帶來的問題，同時更有利于用電單元尤其是社區(qū)、辦公室、家庭等小型用戶參與電網(wǎng)需求側(cè)響應(yīng)，本發(fā)明提供了一種適用于智能電網(wǎng)的電能集成互聯(lián)系統(tǒng)，將社區(qū)、辦公室、家庭等小型區(qū)域內(nèi)分布式發(fā)電、分布式儲能、交直流負荷和環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測等集成于一體，通過智能控制可以實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)分布式發(fā)電、分布式儲能和交直流負荷等的協(xié)調(diào)運行，對外整體表現(xiàn)為一個對電力系統(tǒng)友好的用電單元，可以并網(wǎng)運行，同時可以脫離電網(wǎng)孤島運行。本發(fā)明提供的電能集成互聯(lián)系統(tǒng)具備環(huán)境狀態(tài)、電能運行參數(shù)等搜集、記錄的能力，并且能夠與上層能效監(jiān)控平臺和電力系統(tǒng)信息平臺實現(xiàn)信息交互，在進行分布式發(fā)電、負荷等數(shù)據(jù)收集、分析的同時參與電網(wǎng)需求側(cè)響應(yīng)過程。
[0004]技術(shù)方案
本發(fā)明電能集成互聯(lián)系統(tǒng)集成分布式發(fā)電、分布式儲能、交直流負荷和環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測等集成于一體，通過智能控制實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部穩(wěn)定運行，并實現(xiàn)對電網(wǎng)等外部環(huán)境的互動等，如圖1所示。電能集成互聯(lián)系統(tǒng)包括蓄電池充放電單元、鋰離子電池、分布式光伏單元、小功率風(fēng)電單元和DC/AC變換器、智能控制平臺等部分，具備電池管理功能，同時具備系統(tǒng)溫度、光照等環(huán)境狀態(tài)檢測功能。電能集成互聯(lián)系統(tǒng)通過有線和無線的方式與上層能效監(jiān)控平臺、電力系統(tǒng)信息平臺以及所連接負荷實現(xiàn)信息交互。
[0005]本發(fā)明電能集成互聯(lián)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)分布式光伏和小功率風(fēng)電的MPPT控制，并且配備鋰離子蓄電池和電池管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對電池SOC等狀態(tài)監(jiān)視及電池充放電的控制?？梢赃B接電網(wǎng)運行，也可以獨立運行。
[0006]本發(fā)明電能集成互聯(lián)系統(tǒng)通過對光伏、風(fēng)電和蓄電池以及DC/AC變換器等合理控制實現(xiàn)對交直流負荷的穩(wěn)定供電。提供220V交流和24V直流電源，能夠滿足交直流負荷供電的需求，可以省去傳統(tǒng)照明等設(shè)備中整流裝置，直接由24V直流供電，減小了負荷設(shè)備能耗。在交直流負荷供電的同時，本發(fā)明電能集成互聯(lián)系統(tǒng)能夠與空調(diào)等智能負荷實現(xiàn)通信連接，可以由電能集成互聯(lián)系統(tǒng)控制空調(diào)等智能負荷運行。
[0007]本發(fā)明電能集成互聯(lián)系統(tǒng)具備溫度檢測、光照檢測等功能，并能夠根據(jù)外部環(huán)境狀態(tài)的變化自動調(diào)節(jié)分布式光伏、小功率風(fēng)電、蓄電池充放電單元和交直流負荷的運行，以一個統(tǒng)一、整體、可調(diào)節(jié)、友好的節(jié)點形式在電網(wǎng)中表現(xiàn)，解決了新能源發(fā)電接入出力波動等問題。同時電能集成互聯(lián)系統(tǒng)可以與上層能效監(jiān)管平臺和電力信息監(jiān)控平臺實現(xiàn)信息交互，可以根據(jù)電網(wǎng)指令實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)部各發(fā)電、儲電和用電單元協(xié)調(diào)控制，參與電網(wǎng)需求側(cè)響應(yīng)過程，同時電能集成互聯(lián)系統(tǒng)通過DC/AC變換器與電網(wǎng)連接，也可以根據(jù)電網(wǎng)要求承擔(dān)一部分無功補償、改善電能質(zhì)量的作用。
[0008]本發(fā)明分布式電能繼承互聯(lián)系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)存儲單元，能夠記錄大于半年時間周期的溫度、光照、分布式光伏發(fā)電、小功率風(fēng)機發(fā)電、鋰離子電池狀態(tài)、負荷功率等數(shù)據(jù)，可以由筆記本電腦等直接通過USB 口連接讀取數(shù)據(jù)信息，也可以采用SD卡等讀取數(shù)據(jù)信息，根據(jù)環(huán)境、發(fā)電和用電等數(shù)據(jù)，可以進一步分析各部分能耗比重，優(yōu)化電能集成互聯(lián)系統(tǒng)各部分協(xié)調(diào)控制策略。
[0009]本發(fā)明電能集成互聯(lián)系統(tǒng)能夠通過掃描二維碼的方式可以在手機或Pad等終端設(shè)備上對電能集成互聯(lián)系統(tǒng)中各部分運行狀態(tài)進行實時查看，并可以進行簡單控制命令的發(fā)送。
[0010]本專利的有益效果
首先，本發(fā)明電能集成互聯(lián)系統(tǒng)通過對分布式光伏、小功率風(fēng)電單元、鋰離子蓄電池充放電單元和交直流負荷的協(xié)調(diào)控制以一個統(tǒng)一、整體、可調(diào)節(jié)、友好的節(jié)點形式在電網(wǎng)中表現(xiàn)，解決了分布式發(fā)電波動等在電網(wǎng)中應(yīng)用的不利問題，是分布式發(fā)電等在電網(wǎng)中高滲透率接入的一種有效途徑。其次，本發(fā)明電能集成互聯(lián)系統(tǒng)能夠以有線或無線的通信方式實現(xiàn)與電力系統(tǒng)信息平臺交互，可以根據(jù)電網(wǎng)指令在保證系統(tǒng)內(nèi)部負荷穩(wěn)定供電的基礎(chǔ)上參與電能質(zhì)量治理和需求側(cè)響應(yīng)等過程。第三，本發(fā)明電能集成互聯(lián)系統(tǒng)能夠搜集記錄社區(qū)、辦公室、或家庭等一定區(qū)域內(nèi)大于半年時間的溫度、光照等環(huán)境參數(shù)以及分布式發(fā)電和用電負荷等數(shù)據(jù)，可以根據(jù)數(shù)據(jù)進一步分析用戶用電習(xí)慣、各部分能耗比例等，為節(jié)能減排提供數(shù)據(jù)支持。第四，本發(fā)明電能集成互聯(lián)系統(tǒng)針對小型區(qū)域內(nèi)分布式發(fā)電、分布式儲能、交直流負荷的智能控制理念設(shè)計，能夠滿足社區(qū)、辦公室、家庭戶用等多種應(yīng)用場合，具有廣泛的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0011]圖1是電能集成互聯(lián)系統(tǒng)框圖。
[0012]圖1中，K為并網(wǎng)開關(guān)；
PV是光伏池板；
MffT是小型風(fēng)力發(fā)電機；
DL是直流負載；
AL是交流負載。
【具體實施方式】
[0013]如圖1所示，電能集成互聯(lián)系統(tǒng)集成分布式發(fā)電、蓄電池儲能、負荷供電和環(huán)境狀態(tài)檢測等于一體，通過單一節(jié)點與電網(wǎng)連接，通過內(nèi)部各功能單元的協(xié)調(diào)控制實現(xiàn)與電網(wǎng)和負荷的友好互動，并具備系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)儲存和讀取能力。
[0014]電能集成互聯(lián)系統(tǒng)內(nèi)部分布式光伏單元硬件結(jié)構(gòu)采用DC/DC變換器拓撲，分布式光伏單元控制器內(nèi)建靈敏的最大功率點跟蹤算法，分布式光伏單元根據(jù)智能控制平臺指令運行于啟動、停止、最大功率點、功率限制輸出等多種模式。
[0015]電能集成互聯(lián)系統(tǒng)內(nèi)部小功率風(fēng)電單元硬件結(jié)構(gòu)采用AC/DC變換器拓撲，小功率風(fēng)電單元控制器內(nèi)建風(fēng)機穩(wěn)速控制、風(fēng)機失速限流控制等算法，小功率風(fēng)電單元根據(jù)智能控制平臺指令啟動、停止，并運行于穩(wěn)態(tài)、限流等多種模式。
[0016]電能集成互聯(lián)系統(tǒng)內(nèi)部蓄電池充放電單元硬件結(jié)構(gòu)采用DC/DC變換器拓