CN102593949B - 用户侧调峰蓄电供电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于蓄电、供电技术领域，具体涉及一种用户侧调峰蓄电供电系统与方法。用户侧调峰蓄电供电系统由调峰供电调控器1、监测器2、电控开关3、充电器4、逆变器5、蓄电池组6、输入端口7、输出端口8以及远程监控器9构成；能够实现离网方式使用，而且经济高效、便于推广，也可以并网方式应用，实现安全受控，做到供电、用电双向监测计量和良性共享，对电网调峰积极有效，环保节能，降低社会资源的占用和浪费，对电网不但不会产生不良影响，而且还可在受控电网的情况下进行并网供电，提高电网的黑启动能力，改善电网的鲁棒性。

Description

用户侧调峰蓄电供电系统
技术领域
本发明属于蓄电、供电技术领域，具体涉及一种用户侧调峰蓄电供电系统。
技术背景
2010-10-27能源观察网发表了题为《智能电网与未来能源》文章指出：“传统电网(或称电力系统)是以“发电、输电、配电和用电”这种单一流向的供电模式，以电能的生产和使用为基本目标，是工业化社会中电力大量生产和大量消费的基础，也是工业经济规模效益的具体体现。在电力规划和设计时，更多地从电力负荷需求和一次能源生产出发，研究和确定电源点、输电路径、送电容量和电压等级，以及网架结构等内容，很少考虑需求侧的能源利用问题。在整个能源生产、供给，直到终端用户消费的过程中，有56.2％的能源被浪费，而仅在电力生产过程中就有平均68.8％的能源损失，电力传输和分配过程中还有约5％的能源损失。”
在日常实践中，电力部门和用户之间目前采用的是协议供电和用电，不论是电力部门还是用户，就协议约定而言，对于用户用电总量相对固定，限定用户允许的最大用电量，对于企业用户来说，是在开户时用户事先申请并与电力供电公司签定协议，用户按约定购电或用电，即电网系统的供电公司为用户协议配电，以配电站或配电室形式固定电量供电给用户，所以用户为了确保自己有足够的用电量，在考虑配电规划时以最大峰期用电量加安全余量作为用电基数，用户按此用电基数进行配电设施的建设和投资，并按此交纳基本电价款，实际大部分企业大部分时间按配电额度平均用电不足50％，甚至不足30％，不仅大量浪费资源与投资，而且加大了电网峰谷电不平衡给电网配电调度管理造成更多不定因素，电力部门要按协议保留供电能力，而用户大部分时间又只用一部分，使资源大大浪费，虽然从商业角度，电力部门通过基本电价回收了资源占用费，但浪费对用户和社会都是一种损害。为了减少资源浪费，提高发电效率，增强电网安全性和可靠性，各国都在大力推进智能电网建设与技术发展。现有技术，是由电力系统供电公司通过计划调配、限电停电、调峰蓄电和峰谷电梯级电价，进行调节和平衡供电和用电；鼓励和实施在谷价电时段存储电能，峰价电时段转换为供电电能使用的蓄电、调峰供电方式。为了实现更好的解决方案，电力部门和工程技术人员也不断研究，提出相应的技术方案。中国专利公开的申请号为200810071758.9《电储能、电力调峰运行方法及装置》提出了电蓄能方式改善抽水蓄能等传统电网的蓄能方式，其技术方案与传统方式没有实质性变化，仍然采用电网侧方式，只是电蓄能和水蓄能等方法利用的蓄电载体不同，其原理与方法均采用电网侧供电方式的应用，即：如该公开专利的权利要求1所述，“一种电储能、电力调峰运行方法，它是采用电力电子技术来实现的，由兆瓦级双向变换器、大容量储能单元、监控单元三部分组成；监控单元将市电和电池采样信号送微处理器处理，产生n路驱动信号，该n路驱动信号送给兆瓦级双向变换器，控制变换器的工作模式；当电网谷电时段，监控单元产生的n路PWM信号控制变换器工作，使其处于充电状态，将交流电转变为直流电，给储能单元充电；当电网峰电时段，监控单元产生的n路PWM信号控制变换器工作，使其处于逆变状态，变换器将储能单元直流电能转变为交流电，对电网进行放电。”也就是应用在电网侧，采用由蓄电到(放)发电、逆变、并网以及输电和用电的传统电网供电模式。具体说，此技术方案实现的装置，如果作为电网设施来使用，那就回到抽水蓄电的老模式上；如果作为用户装置使用，并网存在严重缺陷，因为对电网来说该装置不能受控于电网，会产生孤岛现象，即电网停电时，蓄电系统并网供电使得电网得到电力，由于蓄电系统是不受电网控制的孤岛形式供电，给电网检修人员和设备设施造成致命伤害，存在巨大安全隐患；该技术方案不仅存在安全隐患，而且并入电网的电能属于无调控管理状态，电网用户无法得知电网是否已经停电，电网用户的负载都可使用相应电能，这对蓄电和用电的用户都存在伤害及不安全的隐患，如果依靠电网进行计量调配与管理，那么电网还要配套庞大的管理系统才能保证蓄电供电用户的用电。
为了使上述缺陷和不良状况得到改善，本发明提出了用户侧调峰蓄电供电系统。由蓄电直接为用户负载供电，同时将部分电能在受控于电网的情况下进行并网调配供电，如图1所示；其改变了现技术如图3所示的利用电网侧方式将蓄电逆变后直接并网，通过电网为用户负载供电的应用模式。
发明内容
本发明提出的用户侧调峰蓄电供电系统，由调峰供电调控器、监测器、电控开关、充电器、逆变器、蓄电池组、输入端口、输出端口以及远程监控器构成；作为离网系统在电网用户电表的用户侧经电力线直接接入输入端口，作为并网系统在电网用户电表的电网侧经电力线通过第一远程监控器接入输入端口，并且由输出端口经电力线通过第二远程监控器与电网连接并网；其特征是进行用电规划和配电设计时，采用蓄电电量大于平均日用电量和安全备用电量之和与最大日用电量其中较大的电量，配电设计的电网协议购电量选定平均日用电量与二分之一最大日用电量其中较小的电量，并将其作为向电网供电部门申请用电量基准电量。
本发明用户侧调峰蓄电供电系统所述调峰供电调控器的特征是，由嵌入式微处理器、存储器、时钟电路、调控信息生成器、I/O驱动电路、通信驱动电路、电源供应器、总线以及操控面板、监测信号接口和标准通信口组成，并通过监测信号接口和标准通信口与相应的监测器和电控开关相连，由嵌入式微处理器根据操控面板和监测信号接口及标准通信口收到的信息，调用预置程序进行分析、判断，由调控信息生成器生成调控指令信息经过通信驱动电路及监测信号接口或标准通信口发送给相应的监测器和电控开关器。
本发明用户侧调峰蓄电供电系统所述监测器的特征是，由微处理器、存储器、时钟电路、模数转换模块、通信驱动电路、I/O驱动电路、电源供应器、监测信息生成器、任务中断请求信号生成器、总线以及传感器、标准通信接口、工作状态指示器和安全保护器组成；传感器实时监测采集电信号参数由模数转换模块转换为数字信号并由微处理器按照预先设置的程序进行相应处理，发现信号异常和按约定报送监测与计量数据信息时，通过监测信息生成器生成约定格式的监测信息及由任务中断请求信号生成器请求通信任务，由通信驱动电路及标准通信接口发出相应信息。
本发明用户侧调峰蓄电供电系统所述远程监控器的特征是，由微处理器、存储器、时钟电路、电控开关电路、标准通信接口、远程通信模块、电源供应器、总线及I/O驱动电路和指示器、安全保护器组成；电网的电力调配管理中心通过通信网与远程通信模块连接，收发信息经微处理器和I/O驱动电路译码后控制电控开关电路，使用户侧调峰蓄电供电系统受控于电网，并且标准通信接口与调峰供电调控器相连，实现用户侧调峰蓄电供电系统与电网的信息交互，也可以为未来的智能电网实行全面用户侧管理打下坚实基础。
通过本发明提出的用户侧调峰蓄电供电系统，特征是在用户进行用电规划和配电设计时，采用蓄电电量大于平均日用电量和安全备用电量之和与最大日用电量其中较大的电量，配电设计的电网协议购电量选定平均日用电量与二分之一最大日用电量其中较小的电量，并将其作为向电网供电部门申请用电量基准电量；这样可以大大节省配电资源与投资，节省用电成本。
本发明的技术方案既解决了合理有效的蓄电调峰，减少资源浪费，又可以受控实现安全并网，还能够实现用户侧梯级用电的离网孤岛系统。其有益效果是：
1.用户可以合理进行用电规划，节省配电资源与投资，减少电网规模的虚增，使电网及配电资源的规划和投入接近实用需求达到精确管理；减少资源占用，降低电网压力，节省投资、提高资源利用率，减少资源闲置与浪费。
2.提高经济效益，减少配电和用电付费，减少峰价电使用，有效利用调峰低谷电，节省用电成本，缓解电网调峰压力，提高电网发电与用电的调配和平衡能力。
3.可以实现离网方式使用，而且经济高效、便于推广，也可以并网方式应用，实现安全受控，做到供电、用电双向监测计量和良性共享，对电网调峰积极有效，环保节能，降低社会资源的占用和浪费，对电网不但不会产生不良影响，而且还可在受控电网的情况下进行并网供电，提高电网的黑启动能力，改善电网的鲁棒性。
4.有利于安全、可靠和应急用电，不受常规限停电影响，保证突发事件时，可以应急供电，同时，突发事件发生时，电网可将千万个用户单位的部分蓄电进行调配，确保有关重要用电部门的应急供电。
附图说明
图1为本发明应用方式之一共享方式并网系统；
图2为本发明应用方式之二用户独立使用方式离网系统；
图3为现有技术应用方式--直接并网；
图4为用户侧调峰蓄电供电系统原理示意框图；
图5为调峰供电调控器功能原理框图；
图6为监测器功能原理示意图；
图7为远程监控器功能原理示意图。
具体实施方式
作为实施例子，结合附图对用户侧调峰蓄电供电系统给予说明，但是，本发明的技术与方案不限于本实施例子给出的内容。
本发明具体实施方式结合附图说明如下，现有技术从实质上都是电网侧并网系统如图3所示，对电网来说该方式不能受控于电网，存在安全隐患；本发明提出的用户侧调峰蓄电供电系统，具有两种应用方式，其一，并网方式如图1所示，采用用户侧方式由蓄电系统以直流和交流两种电能直接为用户负载供电，同时将部分电能在受控于电网的情况下通过进行远程监控器9并网调配供电；其二，离网方式如图2所示，系统输出不与电网相连，采用用户侧方式由蓄电系统以直流和交流两种电能直接为用户负载供电。
用户侧调峰蓄电供电系统的实现是由调峰供电调控器(1)、监测器(2)、电控开关(3)、充电器(4)、逆变器(5)、蓄电池组(6)、输入端口(7)、输出端口(8)以及远程监控器(91、92)构成；调峰供电调控器(1)根据监测器(2)发出的电参数信号和时钟参数，按预置程序和约定参数进行分析判断生成控制指令，通过控制相应的电控开关(3)实现合理的充电蓄电和逆变供电的最佳调配。作为离网系统在电网用户电表的用户侧经电力线直接接入输入端口(7)，作为并网系统在电网用户电表的电网侧经电力线通过第一远程监控器(91)接入输入端口(7)，并且由输出端口(8)经电力线通过第二远程监控器(92)与电网连接并网，在电网停电时，电网调配管理中心通过第一远程监控器(91)关断并网供电用户的输入电力线，通过第二远程监控器(92)接通并网供电用户的输出电力线，并且通过第一远程监控器(91)接通相应电网电用户的输入电力线将调配上网的电力供给特别需要的用户，以此实现受控与电网的安全并网供电。
本发明用户侧调峰蓄电供电系统所述调峰供电调控器(1)是由嵌入式微处理器(11)、存储器(12)、时钟电路(13)、调控信息生成器(14)、I/O驱动电路(15)、通信驱动电路(16)、电源供应器(17)、总线(18)以及操控面板(151)，监测信号接口(152)和标准通信口(161)组成，并通过监测信号接口(152)和标准通信口(161)与相应的监测器(2)和电控开关(3)及远程监控器(9)相连；嵌入式微处理器(11)根据操控面板(151)和监测信号接口(152)及标准通信口(161)收到的信息，调用预置程序进行分析、判断，由调控信息生成器(14)生成调控指令信息经过通信驱动电路(16)及监测信号接口(152)以及标准通信口(161)发送给相应的监测器(2)和电控开关器(3)。
为了使系统具有安全保护功能和电参数监测计量能力，本发明用户侧调峰蓄电供电系统设计了监测器(2)，其特征是，由微处理器(21)、存储器(22)、时钟电路(23)、模数转换模块(24)、通信驱动电路(25)、I/O驱动电路(26)、电源供应器(27)、监测信息生成器(28)、任务中断请求信号生成器(29)、总线(30)以及传感器(241)、标准通信接口(251)、工作状态指示器(261)和安全保护器(262)组成；传感器(241)实时监测采集电信号参数由模数转换模块(24)转换为数字信号并由微处理器(21)按照预先设置的程序进行相应处理，发现信号异常和按约定报送监测及计量数据信息时，通过监测信息生成器(28)生成约定格式的监测信息及由任务中断请求信号生成器(29)请求通信任务，由通信驱动电路(25)及标准通信接口(251)发出相应信息。
本发明用户侧调峰蓄电供电系统为了实现受控并网的功能，设计了远程监控器(9)，其特征是由微处理器(901)、存储器(902)、时钟电路(903)、电控开关电路(904)、标准通信接口(905)、远程通信模块(906)、电源供应器(907)、总线(908)及I/O驱动电路(910)和指示器(911)、安全保护器(912)组成；电网的电力调配管理中心通过专用及公共通信网与远程通信模块(906)连接，本例采用移动通信网定制的专用的无线收发模块，以专用格式收发数字信息，经微处理器(901)和I/O驱动电路(910)译码后控制电控开关电路(904)，使用户侧调峰蓄电供电系统受控于电网，并且标准通信接口(905)与智能调控器(1)相连，实现用户侧调峰蓄电供电系统与电网的信息交互，也可为未来的智能电网实行全面用户侧管理打下坚实基础。
通过本发明提出的用户侧调峰蓄电供电系统，其特征是进行用电规划和配电设计时，采用蓄电电量大于平均日用电量和安全备用电量之和与最大日用电量其中较大的电量，配电设计的电网协议购电量选定平均日用电量与二分之一最大日用电量其中较小的电量，并将其作为向电网供电部门申请用电量基准电量。可以合理进行用电规划，节省配电资源与投资，减少电网规模的虚增，使电网及配电资源的规划和投入接近实用需求达到精确管理，节省投资、提高资源利用率，减少资源闲置与浪费。在进行用电规划和配电设计时，采用蓄电电量大于平均日用电量和安全备用电量之和与最大日用电量其中较大的电量，本例采用安全备用电量为一天平均日用电量，具体用户应根据当地供电情况适实设定，即停电一天时蓄电可以满足平均日用电量的用电需求，而且假定最大日用电量为1.8倍的平均日用电量，所以蓄电能力应该为两天平均日用电量的蓄电能力；配电设计的电网协议购电量选定平均日用电量与二分之一最大日用电量其中较小的电量，并将其作为向电网供电部门申请用电量基准电量，本例为0.9倍平均日用电量并以此作为向电网供电部门申请用电量基准电量；这样可以大大节省配电资源与投资，节省用电成本。

Claims (1)

1.用户侧调峰蓄电供电系统，由调峰供电调控器(1)、监测器(2)、电控开关(3)、充电器(4)、逆变器(5)、蓄电池组(6)、输入端口(7)、输出端口(8)以及远程监控器(91、92)构成；作为离网系统在电网用户电表的用户侧经电力线直接接入输入端口(7)，作为并网系统在电网用户电表的电网侧经电力线通过第一远程监控器(91)接入输入端口(7)，并且由输出端口(8)经电力线通过第二远程监控器(92)与电网连接并网；特征是进行用电规划和配电设计时，采用蓄电电量大于平均日用电量和安全备用电量之和与最大日用电量其中较大的电量，配电设计的电网协议购电量选定平均日用电量与二分之一最大日用电量其中较小的电量，并将其作为向电网供电部门申请用电量基准电量。
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