CN102931722A - 一种分布式供电管理方法及其系统 - Google Patents

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王春
王康
洪婷婷
王友楠
吕雯
李佳佳
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Abstract

本发明公开了一种分布式供电管理方法及其系统，包括供电单元以、蓄电池以及处理单元，供电单元包括若干组太阳能光伏电池、风力发电系统以及柴油发电系统，处理单元获取由太阳能光伏电池以及风力发电系统组成的清洁能源供电系统当前能够提供的电能、蓄电池的剩余容量和负载所需电量的数据；并计算当前的净负载，根据净负载值和蓄电池的剩余容量,处理单元判定由清洁能源提供的电能或/和蓄电池对负载进行供电；或者，由内燃机发电系统对对负载进行供电。这样，不仅避免清洁能源或蓄电池剩余能量不足而断电，或清洁能源提供的能量太大而对负载造成损害的问题，还可以避免蓄电池过充电、过放电，减小蓄电池的使用寿命，提高了清洁能源的利用效率。

Description

一种分布式供电管理方法及其系统
技术领域
本发明涉及供电系统能源管理技术，更具体地说，是涉及一种分布式供电管理方法及其系统。
背景技术
采用新型能源以逐渐减少和替代化石燃料的使用，是保护生态环境和走经济可持续发展道路的重大措施。新型能源既是近期重要的能源补充，又是未来能源结构的基础，但是大多数新能源受到气候条件的限制较大，存在能量密度低、电力供应不稳定、不连续等缺点，已经无法满足特别是像军队、通信基站和交通等特殊用户的需求。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种分布式供电管理方法及其系统。
为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
根据本发明的一方面，提供了一种分布式供电管理方法，该分布式供电管理方法的具体步骤为：
A．处理单元获取由太阳能光伏电池以及风力发电系统组成的清洁能源供电系统当前能够提供的电能、蓄电池的剩余容量和负载所需电量的数据；
B．处理单元计算当前的净负载，所述净负载ΔP的计算公式为：
ΔP＝(PPV+PW)-PL，
其中，Ppv表示各组太阳能光伏电池输出功率的总和，Pw表示风力发电系统的输出功率，PL表示负载所需的功耗；
C．根据净负载值和蓄电池的剩余容量,处理单元判定由清洁能源提供的电能或/和蓄电池对负载进行供电；
或者，由内燃机发电系统对对负载进行供电。
所述步骤C中的净负载值大于0时，判断所述蓄电池的剩余容量是否小于预设的最大蓄电池容量阈值；
若是，由清洁能源供电系统对负载进行供电，清洁能源供电系统还要对蓄电池充电，直至蓄电池的容量达到最大蓄电池容量阈值；
否则，关闭清洁能源供电系统中相对应的若干组太阳能光伏电池，使得清洁能源供电系统所能提供的电能与负载所需的功耗相匹配，并对负载进行供电。
所述步骤C中的净负载值等于0时，判断所述蓄电池的剩余容量是否大于预设的最小蓄电池容量阈值；
若是，由清洁能源供电系统对负载进行供电，蓄电池提供稳定直流母线所需的电量；
否则，由内燃机发电系统对负载进行供电，同时，清洁能源供电系统对蓄电池充电，直至蓄电池的容量达到最大蓄电池容量阈值。
所述步骤C中的净负载值小于0时，判断所述蓄电池的剩余容量是否小于预设的最小蓄电池容量阈值；
若是，由内燃机发电系统对负载进行供电，同时，清洁能源供电系统对蓄电池充电，直至蓄电池的容量达到最大蓄电池容量阈值；
否则，由蓄电池给对负载进行供电，同时，清洁能源供电系统对蓄电池充电。
根据本发明的另一方面，还提供了一种分布式供电管理系统，包括供电单元以及储能单元，所述供电单元包括若干组太阳能光伏电池、风力发电系统以及柴油发电系统，每组太阳能光伏电池、风力发电系统以及柴油发电系统分别通过相应的数据采集单元与处理单元相连；每组太阳能光伏电池还分别通过相应的太阳能控制单元与直流母线相连；所述风力发电系统依次通过整流器以及直流控制器与直流母线相连；所述柴油发电系统依次通过整流器以及直流控制器与直流母线相连；
与太阳能光伏电池相连的各个太阳能控制单元，把每组太阳能光伏电池发出的电压升高至310V，再与直流母线相连，可以对单个光伏电池进行单独管理控制；
与整流器相连的各个直流控制器，把整流后的电压稳定在310V，再与直流母线相连；
所述储能单元为蓄电池，由多个蓄电池串联组成的，满容量时的直流电压为310V，这样，所述蓄电池通过数据采集单元与处理单元相连；所述蓄电池还通过蓄电池控制单元与直流母线相连；
所述直流母线通过输出单元，把310V的直流电压变换为220V的交流电压对负载供电；所述负载还通过数据采集单元与处理单元相连；
所述处理单元还分别与太阳能控制单元、直流控制器以及蓄电池控制单元相连。
所述蓄电池控制单元包括连接开关以及切换开关，所述连接开关的一端与直流母线相连，另一端与储能单元相连；
所述切换开关的动触点与输出单元相连，切换开关的第一定触点与直流母线相连，切换开关的第二定触点与储能单元相连。
与现有技术相比，采用本发明的一种分布式供电管理方法及其系统，能够根据净负载值和蓄电池的剩余容量，进行相应的处理，不仅避免清洁能源或蓄电池剩余能量不足而造成断电，清洁能源提供的能量太大而对负载造成损害的问题，还可以避免蓄电池过充电、过放电，减小蓄电池的使用寿命，提高了清洁能源的利用效率，缓解环境污染严重和能源短缺的危机，给用户提供稳定可靠的电源。
附图说明
图1是本发明的一种分布式供电管理方法的流程示意图；
图2是图1步骤13以及步骤14的流程示意图；
图3为本发明的一种分布式供电管理系统的原理示意图；
图4为图3中的供电单元的原理示意图；
图5为图3中的蓄电池控制单元的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
请参阅图1、图2所示的一种分布式供电管理方法，该分布式供电管理方法的具体步骤为：
11．处理单元获取由太阳能光伏电池以及风力发电系统组成的清洁能源供电系统当前能够提供的电能、蓄电池的剩余容量和负载所需电量的数据；
12．处理单元计算当前的净负载，所述净负载ΔP的计算公式为：
ΔP＝(PPV+PW)-PL，
其中，Ppv表示各组太阳能光伏电池输出功率的总和，Pw表示风力发电系统的输出功率，PL表示负载所需的功耗；
13、14．根据净负载值和蓄电池的剩余容量,处理单元判定由清洁能源提供的电能或/和蓄电池对负载进行供电；
或者，由内燃机发电系统对对负载进行供电。
所述步骤13中的净负载值大于0时，判断所述蓄电池的剩余容量是否小于预设的最大蓄电池容量阈值；
若是，由清洁能源供电系统对负载进行供电，清洁能源供电系统还要对蓄电池充电，直至蓄电池的容量达到最大蓄电池容量阈值；
否则，关闭清洁能源供电系统中相对应的若干组太阳能光伏电池，使得清洁能源供电系统所能提供的电能与负载所需的功耗相匹配，并对负载进行供电。
所述步骤13中的净负载值等于0时，判断所述蓄电池的剩余容量是否大于预设的最小蓄电池容量阈值；
若是，由清洁能源供电系统对负载进行供电，蓄电池提供稳定直流母线所需的电量；
否则，由内燃机发电系统对负载进行供电，同时，清洁能源供电系统对蓄电池充电，直至蓄电池的容量达到最大蓄电池容量阈值。
所述步骤13中的净负载值小于0时，判断所述蓄电池的剩余容量是否小于预设的最小蓄电池容量阈值；
若是，由内燃机发电系统对负载进行供电，同时，清洁能源供电系统对蓄电池充电，直至蓄电池的容量达到最大蓄电池容量阈值；
否则，由蓄电池给对负载进行供电，同时，清洁能源供电系统对蓄电池充电。
再请参阅图3所示的一种分布式供电管理系统，包括：
供电单元41，包括图4所示的若干组太阳能光伏电池41a1、41a2至41an，风力发电系统41b以及柴油发电系统41c，用于给负载提供电能；
其中，太阳能光伏电池41a1，太阳能光伏电池41a2，…太阳能光伏电池41an，用来将太阳能转化为电能，每块光伏电池后都连接有一个太阳能控制单元，把每块光伏电池发出的电压升高至310V，再与直流母线相连，可以对单个光伏电池进行单独管理控制；
风力发电系统41b，用来将风能转化为电能，风力发电系统发出的电能是交流的，需要先经过整流器，再通过直流控制器，将整流后的电压稳定在310V，再与直流母线连接；
内燃机41c，用来将柴油转化为电能，作为清洁能源的补充能源，提高了整个供电系统的可靠性。内燃机发电系统发出的电能是交流的，需要先经过整流器，再通过直流控制器，将整流后的电压稳定在310V，再与直流母线连接。
储能单元42为蓄电池，是由多个蓄电池串联组成的，满容量时的直流电压为310V，用于储存多余的清洁能源，供负载用电以及稳定直流母线的电压。
控制单元431，包括太阳能控制单元以及直流控制器，用来控制供电单元中单组太阳能光伏电池、风力发电系统以及柴油发电系统与直流母线之间的连接，供电单元与直流母线之间的能量流动是单向的；
与太阳能光伏电池相连的各个太阳能控制单元，把每组太阳能光伏电池发出的电压升高至310V，再与直流母线相连，可以对单个光伏电池进行单独管理控制。
与整流器相连的各个直流控制器，把整流后的电压稳定在310V，再与直流母线相连。
蓄电池控制单元432，用来控制蓄电池与直流母线之间的连接，控制储能单元的充放电，储能单元与直流母线之间的能量流动是双向的；
输出单元44，用来将直流母线上的直流电压转换成交流电压；
负载单元45，交流负载；
数据采集单元461，用来采集负载单元的功率；
直流母线通过输出单元44，把310V的直流电压变换为220V的交流电压对负载供电；负载还通过数据采集单元461与处理单元47相连；
数据采集单元462，用来采集单组太阳能光伏电池的输出功率以及风力发电系统的输出功率；
数据采集单元463，用来采集当前蓄电池的剩余容量；
处理单元47，用来处理所述采集的数据，计算净负载，根据净负载值和蓄电池的剩余容量，进行相应处理：发送命令给控制单元431和控制单元432。
再请参见图5所示的蓄电池控制单元432包括连接开关432a以及切换开关432b，
连接开关432a，用来控制给储能单元42充电；
切换开关432b，用来控制储能单元42放电；
当连接开关432a闭合，切换开关432b的a，b端接通时，供电单元除了给负载提供电能以外还要给储能单元充电，步骤d2；
当连接开关432a闭合，切换开关432b的动触点a，第二定触点c接通时，供电单元和储能单元一起给负载供电；
当连接开关432a断开，切换开关432b的动触点a，第一定触点b接通时，供电单元给负载供电；
当连接开关432a断开，切换开关432b的动触点a，第二定触点c接通时，储能单元给负载供电。
本发明通过供电单元中的供电子单元如单组太阳能光伏电池、风力发电系统以及内燃机发电系统，分别通过与各太阳能光伏电池相连的独立的太阳能控制单元、与风力发电系统相连的直流控制器、与内燃机发电系统相连的直流控制器，把供电单元中的各个供电子单元的输出电压升压至310V，与直流母线相连，这样可以对各个供电单元进行单独管理控制，再将直流母线上的310V直流电压变换为220V交流电压对负载供电；储能单元是由多个蓄电池串联组成的，储能单元通过连接开关和切换开关分别与直流母线和负载相连，满容量时的直流电压为310V。
需要指出的是，本发明所述的分布式供电管理方法与本发明所述的分布式供电管理系统在原理和实现过程上是相同或类似的，故其重复部分在此不再赘述。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的目的，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (6)

1.一种分布式供电管理方法，其特征在于：
该分布式供电管理方法的具体步骤为：
A．处理单元获取由太阳能光伏电池以及风力发电系统组成的清洁能源供电系统当前能够提供的电能、蓄电池的剩余容量和负载所需电量的数据；
B．处理单元计算当前的净负载，所述净负载ΔP的计算公式为：
ΔP＝(PPV+PW)-PL，
其中，Ppv表示各组太阳能光伏电池输出功率的总和，Pw表示风力发电系统的输出功率，PL表示负载所需的功耗；
C．根据净负载值和蓄电池的剩余容量,处理单元判定由清洁能源提供的电能或/和蓄电池对负载进行供电；
或者，由内燃机发电系统对对负载进行供电。
2.根据权利要求1所述的分布式供电管理方法，其特征在于：
所述步骤C中的净负载值大于0时，判断所述蓄电池的剩余容量是否小于预设的最大蓄电池容量阈值；
若是，由清洁能源供电系统对负载进行供电，清洁能源供电系统还要对蓄电池充电，直至蓄电池的容量达到最大蓄电池容量阈值；
否则，关闭清洁能源供电系统中相对应的若干组太阳能光伏电池，使得清洁能源供电系统所能提供的电能与负载所需的功耗相匹配，并对负载进行供电。
3.根据权利要求1所述的分布式供电管理方法，其特征在于：
所述步骤C中的净负载值等于0时，判断所述蓄电池的剩余容量是否大于预设的最小蓄电池容量阈值；
若是，由清洁能源供电系统对负载进行供电，蓄电池提供稳定直流母线所需的电量；
否则，由内燃机发电系统对负载进行供电，同时，清洁能源供电系统对蓄电池充电，直至蓄电池的容量达到最大蓄电池容量阈值。
4.根据权利要求1所述的分布式供电管理方法，其特征在于：
所述步骤C中的净负载值小于0时，判断所述蓄电池的剩余容量是否小于预设的最小蓄电池容量阈值；
若是，由内燃机发电系统对负载进行供电，同时，清洁能源供电系统对蓄电池充电，直至蓄电池的容量达到最大蓄电池容量阈值；
否则，由蓄电池给对负载进行供电，同时，清洁能源供电系统对蓄电池充电。
5.一种分布式供电管理系统，其特征在于：
包括供电单元以及储能单元，所述供电单元包括若干组太阳能光伏电池、风力发电系统以及柴油发电系统，每组太阳能光伏电池、风力发电系统以及柴油发电系统分别通过相应的数据采集单元与处理单元相连；每组太阳能光伏电池还分别通过相应的太阳能控制单元与直流母线相连；所述风力发电系统依次通过整流器以及直流控制器与直流母线相连；所述柴油发电系统依次通过整流器以及直流控制器与直流母线相连；
所述储能单元为蓄电池，所述蓄电池通过数据采集单元与处理单元相连；所述蓄电池还通过蓄电池控制单元与直流母线相连；
所述直流母线通过输出单元对负载供电；所述负载还通过数据采集单元与处理单元相连；
所述处理单元还分别与太阳能控制单元、直流控制器以及蓄电池控制单元相连。
6.根据权利要求5所述的分布式供电管理系统，其特征在于：
所述蓄电池控制单元包括连接开关以及切换开关，所述连接开关的一端与直流母线相连，另一端与储能单元相连；
所述切换开关的动触点与输出单元相连，切换开关的第一定触点与直流母线相连，切换开关的第二定触点与储能单元相连。
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