CN104600751A - 新能源发电装置并网接入系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新能源发电装置并网接入系统，包括新能源发电装置，新能源发电装置通过母线连接有负载并为负载供电，母线通过主断路器连接有外部电网，外部电网的输入端设有电网电压传感器，母线上设有母线电压传感器，电网电压传感器和母线电压传感器均连接至中央处理单元，中央处理单元还通过主控制器控制模块与主断路器连接。本发明可以灵活控制负荷、瓦斯发电、光伏发电支路，实现并网运行和转供运行等方式，与电网同步时，采用晶闸管作为并网器件，保障了同步并网的低冲击和高可靠性，具备功率考核模式，一方面避免因并网运行功率因数过低导致的罚款，另一方面依据实际情况尽量利用光伏发电供电，提高能源利用效率，节能减排。
Description
技术领域
本发明属于新能源发电技术领域，涉及一种新能源发电装置并网接入系统。
背景技术
煤矿瓦斯是指储集在煤层中的非常规天然气，主要成分是甲烷，煤矿瓦斯分高浓度(指浓度大于30％)瓦斯与低浓度(指浓度低于30％)。煤矿作业时瓦斯涌出量较高，遇火很容易引起瓦斯爆炸，威胁煤矿的人身和财产安全，在采煤过程中，为了保证矿井的安全生产，大量的煤矿瓦斯排放到大气中，成为主要的工业排放温室气体之一，加剧大气环境污染；另一方面，从能源综合利用角度而言，煤矿瓦斯是一种可利用气体，不加使用的排放也将白白浪费大量的优质能源。瓦斯发电机组可以充分利用煤矿瓦斯，在减少瓦斯气体排放量、降低环境污染的同时又实现了能源的综合利用，是一种环保、节能的发电形式，可以积极推进清洁生产能源发展，实现采煤采气发电一体化过程，有效提高安全生产水平。
随着社会经济的快速发展，化石能源等非可再生能源日益短缺，太阳能发电应用也越来越广泛，这种清洁可再生能源发电形式主要包括光伏发电和太阳能热发电等形式。在能源综合利用与环境保护需求日益强烈的大环境下，瓦斯发电机组接入光伏发电装置，将具有广阔的发展与应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种新能源发电装置并网接入系统，填补了现有技术中没有新能源发电装置并网接入系统的空白。
本发明所采用的技术方案是，包括新能源发电装置，新能源发电装置通过母线连接有负载并为负载供电，母线通过主断路器连接有外部电网，外部电网的输入端设有电网电压传感器，母线上设有母线电压传感器，电网电压传感器和母线电压传感器均连接至中央处理单元，中央处理单元还通过主控制器控制模块与主断路器连接，
其中，电网电压传感器用于采集外部电网电压，母线电压传感器用于采集母线电压；中央处理单元用于接收电网电压和母线电压，并根据电网电压和母线电压的比较结果，通过控制主断路器的断开与闭合来控制外部电网的接入与否。
进一步的，主断路器旁并联设置有晶闸管，中央处理单元通过晶闸管控制模块与晶闸管连接，中央处理单元通过晶闸管控制模块来控制晶闸管的断开与连接。
进一步的，负载包括一般负载和重要负载，一般负载通过一般负载支路断路器连接至母线，重要负载通过第一重要负载支路断路器连接至母线，中央处理单元连接有一般负载支路断路器控制模块来控制一般负载支路断路器的断开与闭合，中央处理单元连接有第一重要负载支路断路器控制模块来控制第一重要负载支路断路器的断开与闭合。
进一步的，新能源发电装置包括瓦斯发电机组和/或光伏发电机组。
进一步的，瓦斯发电机组依次通过瓦斯发电支路断路器、转供支路断路器连接至母线来为一般负载和重要负载供电，中央处理单元连接有瓦斯发电支路断路器控制模块来控制瓦斯发电支路断路器的断开与闭合，中央处理单元连接有转供支路断路器控制模块来控制转供支路断路器的断开与闭合。
进一步的，瓦斯发电支路断路器通过第二重要负载支路断路器连接至重要负载来为重要负载供电，中央处理单元连接有第二重要负载支路断路器控制模块来控制第二重要负载支路断路器的断开与闭合。
进一步的，光伏发电机组依次通过光伏发电支路断路器和转供支路断路器连接至母线用于为一般负载和重要负载供电，光伏发电支路断路器还通过第二重要负载支路断路器连接至重要负载，中央处理单元连接有光伏发电支路断路器控制模块来控制光伏发电支路断路器的断开与闭合。
进一步的，外部电网的输入端设有并网电流传感器并连接至中央处理单元。
进一步的，中央处理单元的输出端连接有用于在母线电压不符合并网要求时发出警告信号的告警模块和用于广播警告信号的通信模块。
进一步的，中央处理单元的输出端还连接有用于显示并网接入信息的人机交互模块。
本发明的有益效果是，1)可以灵活控制负荷、瓦斯发电、光伏发电等支路，实现并网运行和转供运行等方式，可以保证各种工况下重要负荷的不间断供电；
2)与电网同步时，由于采用晶闸管作为并网器件，其工作特性保障了同步并网的低冲击和高可靠性；
3)具备功率考核模式，在瓦斯发电机组利用最大化的基础上，一方面避免因并网运行功率因数过低导致的罚款，另一方面依据实际情况尽量利用光伏发电供电，提高能源利用效率，节能减排。
附图说明
图1是本发明新能源发电装置并网接入系统的结构示意图。
图中，1.并网电流传感器，2.电网电压传感器，3.晶闸管，4.主断路器，5.母线电压传感器，6.一般负载支路断路器，7.第一重要负载支路断路器，8.转供支路断路器，9.第二重要负载支路断路器，10.瓦斯发电支路断路器，11.光伏发电支路断路器，12.瓦斯发电机组，13.光伏发电机组，14.晶闸管控制模块，15.主控制器控制模块，16.一般负载支路断路器控制模块，17.转供支路断路器控制模块，18.第一重要负载支路断路器控制模块，19.中央处理单元，20.光伏发电支路断路器控制模块，21.瓦斯发电支路断路器控制模块，22.第二重要负载支路断路器控制模块，23.告警模块，24.通信模块，25.人机交互模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供了一种新能源发电装置并网接入系统，参见图1，包括新能源发电装置，新能源发电装置通过母线连接有负载并为负载供电，母线通过主断路器4连接有外部电网，外部电网的输入端设有电网电压传感器2，母线上设有母线电压传感器5，电网电压传感器2和母线电压传感器5均连接至中央处理单元19，中央处理单元19还通过主控制器控制模块15与主断路器4连接，
其中，电网电压传感器2用于采集外部电网电压，母线电压传感器5用于采集母线电压；中央处理单元19用于接收电网电压和母线电压，并根据电网电压和母线电压的比较结果，通过控制主断路器4的断开与闭合来控制外部电网的接入与否。
通过电网电压和母线电压发送至中央处理单元19，比较之后由中央处理单元19来控制新能源发电装置和外部电网的接入与断开方式。
主断路器4旁并联设置有晶闸管3，中央处理单元19通过晶闸管控制模块14与晶闸管3连接，中央处理单元19通过晶闸管控制模块14来控制晶闸管3的断开与连接。与电网同步时，由于采用晶闸管作为并网器件，其工作特性保障了同步并网的低冲击和高可靠性。
负载包括一般负载和重要负载，一般负载通过一般负载支路断路器6连接至母线，重要负载通过第一重要负载支路断路器7连接至母线，中央处理单元19连接有一般负载支路断路器控制模块16来控制一般负载支路断路器6的断开与闭合，中央处理单元19连接有第一重要负载支路断路器控制模块18来控制第一重要负载支路断路器7的断开与闭合。
一般负载和重要负载均由中央处理单元19来控制其是否接入电网，中央处理单元19可根据需要选择接入任意一个或两个负载。
新能源发电装置包括瓦斯发电机组12和/或光伏发电机组13。
瓦斯发电机组12依次通过瓦斯发电支路断路器10、转供支路断路器8连接至母线来为一般负载和重要负载供电，中央处理单元19连接有瓦斯发电支路断路器控制模块21来控制瓦斯发电支路断路器10的断开与闭合，中央处理单元19连接有转供支路断路器控制模块17来控制转供支路断路器8的断开与闭合。
瓦斯发电支路断路器10通过第二重要负载支路断路器9连接至重要负载来为重要负载供电，中央处理单元19连接有第二重要负载支路断路器控制模块22来控制第二重要负载支路断路器9的断开与闭合。当外部电网不满足接入需求时，由瓦斯发电机组12单独为重要负载供电。
光伏发电机组13依次通过光伏发电支路断路器11和转供支路断路器8连接至母线用于为一般负载和重要负载供电，光伏发电支路断路器11还通过第二重要负载支路断路器9连接至重要负载，中央处理单元19连接有光伏发电支路断路器控制模块20来控制光伏发电支路断路器11的断开与闭合。
中央处理单元19根据电网电压与并网电流传感器1采集的并网电流，计算并网点的功率因数，根据具体需要，对光伏发电机组的发电功率可以进行调整。
外部电网的输入端设有并网电流传感器1并连接至中央处理单元19，可以将并网的电流值发送给中央处理单元19，用于判断并网点的功率因数。
中央处理单元19的输出端连接有用于在母线电压不符合并网要求时发出警告信号的告警模块23。告警模块23以声、光等形式显示智能化并网接入装置的故障情况以及异常状态，便于人工维护和检修。
中央处理单元19的输出端连接有用于广播警告信号的通信模块24。通信模块24提供RS-485、RS-232、以太网等形式接口，通过信息网络传输智能化并网接入装置的运行数据。
中央处理单元19的输出端连接有用于显示并网接入信息的人机交互模块25。人机交互模块25提供液晶显示屏和矩阵键盘，对智能化并网接入装置进行参数设置，并可直观观察智能化并网接入装置的运行情况。
中央处理单元19作为本发明新能源发电装置并网接入系统的控制核心，通过电网电压传感器2和母线电压传感器5采集信号并将两者进行比较，进而产生各断路器开通或关断的控制指令；并在母线电压与电网电压尚未同步前产生同步信号，通过告警模块23进行告警，或者通过通信模块24进行广播；并通过并网电流传感器1和电网电压传感器2的输出信号进行计算，获取实时的功率因数，进而调整各断路器开通或关断的控制指令。
一、新能源发电装置并网接入系统的启动及其并网运行：
本发明新能源发电装置并网接入系统在初始状态时，将第一重要负载支路断路器7、转供支路断路器8、瓦斯发电支路断路器10和光伏发电支路断路器11闭合，由中央处理单元19检测电网电压和母线电压，如果无电网电压或电网电压异常，则保持主断路器4的断开状态；如果电网电压正常，则需检测母线电压，
1)当检测出母线无电压时，则将主断路器4和一般负荷支路断路器6均闭合，即进入并网运行；
2)当检测出母线电压符合并网要求时，先闭合晶闸管3，延时5s后再闭合主断路器4，闭合后断开晶闸管3，然后将一般负荷支路断路器6闭合，即进入并网运行；
3)当检测出母线电压不符合并网要求时，则对主断路器4无操作，仍保持主断路器4的断开状态，并发送同步信号给通信模块和告警模块。
二、外部电网故障时由并网运行向转供运行转换：
在整个系统正常运行时，一般负荷支路断路器6、第一重要负荷支路断路器7、转供支路断路器8、瓦斯发电支路断路器10、光伏发电支路断路器11和主断路器4均闭合。当外部电网发生故障，即无电网电压或电网电压异常时，将第二重要负荷支路断路器9闭合，再将主断路器4、转供支路断路器8、一般负荷支路断路器6和第一重要负荷支路断路器7依次断开，即转为由瓦斯发电机组12为重要负荷提供电压支撑，光伏发电机组13提供部分功率支援。
三、电网恢复正常时转供运行向并网运行转换：
当外部电网故障清除后，即电网电压恢复正常后，转供支路断路器8闭合，第一重要负荷支路断路器7闭合，两者闭合后第二重要负荷支路断路器9断开，由中央处理单元19来检测母线电压：
1)当母线电压符合并网要求时，闭合晶闸管3，延时5s后闭合主断路器4，闭合后断开晶闸管3，一般负荷支路断路器6闭合，进入并网运行；
2)当母线电压不符合并网要求时，主断路器4无操作，仍保持断开状态，并发送同步信号给通信模块21和告警模块23。
四、功率考核模式：
在并网运行时，一般负荷支路断路器6、第一重要负荷支路断路器7、转供支路断路器8、瓦斯发电支路断路器10、光伏发电支路断路器11、主断路器4均闭合，当接受调度运行时，中央处理单元19根据电网电压与并网电流传感器1采集的并网电流，计算并网点的功率因数，当逆功率或者电网流入并网点功率较小导致功率因数偏低时，如低于0.8时光伏发电支路断路器11断开，则减少部分发电功率；当功率因数较高时，光伏发电支路断路器11闭合，增加部分发电功率。
Claims (10)
1.新能源发电装置并网接入系统，其特征在于，包括新能源发电装置，所述新能源发电装置通过母线连接有负载并为负载供电，所述母线通过主断路器(4)连接有外部电网，所述外部电网的输入端设有电网电压传感器(2)，所述母线上设有母线电压传感器(5)，所述电网电压传感器(2)和所述母线电压传感器(5)均连接至中央处理单元(19)，所述中央处理单元(19)还通过主控制器控制模块(15)与主断路器(4)连接，
其中，所述电网电压传感器(2)用于采集外部电网电压，所述母线电压传感器(5)用于采集母线电压；所述中央处理单元(19)用于接收所述电网电压和母线电压，并根据所述电网电压和母线电压的比较结果，通过控制主断路器(4)的断开与闭合来控制外部电网的接入与否。
2.如权利要求1所述的一种新能源发电装置并网接入系统，其特征在于，所述主断路器(4)旁并联设置有晶闸管(3)，所述中央处理单元(19)通过晶闸管控制模块(14)与晶闸管(3)连接，所述中央处理单元(19)通过晶闸管控制模块(14)来控制晶闸管(3)的断开与连接。
3.如权利要求1或2所述的一种新能源发电装置并网接入系统，其特征在于，所述负载包括一般负载和重要负载，所述一般负载通过一般负载支路断路器(6)连接至母线，所述重要负载通过第一重要负载支路断路器(7)连接至母线，所述中央处理单元(19)连接有一般负载支路断路器控制模块(16)来控制一般负载支路断路器(6)的断开与闭合，所述中央处理单元(19)连接有第一重要负载支路断路器控制模块(18)来控制第一重要负载支路断路器(7)的断开与闭合。
4.如权利要求1或2所述的一种新能源发电装置并网接入系统，其特征在于，所述新能源发电装置包括瓦斯发电机组(12)和/或光伏发电机组(13)。
5.如权利要求4所述的一种新能源发电装置并网接入系统，其特征在于，所述瓦斯发电机组(12)依次通过瓦斯发电支路断路器(10)、转供支路断路器(8)连接至母线来为一般负载和重要负载供电，所述中央处理单元(19)连接有瓦斯发电支路断路器控制模块(21)来控制瓦斯发电支路断路器(10)的断开与闭合，所述中央处理单元(19)连接有转供支路断路器控制模块(17)来控制转供支路断路器(8)的断开与闭合。
6.如权利要求5所述的一种新能源发电装置并网接入系统，其特征在于，所述瓦斯发电支路断路器(10)通过第二重要负载支路断路器(9)连接至重要负载来为重要负载供电，所述中央处理单元(19)连接有第二重要负载支路断路器控制模块(22)来控制第二重要负载支路断路器(9)的断开与闭合。
7.如权利要求4所述的一种新能源发电装置并网接入系统，其特征在于，所述光伏发电机组(13)依次通过光伏发电支路断路器(11)和转供支路断路器(8)连接至母线用于为一般负载和重要负载供电，所述光伏发电支路断路器(11)还通过第二重要负载支路断路器(9)连接至重要负载，所述中央处理单元(19)连接有光伏发电支路断路器控制模块(20)来控制光伏发电支路断路器(11)的断开与闭合。
8.如权利要求1或2所述的一种新能源发电装置并网接入系统，其特征在于，所述外部电网的输入端设有并网电流传感器(1)并连接至中央处理单元(19)。
9.如权利要求1或2所述的一种新能源发电装置并网接入系统，其特征在于，所述中央处理单元(19)的输出端连接有用于在母线电压不符合并网要求时发出警告信号的告警模块(23)和用于广播警告信号的通信模块(24)。
10.如权利要求9所述的一种新能源发电装置并网接入系统，其特征在于，所述中央处理单元(19)的输出端还连接有用于显示并网接入信息的人机交互模块(25)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150506 |