CN107370185A - 一种基于光储燃微电网的并网供电系统 - Google Patents

一种基于光储燃微电网的并网供电系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于光储燃微电网的并网供电系统，用于与具有中压母线的市电网连接并网后向用户端供电，包括：微电网，包括光伏发电单元、燃气轮机发电单元和蓄电池储能单元；市电网接入单元，用于将微电网的电能并网送入市电网；以及控制装置，用于对光伏发电单元、燃气轮机发电单元、蓄电池储能单元和用户端进行监控，其中，光伏发电单元与市电网接入单元的输入端、蓄电池储能单元分别电连接，燃气轮机发电单元与市电网接入单元的输入端、蓄电池储能单元分别电连接，蓄电池储能单元与市电网接入单元的输入端电连接，市电网接入单元的输出端与市电网的中压母线电连接。本发明能够充分地利用新能源，并保证供电系统的稳定性。

Description

一种基于光储燃微电网的并网供电系统
技术领域
本发明涉及供电领域，具体涉及一种基于光储燃微电网的并网供电系统。
背景技术
随着环境污染和能源短缺问题的日益严重，以及传统的大容量集中式供电的缺陷，分布式发电技术受到越来越多人的关注。分布式发电以其独特的优势成为新能源发电行业中一种极具发展潜力的能源利用方式，合理地开发和利用分布式电源已成为改善电网运行经济性与稳定性的重要举措。国内外的许多电力专家和学者认为，将分布式发电系统并入大电网系统运行是一种能有效减少能源消耗、提升电网可靠灵活性的方法，将分布式电源进行并网供电是我国电力工业的未来发展方向。
微电网是一个包含发电、配电、用电为一体的电力网络，由于没有大电网的支撑，系统容量小，电网结构相对薄弱。独立的微电网中包含多种分布式能源以及大量的电力电子设备，其中包含风力发电机，光伏发电设备，储能设备等。风光等可再生能源可以有效地解决能源和环境问题，但是风光等可再生能源发电的随机性波动较大，有时会出现供电功率不足的问题，因此，现有的微电网通常需要与常规的市电电网相互配合使用，使得能够尽量高效地利用清洁能源。
根据供配电系统设计规范，不同的用电单位分为一级、二级、三级用户和一级特负荷。这种粗放型的分级依赖的是定性分级，在微电网并入电网系统进行用电调度时会出现一定的电力浪费。同时，清洁能源的使用以及分布式能源的灵活便利，使得微电网的发展和使用成为主流趋势。因此，如何快速有效地根据用电端的负荷大小，设计一种包含各种分布式能源的微电网并网的供配电系统，对提高实际工程中微电网并网系统的建设效率有着重要意义。
发明内容
针对上述现有技术的缺点或不足，本发明要解决的技术问题是提供一种基于光储燃微电网的并网供电系统，用于与市电网连接并网后向用户端供电。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
本发明提供了一种基于光储燃微电网的并网供电系统，用于与具有中压母线的市电网连接并网后向用户端供电，其特征在于，包括：微电网，包括光伏发电单元、燃气轮机发电单元和蓄电池储能单元；市电网接入单元，用于将微电网的电能并网送入市电网；以及控制装置，用于对光伏发电单元、燃气轮机发电单元、蓄电池储能单元和用户端进行监控，其中，光伏发电单元，用于将太阳能转换为电能，与市电网接入单元的输入端、蓄电池储能单元分别电连接，燃气轮机发电单元，用于将燃气能转换为电能，与市电网接入单元的输入端、蓄电池储能单元分别电连接，蓄电池储能单元，用于存储光伏发电单元和燃气轮机发电单元的电能，与市电网接入单元的输入端电连接，市电网接入单元的输出端与市电网的中压母线电连接。
本发明提供的基于光储燃微电网的并网供电系统，还可以具有这样的特征：其中，光伏发电单元包括依次电连接的光伏板阵列组件、DC/DC升压转换器和第一逆变器，第一逆变器的输出端与市电网接入单元的输入端、蓄电池储能单元分别电连接，光伏板阵列组件，用于将太阳能转换为直流电能，DC/DC升压转换器，用于对光伏板阵列组件输出的直流电升压，第一逆变器，用于将DC/DC升压转换器输出的直流电转换为交流电。
本发明提供的基于光储燃微电网的并网供电系统，还可以具有这样的特征：其中，燃气轮机发电单元包括依次电连接的燃气轮机发电机组、整流器和第二逆变器，第二逆变器的输出端与市电网接入单元的输入端、蓄电池储能单元分别电连接，燃气轮机发电机组，用于将燃气能转换为交流电能，整流器，用于将燃气轮机发电机组输出的交流电整流为直流电，第二逆变器，用于将整流器输出的直流电转换为交流电。
本发明提供的基于光储燃微电网的并网供电系统，还可以具有这样的特征：其中，燃气轮机发电机组包括燃气轮机和与该燃气轮机联轴连接的永磁发电机，燃气轮机，用于将燃料能转换为动能，永磁发电机，用于将燃气轮机输出的动能转换为交流电能，输出端与整流器电连接。
本发明提供的基于光储燃微电网的并网供电系统，还可以具有这样的特征：其中，蓄电池储能单元包括依次电连接的蓄电池、双向DC/DC双向转换器和双向逆变器，双向逆变器的输出端与市电网接入单元的输入端、光伏发电单元和燃气轮机发电单元分别电连接，DC/DC双向转换器，用于直流电的升压或降压，双向逆变器，用于直流电和交流电之间的相互转换。
本发明提供的基于光储燃微电网的并网供电系统，还可以具有这样的特征：其中，市电网接入单元包括相互电连接的隔离开关和变压器，隔离开关的输入端与光伏发电单元、燃气轮机发电单元和蓄电池储能单元分别电连接，变压器的输出端与市电网的中压母线电连接。
本发明提供的基于光储燃微电网的并网供电系统，还可以具有这样的特征：其中，控制装置包括控制模块以及与该控制模块分别通信连接的光伏发电参数采集模块、燃气轮机发电参数采集模块和蓄电池储能参数采集模块，光伏发电参数采集模块，用于检测光伏发电单元的发电功率，燃气轮机发电参数采集模块，用于检测燃气轮机发电单元的发电功率，蓄电池储能参数采集模块，用于检测蓄电池储能单元的剩余电量。
本发明提供的基于光储燃微电网的并网供电系统，还可以具有这样的特征：其中，控制装置还包括用户端参数采集模块，用于检测用户端的负载功率，用户端参数采集模块的输出端与控制模块通信连接。
本发明提供的基于光储燃微电网的并网供电系统，还可以具有这样的特征：其中，微电网还具有微电网母线，光伏发电单元、燃气轮机发电单元和蓄电池储能单元均通过微电网母线与市电网接入单元的输入端电连接。
发明作用与效果
本发明涉及的基于光储燃微电网的并网供电系统，因为设置有由光伏发电单元、燃气轮机发电单元和蓄电池储能单元构成的微电网、市电网接入单元和控制装置，微电网通过市电网接入单元与市电网的中压母线电连接，控制装置包括控制模块以及与控制模块分别通信连接的光伏发电参数采集模块、燃气轮机发电参数采集模块和蓄电池储能参数采集模块，能够根据用户端负载功率的情况，选取适合的微电网内设备并网接入市电网而给用户端供电，从而充分地利用新能源，并保证供电系统的稳定性。
附图说明
图1是本发明的实施例中基于光储燃微电网的并网供电系统的框图；
图2是本发明的实施例中基于光储燃微电网的并网供电系统的simulink仿真图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
图1是本发明的实施例中基于光储燃微电网的并网供电系统的框图；
图2是本发明的实施例中基于光储燃微电网的并网供电系统的simulink仿真图。
如图1和图2所示，一种基于光储燃微电网的并网供电系统100，用于与具有中压母线的市电网200连接并网后向用户端300供电，包括：微电网10、市电网接入单元20和控制装置30。
如图1和图2所示，微电网10包括光伏发电单元11、燃气轮机发电单元12和蓄电池储能单元13。
如图1和2所示，光伏发电单元11用于将太阳能转换为电能，包括依次电连接的光伏板阵列组件11a、DC/DC升压转换器11b和第一逆变器11c。
光伏板阵列组件11a，用于将太阳能转换为直流电能。
DC/DC升压转换器11b，用于对光伏板阵列组件11a输出的直流电升压。
第一逆变器11c，用于将DC/DC升压转换器11b输出的直流电转换为交流电，输出端与市电网接入单元20的输入端、蓄电池储能单元13分别电连接。
如图1和图2所示，燃气轮机发电单元12用于将燃气能转换为电能，包括依次电连接的燃气轮机发电机组、整流器12c和第二逆变器12d。
燃气轮机发电机组用于将燃气能转换为交流电能，包括燃气轮机12a和与该燃气轮机12a联轴连接的永磁发电机12b，永磁发电机12b的输出端与整流器12电连接。
燃气轮机12a，用于将燃料能转换为动能。
永磁发电机12b，用于将燃气轮机12a输出的动能转换为交流电能，具体为：燃气轮机12通过压缩器、能量回收器、燃烧室和动力透平机带动永磁发电机12b发电。
整流器12c，用于将永磁发电机12b输出的交流电整流为直流电。
第二逆变器12d，用于将整流器12c输出的直流电转换为交流电，输出端与市电网接入单元20的输入端、蓄电池储能单元13分别电连接。
如图1和图2所示，蓄电池储能单元13用于存储光伏发电单元11和燃气轮机发电单元12的电能，包括依次电连接的蓄电池13a、双向DC/DC双向转换器13b和双向逆变器13c。
蓄电池13a为UPS蓄电池，能够实现快速充放电。
DC/DC双向转换器13b，用于直流电的升压或降压。
双向逆变器13c，用于直流电和交流电之间的相互转换，输出端与市电网接入单元20的输入端、光伏发电单元11和燃气轮机发电单元12分别电连接。
本实施例中，微电网100具有微电网母线，光伏发电单元11、燃气轮机发电单元12和蓄电池储能单元13以并联方式连接到微电网母线后，再与市电网接入单元20的输入端电连接。
如图1和图2所示，市电网接入单元20，用于将微电网10的电能并网送入市电网200，包括相互电连接的隔离开关21和变压器22。
隔离开关21通过微电网母线与光伏发电单元11、燃气轮机发电单元12和蓄电池储能单元13分别电连接。
变压器22的输出端与市电网200的中压母线电连接。
如图1和图2所示，控制装置30用于对光伏发电单元11、燃气轮机发电单元12、蓄电池储能单元13和用户端300进行监控，包括光伏发电参数采集模块、燃气轮机发电参数采集模块、蓄电池储能参数采集模块、用户端参数采集模块和控制模块(图中未示出)。
光伏发电参数采集模块，与控制模块通信连接，用于检测光伏发电单元10的发电功率。其中，最大功率点跟踪通过增量电导法在DC/DC升压转换器11b中实现。
燃气轮机发电参数采集模块，与控制模块通信连接，用于检测燃气轮机发电单元20的发电功率。
蓄电池储能参数采集模块，与控制模块通信连接，用于检测蓄电池储能单元30的剩余电量。
用户端参数采集模块，与控制模块通信连接，用于检测用户端300的负载功率。
控制模块，用于根据用户端300的负载功率情况，发出信号控制光伏发电单元11、燃气轮机发电单元12和蓄电池储能单元13的电能并网送入市电网200，给用户端300供电。
本实施例的基于光储燃微电网的并网供电系统的工作过程为：
根据用户端参数采集模块获取的用户端的负载功率大小，采用优化算法计算出市电网与微电网供电比例的最优搭配以及微电网内的光储燃三种分布式能源发电功率的最优搭配。根据优化结果，按照供配电系统设计规范，选取适应优化结果的设备容量，为用户端提供更加经济、合理的供电方案。
实施例作用与效果
本实施例涉及的基于光储燃微电网的并网供电系统，因为设置有由光伏发电单元、燃气轮机发电单元和蓄电池储能单元构成的微电网、市电网接入单元和控制装置，微电网通过市电网接入单元与市电网的中压母线电连接，控制装置包括控制模块以及与控制模块分别通信连接的光伏发电参数采集模块、燃气轮机发电参数采集模块和蓄电池储能参数采集模块，能够根据用户端负载功率的情况，选取适合的微电网内设备并网接入市电网而给用户端供电，从而充分地利用新能源，并保证供电系统的稳定性。

Claims (9)

1.一种基于光储燃微电网的并网供电系统，用于与具有中压母线的市电网连接并网后向用户端供电，其特征在于，包括：
微电网，包括光伏发电单元、燃气轮机发电单元和蓄电池储能单元；
市电网接入单元，用于将所述微电网的电能并网送入所述市电网；以及
控制装置，用于对所述光伏发电单元、所述燃气轮机发电单元、所述蓄电池储能单元和所述用户端进行监控，
其中，所述光伏发电单元，用于将太阳能转换为电能，与所述市电网接入单元的输入端、所述蓄电池储能单元分别电连接，
所述燃气轮机发电单元，用于将燃气能转换为电能，与所述市电网接入单元的输入端、所述蓄电池储能单元分别电连接，
所述蓄电池储能单元，用于存储所述光伏发电单元和所述燃气轮机发电单元的电能，与所述市电网接入单元的输入端电连接，
所述市电网接入单元的输出端与所述市电网的所述中压母线电连接。
2.根据权利要求1所述的基于光储燃微电网的并网供电系统，其特征在于：
其中，所述光伏发电单元包括依次电连接的光伏板阵列组件、DC/DC升压转换器和第一逆变器，
所述第一逆变器的输出端与所述市电网接入单元的输入端、所述蓄电池储能单元分别电连接，
所述光伏板阵列组件，用于将太阳能转换为直流电能，
所述DC/DC升压转换器，用于对所述光伏板阵列组件输出的直流电升压，
所述第一逆变器，用于将所述DC/DC升压转换器输出的直流电转换为交流电。
3.根据权利要求1所述的基于光储燃微电网的并网供电系统，其特征在于：
其中，所述燃气轮机发电单元包括依次电连接的燃气轮机发电机组、整流器和第二逆变器，
所述第二逆变器的输出端与所述市电网接入单元的输入端、所述蓄电池储能单元分别电连接，
所述燃气轮机发电机组，用于将燃气能转换为交流电能，
所述整流器，用于将所述燃气轮机发电机组输出的交流电整流为直流电，
所述第二逆变器，用于将所述整流器输出的直流电转换为交流电。
4.根据权利要求3所述的基于光储燃微电网的并网供电系统，其特征在于：
其中，所述燃气轮机发电机组包括燃气轮机和与该燃气轮机联轴连接的永磁发电机，
所述燃气轮机，用于将燃料能转换为动能，
所述永磁发电机，用于将所述燃气轮机输出的动能转换为交流电能，输出端与所述整流器电连接。
5.根据权利要求1所述的基于光储燃微电网的并网供电系统，其特征在于：
其中，所述蓄电池储能单元包括依次电连接的蓄电池、双向DC/DC双向转换器和双向逆变器，
所述双向逆变器的输出端与所述市电网接入单元的输入端、所述光伏发电单元和所述燃气轮机发电单元分别电连接，
所述DC/DC双向转换器，用于直流电的升压或降压，
所述双向逆变器，用于直流电和交流电之间的相互转换。
6.根据权利要求1所述的基于光储燃微电网的并网供电系统，其特征在于：
其中，所述市电网接入单元包括相互电连接的隔离开关和变压器，
所述隔离开关的输入端与所述光伏发电单元、所述燃气轮机发电单元和所述蓄电池储能单元分别电连接，
所述变压器的输出端与所述市电网的所述中压母线电连接。
7.根据权利要求1所述的基于光储燃微电网的并网供电系统，其特征在于：
其中，所述控制装置包括控制模块以及与该控制模块分别通信连接的光伏发电参数采集模块、燃气轮机发电参数采集模块和蓄电池储能参数采集模块，
所述光伏发电参数采集模块，用于检测所述光伏发电单元的发电功率，
所述燃气轮机发电参数采集模块，用于检测所述燃气轮机发电单元的发电功率，
所述蓄电池储能参数采集模块，用于检测蓄电池储能单元的剩余电量。
8.根据权利要求7所述的基于光储燃微电网的并网供电系统，其特征在于：
其中，所述控制装置还包括用户端参数采集模块，用于检测所述用户端的负载功率，
所述用户端参数采集模块的输出端与所述控制模块通信连接。
9.根据权利要求1所述的基于光储燃微电网的并网供电系统，其特征在于：
其中，所述微电网还具有微电网母线，
所述光伏发电单元、所述燃气轮机发电单元和所述蓄电池储能单元均通过所述微电网母线与所述市电网接入单元的输入端电连接。
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