CN108092314A - 一种分布式发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种分布式发电系统，包括：至少一个分布式发电机、电池组、一个或多个电器、至少一个上下限传感器、以及控制器，所述控制器连接到所述至少一个分布式发电机，所述电池组连接于所述一个或多个电器和所述至少一个分布式发电机之间以接受所述分布式发电机的充电电力并向所述一个或多个电器供电，所述控制器还适于实施电池组充放电的控制，以保障所述电池组的电量不低于一个预设的放电阈值且不高于一个预设的充电阈值。本发明对具备电池组的分布式发电系统进行了有效的发电调配控制。本发明一方面可以保护电池避免过充过放，另一方面还能提高分布式电能的利用效率。

Description

一种分布式发电系统
技术领域
本发明总体上涉及分布式电力领域，其尤其指一种分布式发电系统。
背景技术
分布式电力应用越来越广泛，如分布式发电系统开始逐渐走入家庭，成为偏远地区的一种重要功能方式。分布式发电系统作为分布式电力系统时，一般都是包括分布式发电机如风能和太阳能发电机、蓄电池组和用电负载等，而在对蓄电池组进行充电时，过充和过放会伤害电池，这样对分布式电力系统的经济负担会明显增加，因为更换电池变得更加频繁。
因此需要对过充和过放的情况进行预防，比如设置一个阈值来进行停止充电放电，这个阈值的设置实际上有时候并不完全准确，比如充电到阈值时，电器的使用计划使得充电只会短暂的在阈值附近，这样不需要停止充电，因为短暂的轻微的超过阈值不会影响电池的寿命，而停止充电会影响到电池的充电时间长度，而导致电器的供电无法得到保障。例如需要整晚开放的空调装置，如果电池不能保障其供电，尤其分布式系统为孤岛系统时，空调的用电就无法持续到第二天日照充足的时刻。导致用户体验的极度下降。
类似的，放电的时候也有类似的情形，放电到阈值时，电器的用电计划、当天剩余时间风力的持续发电时长以及日照的时长能够保障其只是短暂临时的在阈值附近，就可以不停止放电，保证电器的持续使用。
基于以上，申请人提出了本发明的技术方案，以解决以上技术问题或者实现以上技术设想。
发明内容
本发明提供了一种分布式发电系统，包括：至少一个分布式发电机(包括太阳能或风能或二者的组合)、电池组、一个或多个电器、至少一个上下限传感器、以及控制器，所述控制器连接到所述至少一个分布式发电机，所述电池组连接于所述一个或多个电器和所述至少一个分布式发电机之间以接受所述分布式发电机的充电电力并向所述一个或多个电器供电，所述控制器适于实施用于所述至少一个分布式发电机的最大功率点跟踪(MPPT)算法，所述MPPT算法配置成使所述至少一个分布式发电机的功率输出最大化，以引导来自所述至少一个分布式发电机的电力的对所述电池组充电；并且所述控制器还适于实施电池组充放电的控制，以使得所述电池组在向所述一个或多个电器供电时，保障所述电池组的电量不低于一个预设的放电阈值，以及使得所述至少一个分布式发电机在向所述电池组充电时，保障所述电池组的电量不高于一个预设的充电阈值；其特征在于，所述电池组放电的控制进一步包括，所述控制器从所述至少一个上下限传感器导出上下限功率指示符，并且如果所述上下限功率指示符指示有足够的功率来自或者将来自所述至少一个分布式发电机以对所述电池组再充电，则允许所述电池组在放电时电量
低于或者暂时低于所述放电阈值，并且如果所述上下限功率指示符指示有足够的功率需求来自或者将来自所述至少一个电器，则允许所述电池组在充电时电量高于或者暂时高于所述充电阈值。
更进一步的所述上下限传感器用于采集所述至少一个电器的定时信息、以及用于采集当天剩余日照时长信息。
更进一步的，所述放电阈值为所述电池组总容量的20％。
更进一步的，所述充电阈值为所述电池组总容量的80～95％。
更进一步的，所述上下限传感器采集所述至少一个电器的定时信息、以及当天剩余时长的持续的风能发电时长以及用于采集当天剩余日照时长信息，以得出在第二天日照之前所需求的电力以及当日剩余日照时长所能产生的太阳能电力，以生成所述上下限功率指示符。
更进一步的，所述分布式发电系统为孤岛系统。
对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。
本发明一方面可以保护电池避免过充过放，另一方面还能提高分布式电能的利用效率。
具体实施方式
实施例一。
本发明提供了一种分布式发电系统，其作为一个孤岛形式的分布式电力系统而提供给用户使用，即用户可能是远离市电或者说与市电不能联网的，包括：至少一个分布式发电机、电池组、一个或多个电器、至少一个上下限传感器、以及控制器，所述控制器连接到所述至少一个分布式发电机，所述电池组连接于所述一个或多个电器和所述至少一个分布式发电机之间以接受所述分布式发电机的充电电力并向所述一个或多个电器供电，所述控制器适于实施用于所述至少一个分布式发电机的最大功率点跟踪(MPPT)算法，所述MPPT算法配置成使所述至少一个分布式发电机的功率输出最大化，以引导来自所述至少一个分布式发电机的电力的对所述电池组充电。对于此，MPPT算法已经是光伏或者风能中司空见惯的算法了，这里就不再赘述该算法的控制实质情况了。
并且所述控制器还适于实施电池组充放电的控制，以使得所述电池组在向所述一个或多个电器供电时，保障所述电池组的电量不低于一个预设的放电阈值，以及使得所述至少一个分布式发电机在向所述电池组充电时，保障所述电池组的电量不高于一个预设的充电阈值。这个充电阈值和放电阈值一般都设置的离极限阈值有一定的宽裕，这样避免了其直接被过充过放导致电池的毁坏。具体的阈值设置可以参考电池提供方的技术手册，而进行实际的调整。所述电池组放电的控制进一步包括，所述控制器从所述至少一个上下限传感器导出上下限功率指示符，并且如果所述上下限功率指示符指示有足够的功率来自或者将来自所述至少一个分布式发电机以对所述电池组再充电，则允许所述电池组在放电时电量低于或者暂时低于所述放电阈值，并且如果所述上下限功率指示符指示有足够的功率需求来自或者将来自所述至少一个电器，则允许所述电池组在充电时电量高于或者暂时高于所述充电阈值。此外，该上下限传感器为一智能传感器，其连接于网络而连接所述电器的控制芯片以及气象提供服务器，这样通过网络而获取到电器的运行计划和运行状态，并且获取到气象信息，这种传感器的结构本身比较常见，在此不再赘述。此外所述上下限功率指示符的信息至少包括接下来功率的正负值，即至少包括接下来一个时间段电池的电量为增加或者减少的状态，换句话说所述上下限功率指示符用以指示接下来一段时间里，所述电池为充电或放电状态。这样即可理解为虽然电池功率已经到达阈值，例如充电阈值，但是通过上下限功率指示符指示接下来功率为负或者短暂的为正而很快会转入负，即电池会进入放电状态或者短暂的充电但很快会转为放电状态，这样就可以保持系统的工作状态不改变，即可以不用停止电池的充电而使得分布式电能的利用效率得到提高。
其中所述上下限传感器用于采集所述至少一个电器的定时信息、以及用于采集当天剩余日照时长信息。例如：所述上下限传感器采集所述至少一个电器的定时信息、以及通过当地气象部门采集到当天的足以发电的风力持续时长和采集当天剩余日照时长信息，当然这些信息可以方便的转换为能够发出的分布式电能的功率总量。例如设定一个风速的阈值，然后根据气象部门提供的能够大于该风速的阈值的风力进行换算，例如在当天五点以后，气象部门提供的数据表明，有A级风力持续多少小时、B级风力持续多少分钟等等，这样就可以方便的估算出风能功率大小(以第二天天亮为最后时限估算)。然后再根据当天日落时间为六点估算可以产生的太阳能风能功率的大小。
以得出在第二天日照之前所需求的电力以及当日剩余日照时长所能产生的太阳能电力，以生成所述上下限功率指示符。
实施例二。
本实施例提供了一种分布式发电系统，其使用单一的太阳能作为发电来源，其可以作为一个孤岛形式的分布式电力系统而提供给用户使用，即用户可能需要在无法联络市政电网的情况下使用分布式电力来为各种电器进行供电，所述系统包括：至少一个分布式发电机、电池组、一个或多个电器、至少一个上下限传感器、以及控制器，所述控制器连接到所述至少一个分布式发电机，所述电池组连接于所述一个或多个电器和所述至少一个分布式发电机之间以接受所述分布式发电机的充电电力并向所述一个或多个电器供电，所述控制器适于实施用于所述至少一个分布式发电机的最大功率点跟踪(MPPT)算法，所述MPPT算法配置成使所述至少一个分布式发电机的功率输出最大化，以引导来自所述至少一个分布式发电机的电力的对所述电池组充电。对于此，MPPT算法已经是光伏或者风能中司空见惯的算法了，这里就不再赘述该算法的控制实质情况了。
并且所述控制器还适于实施电池组充放电的控制，以使得所述电池组在向所述一个或多个电器供电时，保障所述电池组的电量不低于一个预设的30％的放电阈值，以及使得所述至少一个分布式发电机在向所述电池组充电时，保障所述电池组的电量不高于一个预设的80％的充电阈值。这个充电阈值和放电阈值一般都设置的离极限阈值有一定的宽裕，这样避免了其直接被过充过放导致电池的毁坏。
所述电池组放电的控制进一步包括，所述控制器从所述至少一个上下限传感器导出上下限功率指示符，并且如果所述上下限功率指示符指示有足够的功率来自或者将来自所述至少一个分布式发电机以对所述电池组再充电，则允许所述电池组在放电时电量低于或者暂时低于所述放电阈值，并且如果所述上下限功率指示符指示有足够的功率需求来自或者将来自所述至少一个电器，则允许所述电池组在充电时电量高于或者暂时高于所述充电阈值。
其中所述上下限传感器用于采集所述至少一个电器的定时信息、以及用于采集当天剩余日照时长信息。例如：所述上下限传感器采集所述至少一个电器的定时信息、以及用于采集当天剩余日照时长信息，以得出在第二天日照之前所需求的电力以及当日剩余日照时长所能产生的太阳能电力，以生成所述上下限功率指示符。这样，控制器就根据该上下限功率指示符进行控制，这个上下限功率指示符可以是具体的功率数值，即计算剩余日照还能产生的电力功率数值，以及计算计划内的功率需求，进行二者的计算，以获得一段时间内将要消耗或者储存的电力。
实施例三。
实施例二。
本实施例提供了一种分布式发电系统，其可以作为一个孤岛形式的分布式电力系统而提供给用户使用，即用户可能需要在无法联络市政电网的情况下使用分布式电力来为各种电器进行供电，所述系统包括：至少一个分布式发电机、电池组、一个或多个电器、至少一个上下限传感器、以及控制器，所述控制器连接到所述至少一个分布式发电机，所述电池组连接于所述一个或多个电器和所述至少一个分布式发电机之间以接受所述分布式发电机的充电电力并向所述一个或多个电器供电，所述控制器适于实施用于所述至少一个分布式发电机的最大功率点跟踪(MPPT)算法，所述MPPT算法配置成使所述至少一个分布式发电机的功率输出最大化，以引导来自所述至少一个分布式发电机的电力的对所述电池组充电。对于此，
MPPT算法已经是光伏或者风能中司空见惯的算法了，这里就不再赘述该算法的控制实质情况了。
并且所述控制器还适于实施电池组充放电的控制，以使得所述电池组在向所述一个或多个电器供电时，保障所述电池组的电量不低于一个预设的30％的放电阈值，以及使得所述至少一个分布式发电机在向所述电池组充电时，保障所述电池组的电量不高于一个预设的80％的充电阈值。这个充电阈值和放电阈值一般都设置的离极限阈值有一定的宽裕，这样避免了其直接被过充过放导致电池的毁坏。
所述电池组放电的控制进一步包括，所述控制器从所述至少一个上下限传感器导出上下限功率指示符，并且如果所述上下限功率指示符指示有足够的功率来自或者将来自所述至少一个分布式发电机以对所述电池组再充电，则允许所述电池组在放电时电量低于或者暂时低于所述放电阈值，并且如果所述上下限功率指示符指示有足够的功率需求来自或者将来自所述至少一个电器，则允许所述电池组在充电时电量高于或者暂时高于所述充电阈值。
其中所述上下限传感器用于采集所述至少一个电器的定时信息、以及用于采集当天剩余日照时长信息。例如：所述上下限传感器采集所述至少一个电器的定时信息、以及用于采集当天剩余日照时长信息，以得出在第二天日照之前一段时间内所需求的电力以及当日剩余日照时长内一段时间所能产生的太阳能电力，以生成所述上下限功率指示符。这样即可计算得出在充电上限或者放电下限发生的时间附近，获得接下来电池将要发生的充电或者放电功率多少。这样，控制器就根据该上下限功率指示符进行控制，这个上下限功率指示符可以是具体的功率数值，即计算在发生功率接近充放电上下限时，最近一段时间内还能产生的电力功率数值，以及计算计划内的功率需求，进行二者的计算，以获得一段时间内将要消耗或者储存的电力。
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。因此，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (6)

1.一种分布式发电系统，包括：至少一个分布式发电机、电池组、一个或多个电器、至少一个上下限传感器、以及控制器，所述控制器连接到所述至少一个分布式发电机，所述电池组连接于所述一个或多个电器和所述至少一个分布式发电机之间以接受所述分布式发电机的充电电力并向所述一个或多个电器供电，所述控制器适于实施用于所述至少一个分布式发电机的MPPT算法，所述MPPT算法配置成使所述至少一个分布式发电机的功率输出最大化，以引导来自所述至少一个分布式发电机的电力的对所述电池组充电；并且所述控制器还适于实施电池组充放电的控制，以使得所述电池组在向所述一个或多个电器供电时，保障所述电池组的电量不低于一个预设的放电阈值，以及使得所述至少一个分布式发电机在向所述电池组充电时，保障所述电池组的电量不高于一个预设的充电阈值，其中所述分布式发电机包括太阳能电池板和/或风力发电机；
其特征在于，
所述电池组放电的控制进一步包括，所述控制器从所述至少一个上下限传感器导出上下限功率指示符，并且如果所述上下限功率指示符指示有足够的功率来自或者将来自所述至少一个分布式发电机以对所述电池组再充电，则允许所述电池组在放电时电量低于或者暂时低于所述放电阈值，并且如果所述上下限功率指示符指示有足够的功率需求来自或者将来自所述至少一个电器，则允许所述电池组在充电时电量高于或者暂时高于所述充电阈值。
2.根据权利要求1所述的分布式发电系统，其特征在于，所述上下限传感器用于采集所述至少一个电器的定时信息、以及用于采集当天剩余日照时长信息。
3.根据权利要求2所述的分布式发电系统，其特征在于，所述放电阈值为所述电池组总容量的5～25％。
4.根据权利要求3所述的分布式发电系统，其特征在于，所述充电阈值为所述电池组总容量的80～95％。
5.根据权利要求4所述的分布式发电系统，其特征在于，所述上下限传感器采集所述至少一个电器的定时信息、当天剩余时间内的风力信息、以及用于采集当天剩余日照时长信息，以得出在第二天日照之前所需求的电力以及当日剩余时间能产生的风力电力和剩余日照时长所能产生的太阳能电力，以生成所述上下限功率指示符。
6.根据权利要求1-5所述的分布式发电系统，其特征在于，所述分布式发电系统为孤岛系统。
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