CN108695895A - 一种基于微电网的综合能源开发系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于微电网的综合能源开发系统及方法，包括光伏组件、风机、发电机、光伏控制器、风机控制器、发电机控制柜、现场交换机、交流母线、直流母线、交流电量采集终端、交流负载、直流电量终端采集、直流负载、接触器、蓄电池组、逆变器、整流器、控制器、网络和远程服务端。本发明的有益效果是：该综合能源开发系统设计合理，交流电量采集终端和直流电量终端采集可实时分别采集交流母线和直流母线上负载所使用的电量,可以有效的提供直流电和交流电的用电情况，从而给逆变器和整流器放入启动和停止提供参考。

Description

一种基于微电网的综合能源开发系统及方法
技术领域
本发明涉及一种综合能源开发系统，具体为一种基于微电网的综合能源开发系统及方法，属于能源开发领域。
背景技术
由于环境保护和能源枯竭的双重压力，迫使我们大力发展清洁的可再生能源，光伏发电、风力发电等可再生能源发电技术得到了广泛的关注和应用，在一些小城镇、牧区、海岛等有用电需求但不便于大规模电网建设的地区，可再生能源的应用对于降低建设成本，实现节能减排有重要意义，为了充分利用可再生能源，采用微电网技术将分布式能源和负荷联接起来，既实现了可再生能源的就地利用，降低损耗，又实现了区域内电能的合理调度，提高了用电可靠性，微电网也称微网，是一组分布式电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统，微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行，微电网孤网运行时，由于电网中的各个电源部分产生的有的是交流电，有的是直流电，为了进行统一现有的技术方案是全部逆变为交流电来进行使用，但是在许多需要使用直流电的场合中还需要再次整流为交流电，在这个过程中就造成了能源的浪费，造成使用效率低，由于微电网中各个能源大多是分布式的，在传统的方案中难以有效的进行集中控制和管理。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于微电网的综合能源开发系统及方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种基于微电网的综合能源开发系统，包括光伏组件、风机、发电机、光伏控制器、风机控制器、发电机控制柜、现场交换机、交流母线、直流母线、交流电量采集终端、交流负载、直流电量终端采集、直流负载、接触器、蓄电池组、逆变器、整流器、控制器、网络和远程服务端；所述光伏组件和光伏控制器电连接在一起且光伏组件的输出由光伏控制器控制，所述风机和风机控制器电连接在一起且风机的输出由风机控制器控制，所述发电机和发电机控制柜电连接在一起且发电机的输出由发电机控制柜控制，所述光伏控制器、风机控制器和发电机控制柜通过通讯线和现场交换机连接在一起并进行通讯，所述光伏组件和风机的输出与直流母线连接在一起，所述发电机的输出与交流母线连接在一起，所述交流负载和交流母线连接在一起，所述交流负载和交流母线之间设置有交流电量采集终端，所述直流负载和直流母线连接在一起，所述直流负载和直流母线之间设置有直流电量终端采集，所述交流电量采集终端和直流电量终端采集可实时分别采集交流母线和直流母线上负载所使用的电量，所述接触器的一端和直流母线连接在一起而另一端和蓄电池组连接在一起，所述接触器使得蓄电池组和直流母线二者为互投工作方式即当直流母线无输出时由接触器控制蓄电池组输出，所述交流母线和直流母线之间电连接有逆变器和整流器，所述逆变器和整流器与控制器电连接在一起，所述逆变器和整流器由控制器来控制二者进行工作，所述交流电量采集终端和直流电量终端采集可将采集的数据通过通讯线发送到控制器，所述现场交换机和控制器可通过网络与远程服务端进行数据的传输，所述远程服务端可通过网络远程查看和控制现场交换机与控制器，所述网络包括G网络、无线网络和有线网络。
进一步的，为了可以有效的提供直流电和交流电的用电情况，所述交流电量采集终端和直流电量终端采集可实时分别采集交流母线和直流母线上负载所使用的电量。
进一步的，为了使得直流电和交流电在使用时更加的协调，所述逆变器和整流器由控制器来控制二者进行工作。
进一步的，为了可以有效的对该电网中的能量波动进行平衡，所述接触器使得蓄电池组和直流母线二者为互投工作方式即当直流母线无输出时由接触器控制蓄电池组输出。
进一步的，为了实现远程的控制与监控整个系统，所述远程服务端可通过网络远程查看和控制现场交换机与控制器。
进一步的，为了降低整个系统的安装需求，所述网络包括G网络、无线网络和有线网络。
进一步的，所述综合能源开发系统的操作方法由以下几个步骤构成：
1)、光伏组件在有光照的条件下进行发电，风机在有风带动的情况时进行发电，光伏组件和风机所产生的直流电输出至直流母线，发电机产生的直流电输出至交流母线；
2)、光伏组件、风机和发电机分别由光伏控制器、风机控制器和发电机控制柜进行控制和监测并将数据发送至现场交换机，现场交换机将数据通过网络发送到远程服务端；
3)、交流电量采集终端和直流电量终端采集实时分别采集交流母线和直流母线上负载所使用的电量，并将二者使用的电量数据发送到控制器；
4)、控制器根据交流母线和直流母线上使用的电量多少来控制逆变器和整流器，若交流母线上使用的电量高则逆变器启动将部分直流电转化为交流电，若直流母线上消耗的电量高则整流器启动将交流电转化直流电；
5)、当直流母线上的电压为零时则接触器使得蓄电池组和直流母线连接在一起对直流母线进行供电；
6)、远程服务端可通过网络来和控制器与现场交换机进行数据的交换，从而实现远程查看和控制该系统。
本发明的有益效果是：该综合能源开发系统设计合理，交流电量采集终端和直流电量终端采集可实时分别采集交流母线和直流母线上负载所使用的电量,可以有效的提供直流电和交流电的用电情况，从而给逆变器和整流器放入启动和停止提供参考，逆变器和整流器由控制器来控制二者进行工作，通过控制器的控制可以实现直流电和交流电在使用时更加的协调，使二者可以有效的互补，并且降低反复整流和逆变过程中的能量损失，接触器使得蓄电池组和直流母线二者为互投工作方式即当直流母线无输出时由接触器控制蓄电池组输出，可以有效的对该电网中的能量波动进行平衡，当电网发电量小于负荷的需求时，电池组可向微电网放电，有效的提高整个系统的抗干扰能力，远程服务端可通过网络远程查看和控制现场交换机与控制器，实现远程的控制与监控整个系统，可以对整个系统实行集中控制与管理，便于后期的维护，网络包括G网络、无线网络和有线网络，网络要求低，可以降低整个系统的安装需求。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图中：1、光伏组件，2、风机，3、发电机，4、光伏控制器，5、风机控制器，6、发电机控制柜，7、现场交换机，8、交流母线，9、直流母线，10、交流电量采集终端，11、交流负载，12、直流电量终端采集，13、直流负载，14、接触器，15、蓄电池组，16、逆变器，17、整流器，18、控制器，19、网络，20、远程服务端。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种基于微电网的综合能源开发系统，包括光伏组件1、风机2、发电机3、光伏控制器4、风机控制器5、发电机控制柜6、现场交换机7、交流母线8、直流母线9、交流电量采集终端10、交流负载11、直流电量终端采集12、直流负载13、接触器14、蓄电池组15、逆变器16、整流器17、控制器18、网络19和远程服务端20；所述光伏组件1和光伏控制器4电连接在一起且光伏组件1的输出由光伏控制器4控制，所述风机2和风机控制器5电连接在一起且风机2的输出由风机控制器5控制，所述发电机3和发电机控制柜6电连接在一起且发电机3的输出由发电机控制柜6控制，所述光伏控制器4、风机控制器5和发电机控制柜6通过通讯线和现场交换机7连接在一起并进行通讯，所述光伏组件1和风机2的输出与直流母线9连接在一起，所述发电机3的输出与交流母线8连接在一起，所述交流负载11和交流母线8连接在一起，所述交流负载11和交流母线8之间设置有交流电量采集终端10，所述直流负载13和直流母线9连接在一起，所述直流负载13和直流母线9之间设置有直流电量终端采集12，所述交流电量采集终端10和直流电量终端采集12可实时分别采集交流母线8和直流母线9上负载所使用的电量，所述接触器14的一端和直流母线9连接在一起而另一端和蓄电池组15连接在一起，所述接触器14使得蓄电池组15和直流母线9二者为互投工作方式即当直流母线9无输出时由接触器14控制蓄电池组15输出，所述交流母线8和直流母线9之间电连接有逆变器16和整流器17，所述逆变器16和整流器17与控制器18电连接在一起，所述逆变器16和整流器17由控制器18来控制二者进行工作，所述交流电量采集终端10和直流电量终端采集12可将采集的数据通过通讯线发送到控制器18，所述现场交换机7和控制器18可通过网络19与远程服务端20进行数据的传输，所述远程服务端20可通过网络19远程查看和控制现场交换机7与控制器18，所述网络19包括4G网络、无线网络和有线网络。
作为本发明的一种技术优化方案：所述交流电量采集终端10和直流电量终端采集12可实时分别采集交流母线8和直流母线9上负载所使用的电量；所述逆变器16和整流器17由控制器18来控制二者进行工作；所述接触器14使得蓄电池组15和直流母线9二者为互投工作方式即当直流母线9无输出时由接触器14控制蓄电池组15输出；所述远程服务端20可通过网络19远程查看和控制现场交换机7与控制器18；所述网络19包括4G网络、无线网络和有线网络。
所述综合能源开发系统的操作方法由以下几个步骤构成：
1)、光伏组件1在有光照的条件下进行发电，风机2在有风带动的情况时进行发电，光伏组件1和风机2所产生的直流电输出至直流母线9，发电机3产生的直流电输出至交流母线8；
2)、光伏组件1、风机2和发电机3分别由光伏控制器4、风机控制器5和发电机控制柜6进行控制和监测并将数据发送至现场交换机7，现场交换机7将数据通过网络19发送到远程服务端20；
3)、交流电量采集终端10和直流电量终端采集12实时分别采集交流母线8和直流母线9上负载所使用的电量，并将二者使用的电量数据发送到控制器18；
4)、控制器18根据交流母线8和直流母线9上使用的电量多少来控制逆变器16和整流器17，若交流母线8上使用的电量高则逆变器16启动将部分直流电转化为交流电，若直流母线9上消耗的电量高则整流器17启动将交流电转化直流电；
5)、当直流母线9上的电压为零时则接触器14使得蓄电池组15和直流母线9连接在一起对直流母线9进行供电；
6)、远程服务端20可通过网络19来和控制器18与现场交换机7进行数据的交换，从而实现远程查看和控制该系统。
本发明在使用时，首先光伏组件、风机和发电机分别由光伏控制器、风机控制器和发电机控制柜进行控制和监测并将数据发送至现场交换机，现场交换机将数据通过网络发送到远程服务端，交流电量采集终端和直流电量终端采集实时分别采集交流母线和直流母线上负载所使用的电量，并将二者使用的电量数据发送到控制器，控制器根据交流母线和直流母线上使用的电量多少来控制逆变器和整流器，若交流母线上使用的电量高则逆变器启动将部分直流电转化为交流电，若直流母线上消耗的电量高则整流器启动将交流电转化直流电，当直流母线上的电压为零时则接触器使得蓄电池组和直流母线连接在一起对直流母线进行供电，远程服务端可通过网络来和控制器与现场交换机进行数据的交换，从而实现远程查看和控制该系统。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种基于微电网的综合能源开发系统，其特征在于：包括光伏组件(1)、风机(2)、发电机(3)、光伏控制器(4)、风机控制器(5)、发电机控制柜(6)、现场交换机(7)、交流母线(8)、直流母线(9)、交流电量采集终端(10)、交流负载(11)、直流电量终端采集(12)、直流负载(13)、接触器(14)、蓄电池组(15)、逆变器(16)、整流器(17)、控制器(18)、网络(19)和远程服务端(20)；所述光伏组件(1)和光伏控制器(4)电连接在一起且光伏组件(1)的输出由光伏控制器(4)控制，所述风机(2)和风机控制器(5)电连接在一起且风机(2)的输出由风机控制器(5)控制，所述发电机(3)和发电机控制柜(6)电连接在一起且发电机(3)的输出由发电机控制柜(6)控制，所述光伏控制器(4)、风机控制器(5)和发电机控制柜(6)通过通讯线和现场交换机(7)连接在一起并进行通讯，所述光伏组件(1)和风机(2)的输出与直流母线(9)连接在一起，所述发电机(3)的输出与交流母线(8)连接在一起，所述交流负载(11)和交流母线(8)连接在一起，所述交流负载(11)和交流母线(8)之间设置有交流电量采集终端(10)，所述直流负载(13)和直流母线(9)连接在一起，所述直流负载(13)和直流母线(9)之间设置有直流电量终端采集(12)，所述接触器(14)的一端和直流母线(9)连接在一起而另一端和蓄电池组(15)连接在一起，所述交流母线(8)和直流母线(9)之间电连接有逆变器(16)和整流器(17)，所述逆变器(16)和整流器(17)与控制器(18)电连接在一起，所述交流电量采集终端(10)和直流电量终端采集(12)可将采集的数据通过通讯线发送到控制器(18)，所述现场交换机(7)和控制器(18)可通过网络(19)与远程服务端(20)进行数据的传输。
2.根据权利要求1所述的一种基于微电网的综合能源开发系统，其特征在于：所述交流电量采集终端(10)和直流电量终端采集(12)可实时分别采集交流母线(8)和直流母线(9)上负载所使用的电量。
3.根据权利要求1所述的一种基于微电网的综合能源开发系统，其特征在于：所述逆变器(16)和整流器(17)由控制器(18)来控制二者进行工作。
4.根据权利要求3所述的一种基于微电网的综合能源开发系统，其特征在于：所述接触器(14)使得蓄电池组(15)和直流母线(9)二者为互投工作方式即当直流母线(9)无输出时由接触器(14)控制蓄电池组(15)输出。
5.根据权利要求1所述的一种基于微电网的综合能源开发系统，其特征在于：所述远程服务端(20)可通过网络(19)远程查看和控制现场交换机(7)与控制器(18)。
6.根据权利要求1所述的一种基于微电网的综合能源开发系统，其特征在于：所述网络(19)包括4G网络、无线网络和有线网络。
7.一种基于微电网的综合能源开发系统的操作方法，其特征在于：所述综合能源开发系统的操作方法由以下几个步骤构成：
1)、光伏组件(1)在有光照的条件下进行发电，风机(2)在有风带动的情况时进行发电，光伏组件(1)和风机(2)所产生的直流电输出至直流母线(9)，发电机(3)产生的直流电输出至交流母线(8)；
2)、光伏组件(1)、风机(2)和发电机(3)分别由光伏控制器(4)、风机控制器(5)和发电机控制柜(6)进行控制和监测并将数据发送至现场交换机(7)，现场交换机(7)将数据通过网络(19)发送到远程服务端(20)；
3)、交流电量采集终端(10)和直流电量终端采集(12)实时分别采集交流母线(8)和直流母线(9)上负载所使用的电量，并将二者使用的电量数据发送到控制器(18)；
4)、控制器(18)根据交流母线(8)和直流母线(9)上使用的电量多少来控制逆变器(16)和整流器(17)，若交流母线(8)上使用的电量高则逆变器(16)启动将部分直流电转化为交流电，若直流母线(9)上消耗的电量高则整流器(17)启动将交流电转化直流电；
5)、当直流母线(9)上的电压为零时则接触器(14)使得蓄电池组(15)和直流母线(9)连接在一起对直流母线(9)进行供电；
6)、远程服务端(20)可通过网络(19)来和控制器(18)与现场交换机(7)进行数据的交换，从而实现远程查看和控制该系统。
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