CN109861627A - 一种住宅小区清洁能源系统及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种住宅小区清洁能源系统及其运行方法，主要涉及一种清洁能源系统。包括太阳能发电模块：所述太阳能发电模块包括光伏太阳能电池板、与太阳能电池板连接的光伏逆变器；用电模块：所述用电模块为三相交流电路；抽水蓄能模块：所述抽水蓄能模块包括位于楼顶的上水池、抽水发电机组和下水池；调相机模块：所述调相机模块为同步调相机；智能控制模块。本发明的有益效果在于：有效利用了住宅楼的高度差，把电能转化为水的势能储存起来；有效利用了住宅楼面向太阳的立面，安装太阳能光伏电池板，节约了土地面积；抽水蓄能与调相机能能够从配电网吸收电能，提高了电网的调度灵活性。

Description

一种住宅小区清洁能源系统及其运行方法

技术领域

本发明涉及一种清洁能源系统，具体是一种住宅小区清洁能源系统及其运行方法。

背景技术

太阳能清洁能源不属于人类劳动，没有价值，相比燃煤等化石用于发电，具有天然的成本优势；随着太阳能电池板发电设备制造技术的进步，其成本已低于化石燃料机组，具备了大规模商业开发的必要条件。分布式发电、智能控制、储能、用电技术成熟，具备了开发的充要条件。受认识水平限制，在房地产业，住宅楼清洁能源系统尚未形成。因此非常必要发明一种针对住宅楼的清洁能源系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种住宅小区清洁能源系统及其运行方法，它有效利用了住宅楼的高度差，把电能转化为水的势能储存起来；有效利用了住宅楼面向太阳的立面，安装太阳能光伏电池板，节约了土地面积；抽水蓄能与调相机能能够从配电网吸收电能，提高了电网的调度灵活性。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种住宅小区清洁能源系统，包括

太阳能发电模块：所述太阳能发电模块包括光伏太阳能电池板、与太阳能电池板连接的光伏逆变器；

用电模块：所述用电模块为三相交流电路；所述三相交流电路的母线支路包括发电模块支路、抽水模块支路、用户用电支路、配电网支路；所述发电模块支路与太阳能发电模块连接，所述抽水模块支路上设有蓄能断路器和用电断路器，所述配电网支路包括用户用电线路和外界来电线路，所述用户用电线路与用户用电支路接通；

抽水蓄能模块：所述抽水蓄能模块包括位于楼顶的上水池、位于楼底或地下室的抽水发电机组和下水池；所述抽水发电机组又包括水力发电机组和水泵，所述上水池、水泵、下水池之间通过无缝钢管连接，所述蓄能断路器控制水泵的工作状态，所述用电断路器控制水力发电机组的工作状态，所述水力发电机组与水泵之间通过刚性联轴器连接；

调相机模块：所述调相机模块为同步调相机，所述同步调相机设置在抽水模块支路上；

智能控制模块：所述智能控制模块用于对太阳能发电模块、用电模块、抽水蓄能模块、调相机模块的调度控制。

所述用电模块为相电压是220V三相四线制Y型电路；所述220V三相四线制Y型电路上还设有电压互感器、时间继电器、电能表、隔离开关。

所述清洁能源系统还包括雨水收集系统，所述雨水收集系统包括位于楼顶的集水箱，所述集水箱的出水口处设有过滤网和电磁阀，所述集水箱的出水口与上水池之间通过输水管连接。

所述上水池上设有溢水口，所述溢水口处设有水位传感器。

一种住宅小区清洁能源系统的运行方法，

当太阳能发电模块发电量大于用电模块用电量时：水位传感器检测上水池水位，当水位显示未达到最大容量时，抽水蓄能模块转为水泵模式运行，太阳能发电模块给水泵供电把下水池的水泵送到上水池，当水位传感器检测上水池容量达到最大时，太阳能发电模块多余的电量通过用电模块的母线供给到用户用电支路、配电网支路；

当太阳能发电模块发电量小于用电模块用电量时：水位传感器检测上水池水位，当水位显示正常，抽水蓄能模块转为水轮发电模式运行，上水池的水自流到下水池，推动水力发电机组发电，仍然不能满足用电模块用电量时，不足的电量通过用电模块的母线上的配电网支路补充；当上水池完全流到下水池时，可以转为水泵抽水蓄能模式，通过用电模块的母线上配电网支路从低压配电网上吸收电量，把低压配电网上的电量储存起来；

当太阳能发电模块发电量等于用电模块用电量时：可逆式抽水蓄能模块能够作为配电网的储能模块运行。

对比现有技术，本发明的有益效果在于：

1、如上述清洁能源系统的运行方法所述，通过使用本系统能够有效利用住宅楼的高度差从而把电能转化为水的势能储存起来，以待后续有效利用；光伏太阳能电池板安装在住宅楼面向太阳立面，在日照期间把太阳能转化为直流电能，伏逆变器把直流电转变为220V交流电以供使用，而且这种光伏太阳能电池板的设置方式不仅最大程度的有效利用了太阳能。而且节约了土地面积；此外，抽水蓄能与调相机能能够从配电网吸收电能，提高了电网的调度灵活性，通过抽水蓄能与调相机保证本住宅楼清洁能源系统有功及无功平衡，从而保证电能的电压与频率保持在规定水平上。通过智能控制模块的调度控制，保证本住宅楼清洁能源系统安全经济运行，电能质量合格。

2、清洁能源系统还包括雨水收集系统，能够对雨水资源充分利用，用于水池内的水源补充。

附图说明

附图1是本发明结构示意简图。

附图中所示标号：

1、光伏太阳能电池板；2、上水池；3、抽水发电机组；4、下水池；5、无缝钢管；6、集水箱；7、输水管；8、水位传感器。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

本发明所述是一种住宅小区清洁能源系统及其运行方法，主体结构包括：

太阳能发电模块：所述太阳能发电模块包括光伏太阳能电池板1、与太阳能电池板连接的光伏逆变器；光伏太阳能电池板1安装在住宅楼面向太阳立面，在日照期间把太阳能转化为直流电能，光伏逆变器把直流电转变为220V交流电。

用电模块：所述用电模块为相电压是220V三相四线制Y型电路；所述220V三相四线制Y型电路的母线支路包括发电模块支路、抽水模块支路、用户用电支路、配电网支路；所述发电模块支路与太阳能发电模块连接，所述抽水模块支路上设有蓄能断路器和用电断路器，所述配电网支路包括用户用电线路和外界来电线路，所述用户用电线路与用户用电支路接通；所述220V三相四线制Y型电路上还设有电压互感器、时间继电器、电能表、隔离开关，这都是现有三相交流电路的基本安全控制设置。

抽水蓄能模块：所述抽水蓄能模块包括位于楼顶的上水池2、位于楼底或地下室的抽水发电机组3和下水池4；所述抽水发电机组3又包括水力发电机组和水泵，所述上水池2、水泵、下水池4之间通过无缝钢管5连接，所述蓄能断路器控制水泵的工作状态，所述用电断路器控制水力发电机组的工作状态，所述水力发电机组与水泵之间通过刚性联轴器连接；通过对蓄能断路器、用电断路器的控制来进行抽水蓄能模块上水泵模式、水轮发电模式的工作状态切换。

调相机模块：所述调相机模块为同步调相机，所述同步调相机设置在抽水模块支路上；通过抽水蓄能与调相机保证本住宅楼清洁能源系统有功及无功平衡，从而保证电能的电压与频率保持在规定水平上。

智能控制模块：所述智能控制模块用于对太阳能发电模块、用电模块、抽水蓄能模块、调相机模块的调度控制。通过智能控制模块的调度控制，保证本住宅楼清洁能源系统安全经济运行，电能质量合格。

所述清洁能源系统还包括雨水收集系统，所述雨水收集系统包括位于楼顶的集水箱6，所述集水箱6的出水口处设有过滤网和电磁阀，所述集水箱6的出水口与上水池2之间通过输水管7连接。所述上水池2上设有溢水口，所述溢水口处设有水位传感器8。雨水收集系统的设置能够对雨水资源充分利用，用于水池内的水源补充。

一种住宅小区清洁能源系统的运行方法，

当太阳能发电模块发电量大于用电模块用电量时：水位传感器8检测上水池2水位，当水位显示未达到最大容量时，抽水蓄能模块转为水泵模式运行，太阳能发电模块给水泵供电把下水池4的水泵送到上水池2，当水位传感器8检测上水池2容量达到最大时，太阳能发电模块多余的电量通过用电模块的母线供给到用户用电支路、配电网支路；

当太阳能发电模块发电量小于用电模块用电量时：水位传感器8检测上水池2水位，当水位显示正常，抽水蓄能模块转为水轮发电模式运行，上水池2的水自流到下水池4，推动水力发电机组发电，仍然不能满足用电模块用电量时，不足的电量通过用电模块的母线上的配电网支路补充；当上水池2完全流到下水池4时，可以转为水泵抽水蓄能模式，通过用电模块的母线上配电网支路从低压配电网上吸收电量，把低压配电网上的电量储存起来；

当太阳能发电模块发电量等于用电模块用电量时：可逆式抽水蓄能模块能够作为配电网的储能模块运行。

如上述清洁能源系统的运行方法所述，通过使用本系统能够有效利用住宅楼的高度差从而把电能转化为水的势能储存起来，以待后续有效利用；光伏太阳能电池板1安装在住宅楼面向太阳立面，在日照期间把太阳能转化为直流电能，伏逆变器把直流电转变为220V交流电以供使用，而且这种光伏太阳能电池板1的设置方式不仅最大程度的有效利用了太阳能，而且节约了土地面积。

此外，抽水蓄能与调相机能能够从配电网吸收电能，提高了电网的调度灵活性，通过抽水蓄能与调相机保证本住宅楼清洁能源系统有功及无功平衡，从而保证电能的电压与频率保持在规定水平上。通过智能控制模块的调度控制，保证本住宅楼清洁能源系统安全经济运行，电能质量合格。

发明实施：

某高层住宅小区，共有10座住宅楼，楼层高度为100米，截面长度60米，宽度30米，为了充分利用新能源，提高建筑物的利用价值，在规划设计阶段，充分考虑楼顶上水池2，楼顶及向阳面加装太阳能光伏电池板对建筑固有频率的影响，完善了防震加固控制。

除背光面，每座楼顶及其余三面安装了8000平方米的太阳能电池板，总装机容量0.5MW。整个住宅小区共安装3MW,楼顶水箱容积3000立方米,地面花坛蓄水池为3000立方米。安装1MW抽水蓄能发电机与1MW调相机。系统总投资3千万，设计使用年限50年。投入运行后10年收回成本，后四十年盈利。

Claims (5)

1.一种住宅小区清洁能源系统，其特征在于：包括

太阳能发电模块：所述太阳能发电模块包括光伏太阳能电池板、与太阳能电池板连接的光伏逆变器；

用电模块：所述用电模块为三相交流电路；所述三相交流电路的母线支路包括发电模块支路、抽水模块支路、用户用电支路、配电网支路；所述发电模块支路与太阳能发电模块连接，所述抽水模块支路上设有蓄能断路器和用电断路器，所述配电网支路包括用户用电线路和外界来电线路，所述用户用电线路与用户用电支路接通；

抽水蓄能模块：所述抽水蓄能模块包括位于楼顶的上水池、位于楼底或地下室的抽水发电机组和下水池；所述抽水发电机组又包括水力发电机组和水泵，所述上水池、水泵、下水池之间通过无缝钢管连接，所述蓄能断路器控制水泵的工作状态，所述用电断路器控制水力发电机组的工作状态，所述水力发电机组与水泵之间通过刚性联轴器连接；

调相机模块：所述调相机模块为同步调相机，所述同步调相机设置在抽水模块支路上；

智能控制模块：所述智能控制模块用于对太阳能发电模块、用电模块、抽水蓄能模块、调相机模块的调度控制。

2.根据权利要求1所述一种住宅小区清洁能源系统，其特征在于：所述用电模块为相电压是220V三相四线制Y型电路；所述220V三相四线制Y型电路上还设有电压互感器、时间继电器、电能表、隔离开关。

3.根据权利要求1所述一种住宅小区清洁能源系统，其特征在于：所述清洁能源系统还包括雨水收集系统，所述雨水收集系统包括位于楼顶的集水箱，所述集水箱的出水口处设有过滤网和电磁阀，所述集水箱的出水口与上水池之间通过输水管连接。

4.根据权利要求3所述一种住宅小区清洁能源系统，其特征在于：所述上水池上设有溢水口，所述溢水口处设有水位传感器。

5.根据权利要求1-4任一项所述一种住宅小区清洁能源系统的运行方法，其特征在于：

当太阳能发电模块发电量大于用电模块用电量时：水位传感器检测上水池水位，当水位显示未达到最大容量时，抽水蓄能模块转为水泵模式运行，太阳能发电模块给水泵供电把下水池的水泵送到上水池，当水位传感器检测上水池容量达到最大时，太阳能发电模块多余的电量通过用电模块的母线供给到用户用电支路、配电网支路；

当太阳能发电模块发电量小于用电模块用电量时：水位传感器检测上水池水位，当水位显示正常，抽水蓄能模块转为水轮发电模式运行，上水池的水自流到下水池，推动水力发电机组发电，仍然不能满足用电模块用电量时，不足的电量通过用电模块的母线上的配电网支路补充；当上水池完全流到下水池时，可以转为水泵抽水蓄能模式，通过用电模块的母线上配电网支路从低压配电网上吸收电量，把低压配电网上的电量储存起来；

当太阳能发电模块发电量等于用电模块用电量时：可逆式抽水蓄能模块能够作为配电网的储能模块运行。