CN109888808A - 一种基于山区风光储微电网能量管理控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于山区风光储微电网能量管理控制系统，涉及微电网技术领域，包括底板，所述底板的上表面固定连接有连接板，所述连接板的上表面固定连接有散热板，所述底板的上表面固定安装有支撑机构，所述底板的上表面设有能量管理机构，所述底板的上表面设有恒压机构，所述底板的上表面固定连接有绝缘板，所述绝缘板的上表面固定连接有支撑架，所述支撑架的上表面固定连接有橡胶板，所述底板的上表面固定连接有第一底座。该基于山区风光储微电网能量管理控制系统，通过第一功率测量器和第二功率测量器对能量的测量，便于对能量的控制，通过储能蓄电池和山区储能负荷站对微电网能量的储存和控制，提高了控制能量的便捷性。

Description

一种基于山区风光储微电网能量管理控制系统

技术领域

本发明涉及微电网技术领域，具体为一种基于山区风光储微电网能量管理控制系统。

背景技术

在过去的几十年，电网规模不断扩大，已逐步发展成集中发电，远距离输电的超大互联网络系统，但远距离输电的不断增大，使得受端电网对外来电力的依赖程度不断提高，电网运行的稳定性和安全性趋于下降，而且难于满足多样化供电需求，另一方面，对全球常规能源的逐渐枯竭，环境污染等问题的担忧却日益突显，鉴于此，环保、高效和灵活的分布式发电广受青睐。

近年来，采用的风光储微网系统包括有至少一台风力发电机组，至少一台光伏发电机组，至少一台锂电池的储能装置，以及对应的配电系统，其中，风力发电机组，光伏发电机组，储能装置通过变流系统连接至交流母线，与大电网相连，同时，大电网上还连接有厂区负荷，这种系统采用了大量先进快速的电力电子变流技术，多种新型能源和多样化的储能装置等，具有能源高效利用，提高经济效益，改善环境效益等优势，但也带来了许多与电力系统完全不同的特点，如分布式发电单元种类繁多，响应快，过载能力差，控制困难，潮流双向流动，原有的继电保护装置必须更新，能源特点不一，经济优化复杂等，因此，微网稳定优化运行不仅依赖于先进的单元级分布式发电单元控制，还依赖于高效的系统集成控制和能量管理技术，为此，我们提出了一种基于山区风光储微电网能量管理控制系统。

发明内容

本发明的目的就是为了弥补现有技术的不足，提供了一种基于山区风光储微电网能量管理控制系统，它具有能量控制力强的优点，解决了过载能力差，控制困难的问题。

本发明为解决上述技术问题，提供如下技术方案：一种基于山区风光储微电网能量管理控制系统，包括底板，所述底板的上表面固定连接有连接板，所述连接板的上表面固定连接有散热板，所述底板的上表面固定安装有支撑机构，所述底板的上表面设有能量管理机构，所述底板的上表面设有恒压机构。

所述支撑机构包括绝缘板、支撑架、第一底座、第一支撑杆、第一固定环、第二底座、第二支撑杆、第二固定环和橡胶板。

所述能量管理机构包括母线、第一开关、山区储能负荷站、储能蓄电池、第一功率测量器、风能转换器、光能转换器、第二功率测量器、第二开关、风光发电机、转能变压器、光能站和风能站。

所述恒压机构包括交流输入整流滤波电路、反激式变压器、主变压器、功率条纹、恒功率线纹、基准电压、辅路、接地线、主路、LED显示屏、输出整流滤波电路、连接导线、反馈电路、PWM控制电路、电阻和尖峰吸收电路。

进一步的，所述底板的上表面固定连接有绝缘板，所述绝缘板的上表面固定连接有支撑架，所述支撑架的上表面固定连接有橡胶板，所述底板的上表面固定连接有第一底座，所述第一底座的上表面固定连接有第一支撑杆，所述第一支撑杆的外表面固定连接有第一固定环，所述底板的上表面固定连接有第二底座，所述第二底座的上表面固定连接有第二支撑杆，所述第二支撑杆的外表面固定连接有第二固定环。

通过采用上述技术方案，能够达到了对该储能系统装置的保护性，提高了该系统的安全性。

进一步的，所述底板的上表面固定连接有反激式变压器，所述反激式变压器的内部电连接有母线，所述母线通过导线电连接有山区储能负荷站，所述母线通过导线电连接有第一功率测量器，所述母线通过导线电连接有储能蓄电池，所述母线通过导线电连接有第一开关，所述母线通过导线电连接有风能转换器，所述母线通过导线电连接有光能转换器，所述风能转换器通过导线电连接有第二功率测量器，所述第二功率测量器通过导线电连接有第二开关，所述母线通过导线电连接有风光发电机，所述风光发电机通过导线电连接有转能变压器，所述转能变压器通过导线电连接有风能站，所述转能变压器通过导线电连接有光能站。

通过采用上述技术方案，能够达到了对风光能量的转换，提高了对能量的储存和控制。

进一步的，所述交流输入整流滤波电路通过导线电连接有反激式变压器，所述反激式变压器通过导线电连接有功率条纹，所述功率条纹通过导线电连接有主变压器，所述主变压器通过导线电连接有恒功率线纹，所述恒功率线纹电连接有连接导线，所述连接导线远离恒功率线纹的一端电连接有基准电压，所述反激式变压器的通过导线电连接有尖峰吸收电路。

通过采用上述技术方案，能够达到了对电路电压的稳定性，提高了电路的安全性。

进一步的，所述恒功率线纹远离主变压器的通过导线电连接有辅路，所述连接导线靠近辅路的连接有电阻。

通过采用上述技术方案，能够达到使电压更稳定，提高了稳压效率。

进一步的，所述辅路通过导线电连接地线，所述接地线下方设有主路。

通过采用上述技术方案，能够达到使交流电形成稳定电流，使电压稳定构成稳定的电路保持恒压出入，通过主路和辅路相配合使电源恒压更稳定。

进一步的，所述PWM控制电路发出信号给反激式变压器，所述输入整流滤波电路经过输出整流滤波电路通过导线电连接有LED显示屏。

通过采用上述技术方案，能够达到使电流稳定的输出，使LED显示屏的电流压力稳定，避免对LED显示屏造成损坏。

进一步的，所述母线靠近反激式变压器一端的外表面固定套设有防护圈，所述防护圈的厚度至少为一厘米。

通过采用上述技术方案，能够达到了对母线的保护性，提高了该系统的安全性。

S1.太阳能光伏组件串联的组件数量：

Ns＝830/57.8±0.5≈14.4。

单列串联功率：

P＝14.4×260Wp＝3734Wp。

单台500kW逆变器需要配置太阳能电池组件单列并联的数量：

Ns＝500000/3734≈133.9。

太阳能光伏电伏阵列单元设计为170列支路并联，共计2083块太阳能电池组件，实际功率达到510.2kWp。

考虑光伏电池板的一致性，单支路光伏阵列的工作电压为600V-1000Vdc,单支路光伏阵列的开路电压为1200V。从逆变器的输入范围和整个回路的绝缘水平来说，器件的选型和计算符合工程实际要求。

太阳能光伏阵列的布置

光伏电池组件阵列间距设计

为了避免阵列之间遮阴,光伏电池组件阵列间距应不小于D:

式中为当地地理纬度，在北半球为正，南半球为负，为阵列前排最高点与后排组件最低位置的高度差。

根据上式计算，求得：

实际工程应用时取光伏电池组件前后排阵列间距1.56米。

与现有技术相比，该基于山区风光储微电网能量管理控制系统具备如下有益效果：

1、本发明通过风能站和光能站发电，接着通过转能变压器变换转能压力，通过风光发电机、风能转换器和光能转换器，将风光能装换成电能，通过第一功率测量器和第二功率测量器对能量的测量，便于对能量的控制，通过储能蓄电池和山区储能负荷站对微电网能量的储存和控制，提高了控制能量的便捷性，交流输入整流滤波电路、反激式变压器、主变压器、PWM控制模块和反馈电路组成基准电压控制环路，而同相输入端则由电阻的分压比来设定，若输出基准电压上升，则电阻的电压也上升，该基准电压与反相端电压比较流入光耦中的LED显示屏，进而通过反馈电路控制PWM输出占空比，使输出的电压工作在恒压状态，稳定电路安全。

2、本发明通过恒功率线纹远离主变压器的通过导线电连接有辅路，连接导线靠近辅路的连接有电阻，能够达到使电压更稳定，提高了稳压效率，通过辅路通过导线电连接地线，接地线下方设有主路，能够达到使交流电形成稳定电流，使电压稳定构成稳定的电路保持恒压出入，通过主路和辅路相配合使电源恒压更稳定，通过PWM控制电路发出信号给反激式变压器，输入整流滤波电路经过输出整流滤波电路通过导线电连接有LED显示屏，能够达到使电流稳定的输出，使LED显示屏的电流压力稳定，避免对LED显示屏造成损坏，通过母线靠近反激式变压器一端的外表面固定套设有防护圈，防护圈的厚度至少为一厘米，能够达到了对母线的保护性，提高了该系统的安全性。

附图说明

图1为本发明山区储能负荷站的正视图；

图2为本发明风光储微电网能量管理控制系统构架图；

图3为本发明微电网能量管理电路系统图；

图4为本发明风光储微电网能量管理控制系统流程图。

图5为本发明光能站组件角度距离设计图。

图中：1、支撑机构；101、绝缘板；102、支撑架；103、第一底座；104、第一支撑杆；105、第一固定环；106、第二底座；107、第二支撑杆；108、第二固定环；109、橡胶板；2、能量管理机构；201、母线；202、第一开关；203、山区储能负荷站；204、储能蓄电池；205、第一功率测量器；206、风能转换器；207、光能转换器；208、第二功率测量器；209、第二开关；210、风光发电机；211、转能变压器；212、光能站；213、风能站；3、恒压机构；301、交流输入整流滤波电路；302、反激式变压器；303、主变压器；304、功率条纹；305、恒功率线纹；306、基准电压；307、辅路；308、接地线；309、主路；310、LED显示屏；311、输出整流滤波电路；312、连接导线；313、反馈电路；314、PWM控制电路；315、电阻；316、尖峰吸收电路；4、底板；5、连接板；6、散热板；7、防护圈。

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1-5，本发明提供一种技术方案：一种基于山区风光储微电网能量管理控制系统，包括底板4，底板4的上表面固定连接有连接板5，连接板5的上表面固定连接有散热板6，底板4的上表面固定安装有支撑机构1，底板4的上表面设有能量管理机构2，底板4的上表面设有恒压机构3。

支撑机构1包括绝缘板101、支撑架102、第一底座103、第一支撑杆104、第一固定环105、第二底座106、第二支撑杆107、第二固定环108和橡胶板109。

能量管理机构2包括母线201、第一开关202、山区储能负荷站203、储能蓄电池204、第一功率测量器205、风能转换器206、光能转换器207、第二功率测量器208、第二开关209、风光发电机210、转能变压器211、光能站212和风能站213。

恒压机构3包括交流输入整流滤波电路301、反激式变压器302、主变压器303、功率条纹304、恒功率线纹305、基准电压306、辅路307、接地线308、主路309、LED显示屏310、输出整流滤波电路311、连接导线312、反馈电路313、PWM控制电路314、电阻315和尖峰吸收电路316。

进一步的，底板4的上表面固定连接有绝缘板101，绝缘板101的上表面固定连接有支撑架102，支撑架102的上表面固定连接有橡胶板109，底板4的上表面固定连接有第一底座103，第一底座103的上表面固定连接有第一支撑杆104，第一支撑杆104的外表面固定连接有第一固定环105，底板4的上表面固定连接有第二底座106，第二底座106的上表面固定连接有第二支撑杆107，第二支撑杆107的外表面固定连接有第二固定环108，能够达到了对该储能系统装置的保护性，提高了该系统的安全性。

进一步的，底板4的上表面固定连接有反激式变压器302，反激式变压器302的内部电连接有母线201，母线201通过导线电连接有山区储能负荷站203，母线201通过导线电连接有第一功率测量器205，母线201通过导线电连接有储能蓄电池204，母线201通过导线电连接有第一开关202，母线201通过导线电连接有风能转换器206，母线201通过导线电连接有光能转换器207，风能转换器206通过导线电连接有第二功率测量器208，第二功率测量器208通过导线电连接有第二开关209，母线201通过导线电连接有风光发电机210，风光发电机210通过导线电连接有转能变压器211，转能变压器211通过导线电连接有风能站213，转能变压器211通过导线电连接有光能站212，能够达到了对风光能量的转换，提高了对能量的储存和控制。

进一步的，交流输入整流滤波电路301通过导线电连接有反激式变压器302，反激式变压器302通过导线电连接有功率条纹304，功率条纹304通过导线电连接有主变压器303，主变压器303通过导线电连接有恒功率线纹305，恒功率线纹305电连接有连接导线312，连接导线312远离恒功率线纹305的一端电连接有基准电压306，反激式变压器302的通过导线电连接有尖峰吸收电路316，能够达到了对电路电压的稳定性，提高了电路的安全性。

进一步的，恒功率线纹305远离主变压器303的通过导线电连接有辅路307，连接导线312靠近辅路307的连接有电阻315，能够达到使电压更稳定，提高了稳压效率。

进一步的，辅路307通过导线电连接地线308，接地线308下方设有主路309，能够达到使交流电形成稳定电流，使电压稳定构成稳定的电路保持恒压出入，通过主路309和辅路307相配合使电源恒压更稳定。

进一步的，PWM控制电路314发出信号给反激式变压器302，输入整流滤波电路1经过输出整流滤波电路311通过导线电连接有LED显示屏310，能够达到使电流稳定的输出，使LED显示屏310的电流压力稳定，避免对LED显示屏310造成损坏。

进一步的，母线201靠近反激式变压器302一端的外表面固定套设有防护圈7，防护圈7的厚度至少为一厘米，能够达到了对母线201的保护性，提高了该系统的安全性。

S1.太阳能光伏组件串联的组件数量：

Ns＝830/57.8±0.5≈14.4。

单列串联功率：

P＝14.4×260Wp＝3734Wp。

单台500kW逆变器需要配置太阳能电池组件单列并联的数量：

Ns＝500000/3734≈133.9。

太阳能光伏电伏阵列单元设计为170列支路并联，共计2083块太阳能电池组件，实际功率达到510.2kWp。

考虑光伏电池板的一致性，单支路光伏阵列的工作电压为600V-1000Vdc,单支路光伏阵列的开路电压为1200V。从逆变器的输入范围和整个回路的绝缘水平来说，器件的选型和计算符合工程实际要求。

太阳能光伏阵列的布置

光伏电池组件阵列间距设计

为了避免阵列之间遮阴,光伏电池组件阵列间距应不小于D:

式中为当地地理纬度，在北半球为正，南半球为负，为阵列前排最高点与后排组件最低位置的高度差)。

根据上式计算，求得：

实际工程应用时取光伏电池组件前后排阵列间距1.56米。

工作原理：首先通过风能站213和光能站212发电，接着通过转能变压器211变换转能压力，通过风光发电机210、风能转换器206和光能转换器207，将风光能装换成电能，通过第一功率测量器205和第二功率测量器208对能量的测量，便于对能量的控制，通过储能蓄电池204和山区储能负荷站203对微电网能量的储存和控制，提高了控制能量的便捷性，交流输入整流滤波电路301、反激式变压器302、主变压器303、PWM控制电路314和反馈电路313组成基准电压306控制环路，而同相输入端则由电阻315的分压比来设定，若输出基准电压306上升，则电阻315的电压也上升，该基准电压306与反相端电压比较流入光耦中的LED显示屏310，进而通过反馈电路313控制PWM输出占空比，使输出的电压工作在恒压状态，稳定电路安全。

在本发明的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。需要说明的是，在本文中，诸如“第一”、“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一6个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于山区风光储微电网能量管理控制系统，包括底板(4)，所述底板(4)的上表面固定连接有连接板(5)，所述连接板(5)的上表面固定连接有散热板(6)，其特征在于：所述底板(4)的上表面固定安装有支撑机构(1)，所述底板(4)的上表面设有能量管理机构(2)，所述底板(4)的上表面设有恒压机构(3)；

所述支撑机构(1)包括绝缘板(101)、支撑架(102)、第一底座(103)、第一支撑杆(104)、第一固定环(105)、第二底座(106)、第二支撑杆(107)、第二固定环(108)和橡胶板(109)；

所述能量管理机构(2)包括母线(201)、第一开关(202)、山区储能负荷站(203)、储能蓄电池(204)、第一功率测量器(205)、风能转换器(206)、光能转换器(207)、第二功率测量器(208)、第二开关(209)、风光发电机(210)、转能变压器(211)、光能站(212)和风能站(213)；

所述恒压机构(3)包括交流输入整流滤波电路(301)、反激式变压器(302)、主变压器(303)、功率条纹(304)、恒功率线纹(305)、基准电压(306)、辅路(307)、接地线(308)、主路(309)、LED显示屏(310)、输出整流滤波电路(311)、连接导线(312)、反馈电路(313)、PWM控制电路(314)、电阻(315)和尖峰吸收电路(316)。

2.根据权利要求1所述的一种基于山区风光储微电网能量管理控制系统，其特征在于：所述底板(4)的上表面固定连接有绝缘板(101)，所述绝缘板(101)的上表面固定连接有支撑架(102)，所述支撑架(102)的上表面固定连接有橡胶板(109)，所述底板(4)的上表面固定连接有第一底座(103)，所述第一底座(103)的上表面固定连接有第一支撑杆(104)，所述第一支撑杆(104)的外表面固定连接有第一固定环(105)，所述底板(4)的上表面固定连接有第二底座(106)，所述第二底座(106)的上表面固定连接有第二支撑杆(107)，所述第二支撑杆(107)的外表面固定连接有第二固定环(108)。

3.根据权利要求1所述的一种基于山区风光储微电网能量管理控制系统，其特征在于：所述底板(4)的上表面固定连接有反激式变压器(302)，所述反激式变压器(302)的内部电连接有母线(201)，所述母线(201)通过导线电连接有山区储能负荷站(203)，所述母线(201)通过导线电连接有第一功率测量器(205)，所述母线(201)通过导线电连接有储能蓄电池(204)，所述母线(201)通过导线电连接有第一开关(202)，所述母线(201)通过导线电连接有风能转换器(206)，所述母线(201)通过导线电连接有光能转换器(207)，所述风能转换器(206)通过导线电连接有第二功率测量器(208)，所述第二功率测量器(208)通过导线电连接有第二开关(209)，所述母线(201)通过导线电连接有风光发电机(210)，所述风光发电机(210)通过导线电连接有转能变压器(211)，所述转能变压器(211)通过导线电连接有风能站(213)，所述转能变压器(211)通过导线电连接有光能站(212)。

4.根据权利要求1所述的一种基于山区风光储微电网能量管理控制系统，其特征在于：所述交流输入整流滤波电路(301)通过导线电连接有反激式变压器(302)，所述反激式变压器(302)通过导线电连接有功率条纹(304)，所述功率条纹(304)通过导线电连接有主变压器(303)，所述主变压器(303)通过导线电连接有恒功率线纹(305)，所述恒功率线纹(305)电连接有连接导线(312)，所述连接导线(312)远离恒功率线纹(305)的一端电连接有基准电压(306)，所述反激式变压器(302)的通过导线电连接有尖峰吸收电路(316)。

5.根据权利要求1所述的一种基于山区风光储微电网能量管理控制系统，其特征在于：所述恒功率线纹(305)远离主变压器(303)的通过导线电连接有辅路(307)，所述连接导线(312)靠近辅路(307)的连接有电阻(315)。

6.根据权利要求1所述的一种基于山区风光储微电网能量管理控制系统，其特征在于：所述辅路(307)通过导线电连接地线(308)，所述接地线(308)下方设有主路(309)。

7.根据权利要求1所述的一种基于山区风光储微电网能量管理控制系统，其特征在于：所述PWM控制电路(314)发出信号给反激式变压器(302)，所述输入整流滤波电路(1)经过输出整流滤波电路(311)通过导线电连接有LED显示屏(310)。

8.根据权利要求1所述的一种基于山区风光储微电网能量管理控制系统，其特征在于：所述母线(201)靠近反激式变压器(302)一端的外表面固定套设有防护圈(7)，所述防护圈(7)的厚度至少为一厘米。