CN110829486A - 高速公路服务区的能源微网系统 - Google Patents

Abstract

本发明高速公路服务区的能源微网系统，包括：发电单元包括风力发电机、风力逆变器、PV阵列、光伏逆变器、储能电池组和储能逆变器，风力发电机经风力逆变器与交流母线连接，PV阵列经光伏逆变器与交流母线连接，储能电池组经储能逆变器与交流母线连接，空调单元和充电单元与交流母线连接；风力发电机进行风力发电并将所发的直流电经风力逆变器逆变为交流电后传至交流母线以为空调单元和充电单元供电；PV阵列进行光伏发电并将所发的直流电经光伏逆变器逆变为交流电后传至交流母线以为空调单元和充电单元供电；储能电池组存储多余的电能，在供电不足时将存储的直流电经储能逆变器逆变为交流电后传至交流母线以为空调单元和充电单元供电。

Description

高速公路服务区的能源微网系统

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，特别是涉及一种高速公路服务区的能源微网系统。

背景技术

对于高速公路服务区来说，一般都处在边远地区，远离城市和电网，而我国大部地区太阳能资源丰富，利用太阳能光伏发电前景非常广。太阳能光伏发电与火力、水力、柴油发电等相比具有许多优点，如安全可靠、无噪声、无污染、资源随处可得不受地域限制、可以方便地与建筑物结合等。因此，无论从近期还是远期，无论从能源环境的角度还是从满足边远地区的角度考虑，太阳能光伏发电都具有实际的意义，很适宜在高速公路服务区中应用。

我国高速公路是全国物流以及客运的主要途径，在人们的日常生活中发挥着不可忽视的作用，并且随着近年来我国客流量的不断加大，使得我国高速公路的新增里程又有了增长，而在高速公路不断发展的过程中，服务区的建设也逐渐成为了人们关注的重点，高速公路服务区中如何绿色供电供热供冷是需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速公路服务区的能源微网系统。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供一种高速公路服务区的能源微网系统，其特点在于，其包括发电单元、空调单元和充电单元，所述发电单元包括风力发电机、风力逆变器、PV阵列、光伏逆变器、储能电池组和储能逆变器，所述风力发电机经风力逆变器与交流母线连接，所述PV阵列经光伏逆变器与交流母线连接，所述储能电池组经储能逆变器与交流母线连接，所述空调单元和充电单元均与交流母线连接；

所述风力发电机用于进行风力发电并将所发的直流电经风力逆变器逆变为交流电后传输至交流母线以为空调单元和充电单元供电；

所述PV阵列用于进行光伏发电并将所发的直流电经光伏逆变器逆变为交流电后传输至交流母线以为空调单元和充电单元供电；

所述储能电池组用于存储多余的电能，在供电不足时将存储的直流电经储能逆变器逆变为交流电后传输至交流母线以为空调单元和充电单元供电。

较佳地，所述空调单元包括冷热型热泵、第一水泵和风机盘管，所述风机盘管经过第一水泵和冷热型热泵连接，所述冷热型热泵与交流母线连接，所述冷热型热泵采用空气源热泵或地源热泵；

所述冷热型热泵用于将从自然界的空气、水或土壤中获取的低品位热能转换为高品位热能，并将高品位热能经第一水泵传输至风机盘管。

较佳地，所述充电单元包括充电桩，所述充电桩与交流母线连接，所述充电桩用于从交流母线获取风力发电机、PV阵列或储能电池组的电能为新能源客货车供电。

较佳地，所述能源微网系统还包括热水单元，所述热水单元包括PVT阵列、第二水泵、直流热泵、第三水泵和热水箱，所述PVT阵列通过第二水泵与直流热泵连接，所述直流热泵通过第三水泵与热水箱连接；

所述PVT阵列用于进行光伏发电并将所发的电能为直流热泵供电、PVT阵列产生的热量通过第二水泵、直流热泵、第三水泵传输至热水箱以加热热水箱中的水。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

本发明通过太阳能光热、光伏发电、风力发电、直流热泵等新能源系统应用技术，为高速公路服务区相关餐饮、住宿、照明和动力等系统提供冷、热、电能源供应。

本发明结合了光伏发电、储能电站、风力发电、智能微网于一体的智能微电网系统，其主要特点是通过储能实现光伏发电、风力发电与电网供电相互补充，最大化的利用太阳能、风能等可再生能源，并通过电力削峰填谷及峰谷差价实现最终的微电网系统经济效益最大化。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的高速公路服务区的能源微网系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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的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。

如图1所示，本实施例提供一种高速公路服务区的能源微网系统，其包括发电单元、空调单元、充电单元和热水单元，所述发电单元包括风力发电机、风力逆变器、PV阵列、光伏逆变器、储能电池组和储能逆变器，所述风力发电机经风力逆变器与交流母线连接，所述PV阵列经光伏逆变器与交流母线连接，所述储能电池组经储能逆变器与交流母线连接，所述空调单元和充电单元均与交流母线连接。

所述风力发电机用于进行风力发电并将所发的直流电经风力逆变器逆变为交流电后传输至交流母线以为空调单元和充电单元供电。

所述PV阵列用于进行光伏发电并将所发的直流电经光伏逆变器逆变为交流电后传输至交流母线以为空调单元和充电单元供电。

所述储能电池组用于存储多余的电能，在供电不足时将存储的直流电经储能逆变器逆变为交流电后传输至交流母线以为空调单元和充电单元供电。

其中，所述空调单元包括冷热型热泵、第一水泵和风机盘管，所述风机盘管经过第一水泵和冷热型热泵连接，所述冷热型热泵与交流母线连接，所述冷热型热泵采用空气源热泵或地源热泵；所述冷热型热泵用于将从自然界的空气、水或土壤中获取的低品位热能转换为高品位热能，并将高品位热能经第一水泵传输至风机盘管。可解决服务区的制冷和采暖问题，能源利用效率高，降低造价成本低，运行管理和后期维护效率高，运营成本低。

所述空调单元中的智能控制系统通过全面的参数采集，运用现代模糊控制技术、变频技术等实现冷冻水系统的模糊预期控制、冷却水系统的自适应模糊优化控制和主机系统的间接(或启停)控制，实现空调冷媒流量跟随负荷的变化而动态调节，确保整个空调系统始终保持高效、协调地运行，从而最大限度地降低空调系统能耗。

所述充电单元包括充电桩，所述充电桩与交流母线连接，所述充电桩用于从交流母线获取风力发电机、PV阵列或储能电池组的电能为新能源客货车供电。主要特点是最大化的利用太阳能，同时电网供电作为补充，给新能源汽车充电。

充电桩与交流母线相连，同时与发电单元相结合，将能够解决在有限的土地资源里配电网的问题，通过能量存储和优化配置实现本地能源生产与用能负荷基本平衡，可根据需要与公共电网灵活互动且相对独立运行，尽可能的使用新能源，缓解了充电桩用电对电网的冲击。同时智能充电系统可实现功率共享、负荷约束、统一调度、统一管理，适用于车棚多辆电动车同时充电，并配合主动防护和柔性充电等技术，解决电动汽车大功率充电对配电网的冲击，实现高效、安全充电。

所述热水单元包括PVT阵列、第二水泵、直流热泵、第三水泵和热水箱，所述PVT阵列通过第二水泵与直流热泵连接，所述直流热泵通过第三水泵与热水箱连接；所述PVT阵列用于进行光伏发电并将所发的电能为直流热泵供电、PVT阵列产生的热量通过第二水泵、直流热泵、第三水泵传输至热水箱以加热热水箱中的水。

PVT阵列结合直驱热泵，PVT发的电用于直流热泵，多余热能与热泵结合进行提升后用于提供生活热水，直流热泵通过水泵与PVT光电光热一体板阵列相连，直流热泵将PVT光电光热一体板阵列的热量换出来用于制热水，同时，PVT光电光热一体板阵列发的直流电供直流热泵使用，最大限度的利用太阳能。热水箱通过水泵与直流热泵相连，热水箱用于储存热水，因为系统制热水在白天，主要用热水时段在晚上。

所述发电单元结合了光伏发电、储能电站、风力发电、智能微网于一体的智能微电网系统，其主要特点是通过储能实现光伏发电、风力发电与电网供电相互补充，最大化的利用太阳能、风能等可再生能源，并通过电力削峰填谷及峰谷差价实现最终的微电网系统经济效益最大化。

在高速公路服务区中应用分布式太阳能光伏发电、风力发电、储能电站、热泵等新能源，还可以满足服务区运行的需要，也是当前集约化土地资源，提升我国土地面积经济输出价值的重要途径；同时还对能源结构的优化、确保能源的安全、生态环境的改善以及转变用能方法等都有重要的意义。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种高速公路服务区的能源微网系统，其特征在于，其包括发电单元、空调单元和充电单元，所述发电单元包括风力发电机、风力逆变器、PV阵列、光伏逆变器、储能电池组和储能逆变器，所述风力发电机经风力逆变器与交流母线连接，所述PV阵列经光伏逆变器与交流母线连接，所述储能电池组经储能逆变器与交流母线连接，所述空调单元和充电单元均与交流母线连接；

所述风力发电机用于进行风力发电并将所发的直流电经风力逆变器逆变为交流电后传输至交流母线以为空调单元和充电单元供电；

所述PV阵列用于进行光伏发电并将所发的直流电经光伏逆变器逆变为交流电后传输至交流母线以为空调单元和充电单元供电；

所述储能电池组用于存储多余的电能，在供电不足时将存储的直流电经储能逆变器逆变为交流电后传输至交流母线以为空调单元和充电单元供电。

2.如权利要求1所述的高速公路服务区的能源微网系统，其特征在于，所述空调单元包括冷热型热泵、第一水泵和风机盘管，所述风机盘管经过第一水泵和冷热型热泵连接，所述冷热型热泵与交流母线连接，所述冷热型热泵采用空气源热泵或地源热泵；

所述冷热型热泵用于将从自然界的空气、水或土壤中获取的低品位热能转换为高品位热能，并将高品位热能经第一水泵传输至风机盘管。

3.如权利要求1所述的高速公路服务区的能源微网系统，其特征在于，所述充电单元包括充电桩，所述充电桩与交流母线连接，所述充电桩用于从交流母线获取风力发电机、PV阵列或储能电池组的电能为新能源客货车供电。

4.如权利要求1所述的高速公路服务区的能源微网系统，其特征在于，所述能源微网系统还包括热水单元，所述热水单元包括PVT阵列、第二水泵、直流热泵、第三水泵和热水箱，所述PVT阵列通过第二水泵与直流热泵连接，所述直流热泵通过第三水泵与热水箱连接；

所述PVT阵列用于进行光伏发电并将所发的电能为直流热泵供电、PVT阵列产生的热量通过第二水泵、直流热泵、第三水泵传输至热水箱以加热热水箱中的水。

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