CN111181192A - 一种微电网系统ccs智能控制中心 - Google Patents
一种微电网系统ccs智能控制中心 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111181192A CN111181192A CN201911287810.9A CN201911287810A CN111181192A CN 111181192 A CN111181192 A CN 111181192A CN 201911287810 A CN201911287810 A CN 201911287810A CN 111181192 A CN111181192 A CN 111181192A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power supply
- grid
- voltage
- power
- energy storage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 82
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract description 2
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 52
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 43
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 34
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 19
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 9
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 7
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 5
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 4
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
- H02J3/30—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using dynamo-electric machines coupled to flywheels
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
- H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/40—Synchronising a generator for connection to a network or to another generator
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
- H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
- H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
一种微电网系统CCS智能控制中心，涉及一种电网技术。通过超级电容、供电母线，升压储能，降压放能控制并入电源电网的平衡。这种一种微电网系统CCS智能控制中心能实现网内平稳供电。CCS智能控制中心包括连接光伏单向输入控制、低压供电母线连接、主动负荷连接及控制，变压储能、变压储能放电、12伏供电，其中的光伏单向输入控制包括有开关、二级管，开关连接太阳能电池板，开关另一端连接二级管，二级管连接到母线；主动负荷连接及控制连接到低压供电母线上；变压储能和变压放电连接到低压供电母线上，其中变压储能之降压控制连接储能器上；作为局部的电力系统的控制及管理供能实现功率平衡控制、系统运行优化、故障检测与保护。
Description
技术领域
本发明涉及一种电网技术，具体涉及一种微电网系统。
背景技术
功率平衡是电力系统稳定运行的基础，一旦因故障引起功率严重失衡，系统就有可能失去稳定导致大面积的停电事故，从而造成重大的经济损失和严重的社会影响，为了解决这个问题，传统方法是使用继电保护和安全稳定控制装置，在系统故障时进行切机、切负荷或系统解列等操作，尽量的缓解系统中由于故障引起的功率不平衡问题，这种稳定控制措施称之为被动致稳，假如存在这样一个装置，它能够它能够在线实时感受系统的不平衡功率，并对他进行直接补偿调节，从而解决故障后功率失衡给电力系统稳定带来的问题，这种稳定控制称之为主动致稳。
实现主动自稳的主要方法是将各种储能技术应与电力系统稳定性控制，目前研究的较多的是超导磁储能技术，SMES，燃料电容器储能技术、超级电容器储能技术和飞轮储能技术，从目前研究进展来看，超导磁储能技术，SMES，超级电容器储能技术，飞轮储能技术有可能在电力系统中达到成熟和产业化。研究表明，超导磁储能技术SMES，很适应于电力系统稳定控制，但SMES造价昂贵，装置设计，运行维护与电力系统现有的各种射设备相比都有很大的不同，其长期安全稳定运行在探索之中，而超级电容储能技术同样由于造假昂贵，单个电容储能密度低等问题尚未达到实验阶段。
发明内容
本发明目的在于：提供一种微电网系统，采用光伏发电系统及柴油发电机作为分布式电源，采用钒流电池为储能系统，利用带飞轮储能的同步发电机产生系统的并网基准电源，通过并网逆变器并入微网低压供电母线，再经供电变压器升压至10KV，并入国家电网。这种微电网系统既能实现网内平稳供电，又能平稳对接大电网系统。
本发明技术方案是：一种微电网系统，包括光伏发电系统、柴油发电机系统、电池储能系统，其中光伏发电系统及柴油发电机作为分布式电源，电池储能系统；整个微电网系统划分为六大模块：即基准电源模块、光伏发电与并网控制模块、柴油发电机及其智能控制系统模块、储能系统及其智能管理模块、负荷智能管理模块、系统并网模块，其特征是：所述基准电源模块包括光伏列阵A、CCS智能控制中心、电机、带飞轮、交流同步发电机，光伏列阵连接CCS智能控制中心，CCS智能控制中心连接电机，电机输出轴连接飞轮，飞轮轴的另一端连接交流同步发电机，同步发电机通过并网逆变器并入低压供电母线，用于微网内供电，同时低压供电母线经供电变压器升压至电网电压并入国家电网；其原理是光伏列阵A产生的电能经CCS启动源动力，源动力驱动电机带飞轮储能的交流同步发电机发出380V/50Hz交流电；当负载功率波动较大时，利用飞轮储能，稳定系统电压与频率，以达到微网系统的功率平衡；在提供并网基准电源的同时，也向系统提供一定量的电能；当阴雨天气太阳能功率不足时，利用智能储能系统放电，维持并网基准电源的稳定，并根据需要自动开启柴油发电机对微网系统进行能量补充，以保证系统电能的稳定可靠供应。
进一步的所述的一种微电网系统，其特征是：CCS智能控制中心包括连接光伏单向输入控制、低压供电母线连接、主动负荷连接及控制，变压储能、变压储能放电、12伏供电，其中的光伏单向输入控制包括有开关、二级管，开关连接太阳能电池板，开关另一端连接二级管，二级管连接到母线；主动负荷连接及控制连接到低压供电母线上；变压储能和变压放电连接到低压供电母线上，其中变压储能之降压控制连接储能器上；变压放电升压控制也连接到储能器上，其运行过程是光伏发出的电流经开关流入二极管，流入低压供电母线，低压供电母线向用电负荷供电，当光伏微网电量过剩时低压供电母线上连接充电控制也向储能电池充电，同时可启动主动负荷，消耗过剩部分电量；当光伏微网电量不足时，低压供电母线上连接放电控制将储能电池升压放入微网，同时会切断主动负荷。
进一步的所述的一种微电网系统，其特征是：所述的CCS智能控制中心还包括有超级电容，超级电容设置连接在供电母线间。
进一步的所述的一种微电网系统CCS智能控制中心，其特征是：CCS智能控制中心还包括接地器，接地器由电阻与电容并联而成。
进一步的所述的一种微电网系统CCS智能控制中心，其特征是：CCS智能控制中心还包括避雷器
进一步的所述的一种微电网系统，其特征是：所述光伏发电与并网控制模块包括光伏列阵B、光伏直流汇流箱、光伏并网逆变器单元；光伏列阵B输出端连接到光伏直流电汇流箱，汇流后，光伏直流电经汇流箱输出连接光伏并网逆变器，由光伏并网逆变器逆变成三相交流电，光伏并网逆变器连接交流母线，即电流并入带并网基准电源的交流母线。
进一步的所述的一种微电网系统，其特征是：所述柴油发电系统及其智能控制系统模块包括柴油发电机、智能控制系统；柴油发电机连接智能控制系统，智能控制系统连接并入带并网基准电源的交流母线；其主要功能是，当阴雨天气太阳能功率不足时，对微网系统进行能量补充，以保证系统电能的稳定可靠供应。
进一步的所述的一种微电网系统，其特征是：所述的储能系统及其智能管理模块包括储能电池组及智能储能控制；电池组输出连接智能储能控制，电池组连接并入带并网基准电源的交流母线；主要功能有：用于应对光伏功率短时间内的不足，为微网系统提供能量的补充；以及为夜间工作的小功率负载如LED灯具、电脑、空调等提供所需的电能。
进一步的所述的一种微电网系统，其特征是：所述的负荷智能管理模块包括负荷智能控制器；负荷智能控制器连接并入带并网基准电源的交流母线；主要功能是对微网系统内较大的用电负荷进行智能化管理，以保证大负荷启动时，微网系统能够平稳运行；负荷智能控制器还连接有主动负荷，在光伏发电条件良好且网内负荷不足，富余电量较多的情况下，负荷智能控制器自动启动主动负荷，主动负荷包括储热、储压、抽水蓄水、制冰制冷等等；启动主动负荷可尽可能多消耗光伏电力，做到不弃光、少弃光。
进一步的所述的一种微电网系统，其特征是：系统并网模块包括低压交流母线、低压控制系统、电力变压器、高压电力接入设施；低压交流母线与低压控制系统电连接，低压交流母线还连接电力变压器，电力变压器连接高压电力接入设施，这样系统并网模块将微电网连接到所在地已建设高压电力传输线路，或连接到微电网建设已经形成一定规模高压供电网络的线路上；即连接到各分布站点光伏电能经变压器升压后，用10KV及以上的电力线路进行电力传输，同时向各用电单位传输电能，形成局部高压供电网络的线路。
进一步的所述的一种微电网系统，其特征是：微电网系统设置多组光伏发电系统并联母线上和多组柴油发电机系统并联母线上，多组电池储能系统并联母线上构成。
一种微电网系统的能量智能化管理方法，其特征是：
1）通过基准电源管理模块控制基准电源产生参照标准交流电源，输入母线；2）分布式电源包括光伏发电系统、柴油发电机组通过逆变器找到母线上输出电流标准，再经逆变器将不同频率的电能平滑地转换为与基准电源相同频率的交流电能，通过控制器控制逆变器控制分布式电源的输出，让分布式电源按指定的电压和频率或有功和无功即控制输出；3）母线将电流输送给用电负荷及储能系统，电量有余时控制器启动主动负荷用电；如已接入电网，则由母线经升压变压器输送到大电网。4）微电网能量管理系统通过预测光伏发电输出量，并根据预测输出量、燃料机组油耗、热电需求等制定可调度机组的调度计划；晴好白天依靠光伏发电供应微电网系统中负荷运转，电量多余存入储能系统内，电量仍然多余，控制器启动主动负荷，柴油发电机组停机；太阳光照稍不足，控制器启动柴油发电机组，或开启储能系统放电，补充微网使用电量；夜晚光伏发电停止，微电网系统中工作负荷停止运营，由柴油发电机组、储能系统放电供应微电网系统中日常生活等用电。
进一步的所述的一种微电网系统的能量智能化管理方法，其特征是：针对微网覆盖的区域面积比较大，如覆盖整个工业园区，且区域内各用电单位的负荷分布亦不相同，就是在同一家用电单位，用电设备亦有不同的额定功率以及不同的启停时间；特别是在微网建设初期或用电单位、工厂的独立微网，供电规模较小这种情况，要实现柴油机发电组单台运行或多台并联运行等自动化切换，智能管理系统需要根据微网内负荷的大小，自动选取合适的机组发电；当微网内负荷发生变化时，自动启动与之相匹配的机组，既要使机组工作在合理效率区，又要实现不间断电源,保障工厂正常生产，做到“无缝对接”；采用“预约登记”智能化负荷管理模式:
“预约登记”的负荷管理模式主要包括以下几方面的内容。
1)对微电网内所有功率10KW及以上的生产设备进行登记，将其基本信息录入微网智能管理中心的用电设备管理数据库，并对其进行编号。
2)在各生产区域组建现场网络，对生产设备进行现场管理。
3)每台生产设备配备一台自动投切的配电箱。在配电箱上安装红绿指示灯及“预约登记”按钮。
4)生产设备在投入运行之前，配电箱红色指示灯亮，当摁下“预约登记”按钮后，微网智能管理中心收到“预约登记”申请，对其基本信息进行识别后，根据光伏发电系统的发电容量以及正在运行的柴油发电机的容量做好相应的准备工作。如果预约登记的生产设备额定功率符合供电条件，微网智能管理中心将立即发出允许投入的通知，通过现场网络自动投入配电箱的供电开关，绿色指示灯亮,这时，用户可以启动设备进行生产。
5)如果预约登记的生产设备的额定功率会超过光伏发电系统的发电容量以及在运行的柴油发电机的带载容量，微网智能管理中心将启动另一台容量合适的柴油发电机，启动完毕、运行平稳后，发出允许投入的通知，通过现场网络自动投入配电箱的供电开关，同时，绿灯亮起，用户可以启动设备进行生产。
6)经预约登记的生产设备,启动生产后，“预约登记”手续即完成，微网系统将为其稳定地供电。
7)以下情况需重新“预约登记”：
（1）“预约登记”成功，即配电箱绿色指示灯亮起来，超过10分钟未启动设备运行的；
（2）生产设备停机之后，如需再次开机，需重新“预约登记”。
以上管理通过需求侧管理或者需求侧响应达到优化负荷使用、节能省电的目的；当微网建设达到一定规模时，其供电能力越来越强，大功率负荷的启动对微网的影响就会越来越不明显了。
微网中的用电负荷，包含了储热负荷：如电热水器、导热油加热器、储压负荷：气泵及储气罐、储水负荷：如水泵、制冰制冷设备等，我们把这些负荷设置为主动负荷。在光伏发电条件良好且网内负荷不足，富余电量较多的情况下，微网智能管理中心会自动启动这些主动负荷，提前储热、储压、抽水蓄水、制冰制冷等等，尽可能多消耗光伏电力，尽量做到不弃光、少弃光；减少夜间蓄电池放电及柴油发电机的供电量，有效地降低微电网的运行成本。
进一步的所述的一种微电网系统的能量智能化管理方法，其特征是：所述的CCS智能控制中心，工作方法是：采用太阳能12伏电源，设置有超级电容控制、电池储能平稳基准电源电量供应，通过飞轮储能稳定基准电源发电输出平稳。
分布式电源按可控性分为不可调度机组和可调度机组；光伏的发电主要取决于自然环境，具有随机性和波动性，属于不可调度机组，具有一定的可预测性，但目前仍具有较大的预测误差；燃料机柴油机组属于可调度机组；微电网系统中的电力主要来源于光伏发电，其次是柴油发电机组；其中，柴油发电机组作为备用电源或电力补充设备，具备自动启动、自动并网、自动调节输出负荷等功能，实现柴油机发电组单台或多台并联等自动化切换，以保证微电网系统覆盖区域供电的稳定性；智能管理系统需根据网内负荷的大小，自动选取合适的机组发电；当网内负荷发生变化时，自动启动与之相匹配的机组，既要使机组工作在合理效率区，又要实现不间断电源,保障工厂正常生产，做到“无缝对接”。
在微电网中储能系统主要有蓄电池、飞轮、超级电容；蓄电池在并网时起削峰填谷和能量调度的作用，在孤网作为中心存储单元，维护微电网的频率与电压稳定；飞轮用来平抑微电网中的瞬时功率波动；超级电容由于具有较低的惯性，储能系统在微电网中可以平抑分布式电源和负荷的功率波动，维护系统的实时功率平衡，同时能在微电网并网与孤网状态切换时提供瞬时的功率支撑，维持系统稳定。储能系统通过逆变器接入微电网，接受微电网能量管理系统的指令来决定工作方式和放电功率。储能系统的管理目标取决于微电网的工作方式；在并网模式下，其主要是确保分布式电源的稳定出力，容量充足时可以起削峰填谷和能量调度的辅助作用;在孤网模式下，储能系统主要是维护系统稳定，减少终端用户的电能波动 。
微电网系统覆盖区域内的用电负荷大小各异，且启动时间也要根据生活、生产需要而定。为保证智能微网系统的稳定可靠，防止因用电负荷的瞬间加大而对智能微网系统的冲击，智能化管理系统要对区域内的所有负荷进行分类管理。把生活、办公用电与生产用电分别进行管理，做到合理调度。
微网覆盖区域的负荷分为普通负荷和可控负荷。普通负荷主要包括那些额定功率较小且相对较分散的用电设备，如照明、门卫、安防、通讯、电梯以及其他的办公用电和功率相对较小的生活用电。当太阳能功率不足时，这类负荷主要由蓄电池通过逆变器供电，配备相应容量的柴油发电机进行补充供电。在用电设备管理上设置优先权。对于区域内功率相对较大的生活用电设备和生产设备，则归类为可控负荷。
本发明的有益效果在于：通过本发明微电网系统有了较稳定的局部高压供电网络，之后就可以根据实际用电需求，做更多的分布式电源并入其中，这样逐渐形成覆盖面越来越大、供电能力越来越强的高压供电网络。具体在于：
1、本发明微电网是一个可以实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网运行，也可以孤立运行。它将分布式电源、储能装置、能量装换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统。作为完整的电力系统，依靠自身的控制及管理供能实现功率平衡控制、系统运行优化、故障检测与保护、电能质量治理等方面的功能；
2、本发明微电网通过光伏发电与并网控制模块、柴油发电机及其智能控制系统模块实现光伏发电系统及柴油发电机组等分布式电源的灵活、高效应用及并网问题 ；
3、本发明微电网能够充分实现各种规模的分布式电源的接入，实现对负荷高可靠供电。本发明通过系统并网模块除可实现公司电能自发自用、还可余电上网销售；另一方面，当市电供电系统停电时，由于系统自带并网基准电源，微电网系统同样能够正常工作，为公司的生产生活提供稳定可靠的电力能源；
4、本发明微电网中的电源为容量较小的分布式电源，光伏发电系统及柴油发电机组以及超级电容、飞轮及蓄电池等储能装置。它们接在用户侧，具有成本低、电压低以及污染小等特点；
5、本发明微电网储能缓冲包括变压储能和变压储能放电，其作用是躲避光伏功率的瞬时波动，保证设备可靠运行；光伏功率不足、储能放电到预定值时告警，给操作人员预留反应时间停止负荷。
附图说明
图1是本发明整体连网机构示意图
图2是本发明中CCS智能控制中心电路示意图
图3是本发明控制流程示意图
图中：光伏发电与并网控制系统1、CCS控制器11、光伏阵列控制点111、主动负荷控制点112、电网负荷控制点113、电网负荷114、电抗器1141、变频器1142、控制盒1143、变压储能控制115、变压储能1151、变压储能放电1152、储能器1154、CCS控制电源116、超级电容117、接地器118、避雷器119、电机12、储能飞轮13、同步发电机14、无刷励磁机15、并网柜A16、光伏阵列A17、主动负荷19、光伏发电系统与并网控制模块2、光伏阵列B21、组串逆变器A22、柴油发电机及其智能控制系统模块3、柴油发电机31、并网柜B32、储能系统及其智能管理模块4、储能电池41、储能控制器42、负荷智能管理模块5、系统并网模块6、交流母线7。
具体实施方式
图1中一种微电网系统，整个系统按其功能可划分为六大模块，即基准电源模块1、光伏发电与并网控制模块2、柴油发电机及其智能控制系统模块3、储能系统及其智能管理模块4、负荷智能管理模块5、系统并网模块6。
基准电源模块包括光伏列阵A17、CCS智能控制中心11、电机12、飞轮13、交流同步发电机14，光伏列阵A17连接CCS智能控制中心11，CCS智能控制中心11连接电机12，电机12输出轴连接飞轮13，飞轮13轴的另一端连接交流同步发电机14，同步发电机14通过并网逆变器并入交流母线7；
光伏发电与并网控制模块包括光伏列阵B21、光伏直流汇流箱、光伏并网逆变器22；光伏列阵B21输出端连接到直流电经汇流箱，汇流后，直流电经汇流箱输出连接光伏并网逆变器22，由光伏并网逆变器22逆变成三相交流电，光伏并网逆变器22连接交流母线7，即电流并入带并网基准电源的交流母线7；
柴油发电机及其智能控制系统模块包括柴油发电机31、智能控制系统32；柴油发电机31连接智能控制系统32，智能控制系统32连接并入带并网基准电源的交流母线7；其主要功能是，当阴雨天气太阳能功率不足时，对微网系统进行能量补充，以保证系统电能的稳定可靠供应；
所述的储能系统及其智能管理模块包括储能电池组42及其智能储能控制41；电池组42输出连接智能储能控制41，并连接并入带并网基准电源的交流母线7；主要功能有：用于应对光伏功率短时间内的不足，为微网系统提供能量的补充；以及为夜间工作的小功率负载如LED灯具、电脑、空调等提供所需的电能。
所述的负荷智能管理模块包括负荷智能控制器5、用电负荷；负荷智能控制器5控制用电负荷连接并入带并网基准电源的交流母线7；主要功能是对微网系统内较大的用电负荷进行智能化管理，以保证大负荷启动时，微网系统能够平稳运行；另外，在光伏发电条件良好且网内负荷不足，富余电量较多的情况下，自动启动主动负荷，提前储热、储压、抽水蓄水、制冰制冷等等，尽可能多消耗光伏电力，尽量做到不弃光、少弃光。
系统并网模块6包括交流母线7、低压控制系统、电力变压器、高压电力接入设施；交流母线7与低压控制系统电连接，低压交流母线还连接电力变压器，电力变压器连接高压电力接入设施；系统并网模块6将微电网连接到所在地已建设高压电力传输线路，或连接到微电网建设已经形成一定规模高压供电网络的线路上；即连接到各分布站点光伏电能经变压器升压后，用10KV及以上的电力线路进行电力传输，同时向各用电单位传输电能，形成局部高压供电网络的线路。
一种微电网系统的能量智能化管理方法，其特征是：
1）通过基准电源管理模块1控制基准电源产生参照标准交流电源，输入交流母线7；2）分布式电源包括光伏发电系统2经组串逆变器A22找到交流母线7上输出电流标准，再经组串逆变器A22、柴油发电机组3经并网柜B32将不同频率的电能平滑地转换为与基准电源1相同频率的交流电能，通过控制器控制逆变器控制分布式电源的输出，让分布式电源按指定的电压和频率或有功和无功即控制输出；3）交流母线7将电流输送给用电负荷5及储能系统4，电量有余时控制器启动主动负荷19用电；如已接入电网，则由交流母线经升压变压器输送到大电网；4）微电网能量管理系统通过预测光伏发电输出量，并根据预测输出量、燃料机组油耗、热电需求等制定可调度机组的调度计划；晴好白天依靠光伏发电供应微电网系统中负荷运转，电量多余存入储能系统内，电量仍然多余，控制器启动主动负荷，柴油发电机组停机；太阳光照稍不足，控制器启动柴油发电机组，或开启储能系统放电，补充微网使用电量；夜晚光伏发电停止，微电网系统中工作负荷停止运营，由柴油发电机组、储能系统放电供应微电网系统中日常生活等用电。
进一步的所述的一种微电网系统的能量智能化管理方法，其特征是：针对微网覆盖的区域面积比较大，如覆盖整个工业园区，且区域内各用电单位的负荷分布亦不相同，就是在同一家用电单位，用电设备亦有不同的额定功率以及不同的启停时间；或在微网建设初期或用电单位、工厂的独立微网，供电规模较小这种情况，为实现柴油机发电组单台运行或多台并联运行等自动化切换，智能管理系统需要根据微网内负荷的大小，自动选取合适的机组发电，适应微网内负荷发生变化，既要使机组工作在合理效率区，又要实现不间断电源,保障工厂正常生产，做到“无缝对接”；采用“预约登记”智能化负荷管理模式:
“预约登记”的负荷管理模式主要包括以下步骤：
1)对微电网内所有功率10KW及以上的生产设备进行登记，将其基本信息录入微网智能管理中心的用电设备管理数据库，并对其进行编号；
2)在各生产区域组建现场网络，对生产设备进行现场管理；
3)每台生产设备配备一台自动投切的配电箱，在配电箱上安装红绿指示灯及“预约登记”按钮；
4)生产设备在投入运行之前，配电箱红色指示灯亮，当摁下“预约登记”按钮后，微网智能管理中心收到“预约登记”申请，对其基本信息进行识别后，根据光伏发电系统的发电容量以及正在运行的柴油发电机的容量做好相应的准备工作；如果预约登记的生产设备额定功率符合供电条件，微网智能管理中心将立即发出允许投入的通知，开启现场网络自动投入配电箱的供电开关，绿色指示灯亮,这时，用户可以启动设备进行生产；
5)如果预约登记的生产设备的额定功率会超过光伏发电系统的发电容量以及在运行的柴油发电机的带载容量，微网智能管理中心将启动另一台容量合适的柴油发电机，启动完毕、运行平稳后，发出允许投入的通知，通过现场网络自动投入配电箱的供电开关，同时，绿灯亮起，用户可以启动设备进行生产；
6)经预约登记的生产设备,启动生产后，“预约登记”手续即完成，微网系统将为其稳定地供电；
7)以下情况需重新“预约登记”：
（1）“预约登记”成功，即配电箱绿色指示灯亮起来，超过10分钟未启动设备运行的；
（2）生产设备停机之后，如需再次开机，需重新“预约登记”。
以上管理通过需求侧管理或者需求侧响应达到优化负荷使用、节能省电的目的；当微网建设达到一定规模时，其供电能力越来越强，大功率负荷的启动对微网的影响就会越来越不明显了。
微网中的用电负荷，包含了储热负荷：如电热水器、导热油加热器、储压负荷：气泵及储气罐、储水负荷：如水泵、制冰制冷设备等，我们把这些负荷设置为主动负荷。在光伏发电条件良好且网内负荷不足，富余电量较多的情况下，微网智能管理中心会自动启动这些主动负荷，提前储热、储压、抽水蓄水、制冰制冷等等，尽可能多消耗光伏电力，尽量做到不弃光、少弃光；减少夜间蓄电池放电及柴油发电机的供电量，有效地降低微电网的运行成本。
进一步的所述的一种微电网系统的能量智能化管理方法，其特征是：所述的CCS智能控制中心，工作方法是：采用太阳能12伏电源，设置有超级电容控制、电池储能平稳基准电源电量供应，通过飞轮储能稳定基准电源发电输出平稳。
分布式电源按可控性分为不可调度机组和可调度机组；光伏的发电主要取决于自然环境，具有随机性和波动性，属于不可调度机组，具有一定的可预测性，但目前仍具有较大的预测误差；燃料机柴油机组属于可调度机组；微电网系统中的电力主要来源于光伏发电，其次是柴油发电机组；其中，柴油发电机组作为备用电源或电力补充设备，具备自动启动、自动并网、自动调节输出负荷等功能，实现柴油机发电组单台或多台并联等自动化切换，以保证微电网系统覆盖区域供电的稳定性；智能管理系统需根据网内负荷的大小，自动选取合适的机组发电；当网内负荷发生变化时，自动启动与之相匹配的机组，既要使机组工作在合理效率区，又要实现不间断电源,保障工厂正常生产，做到“无缝对接”。
在微电网中储能系统主要有蓄电池、飞轮、超级电容；蓄电池在并网时起削峰填谷和能量调度的作用，在孤网作为中心存储单元，维护微电网的频率与电压稳定；飞轮用来平抑微电网中的瞬时功率波动；超级电容由于具有较低的惯性，储能系统在微电网中可以平抑分布式电源和负荷的功率波动，维护系统的实时功率平衡，同时能在微电网并网与孤网状态切换时提供瞬时的功率支撑，维持系统稳定。储能系统通过逆变器接入微电网，接受微电网能量管理系统的指令来决定工作方式和放电功率。储能系统的管理目标取决于微电网的工作方式；在并网模式下，其主要是确保分布式电源的稳定出力，容量充足时可以起削峰填谷和能量调度的辅助作用;在孤网模式下，储能系统主要是维护系统稳定，减少终端用户的电能波动 。
微电网系统覆盖区域内的用电负荷大小各异，且启动时间也要根据生活、生产需要而定。为保证智能微网系统的稳定可靠，防止因用电负荷的瞬间加大而对智能微网系统的冲击，智能化管理系统要对区域内的所有负荷进行分类管理。把生活、办公用电与生产用电分别进行管理，做到合理调度。
微网覆盖区域的负荷分为普通负荷和可控负荷。普通负荷主要包括那些额定功率较小且相对较分散的用电设备，如照明、门卫、安防、通讯、电梯以及其他的办公用电和功率相对较小的生活用电。当太阳能功率不足时，这类负荷主要由蓄电池通过逆变器供电，配备相应容量的柴油发电机进行补充供电。在用电设备管理上设置优先权。对于区域内功率相对较大的生活用电设备和生产设备，则归类为可控负荷。
Claims (4)
1.一种微电网系统CCS智能控制中心，其特征是：CCS智能控制中心包括连接光伏单向输入控制、低压供电母线连接、主动负荷连接及控制，变压储能、变压储能放电、12伏供电，其中的光伏单向输入控制包括有开关、二级管，开关连接太阳能电池板，开关另一端连接二级管，二级管连接到母线；主动负荷连接及控制连接到低压供电母线上；变压储能和变压放电连接到低压供电母线上，其中变压储能之降压控制连接储能器上；变压放电升压控制也连接到储能器上，其运行过程是光伏发出的电流经开关流入二极管，流入低压供电母线，低压供电母线向用电负荷供电，当光伏微网电量过剩时低压供电母线上连接充电控制也向储能电池充电，同时可启动主动负荷，消耗过剩部分电量；当光伏微网电量不足时，低压供电母线上连接放电控制将储能电池升压放入微网，同时会切断主动负荷。
2.根据权利要求1所述的一种微电网系统CCS智能控制中心，其特征是：所述的CCS智能控制中心还包括有超级电容，超级电容设置连接在供电母线间。
3.根据权利要求1所述的一种微电网系统CCS智能控制中心，其特征是：CCS智能控制中心还包括接地器，接地器由电阻与电容并联而成。
4.根据权利要求1所述的一种微电网系统CCS智能控制中心，其特征是：CCS智能控制中心还包括避雷器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201922241317.5U CN211629877U (zh) | 2019-12-15 | 2019-12-15 | 一种微电网系统ccs智能控制中心 |
| CN201911287810.9A CN111181192A (zh) | 2019-12-15 | 2019-12-15 | 一种微电网系统ccs智能控制中心 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201922241317.5U CN211629877U (zh) | 2019-12-15 | 2019-12-15 | 一种微电网系统ccs智能控制中心 |
| CN201911287810.9A CN111181192A (zh) | 2019-12-15 | 2019-12-15 | 一种微电网系统ccs智能控制中心 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111181192A true CN111181192A (zh) | 2020-05-19 |
Family
ID=92074436
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201922241317.5U Active CN211629877U (zh) | 2019-12-15 | 2019-12-15 | 一种微电网系统ccs智能控制中心 |
| CN201911287810.9A Pending CN111181192A (zh) | 2019-12-15 | 2019-12-15 | 一种微电网系统ccs智能控制中心 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201922241317.5U Active CN211629877U (zh) | 2019-12-15 | 2019-12-15 | 一种微电网系统ccs智能控制中心 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (2) | CN211629877U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113765106A (zh) * | 2021-09-25 | 2021-12-07 | 中机国能电力工程有限公司 | 一种自循环多能互补同步并网电路 |
-
2019
- 2019-12-15 CN CN201922241317.5U patent/CN211629877U/zh active Active
- 2019-12-15 CN CN201911287810.9A patent/CN111181192A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113765106A (zh) * | 2021-09-25 | 2021-12-07 | 中机国能电力工程有限公司 | 一种自循环多能互补同步并网电路 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN211629877U (zh) | 2020-10-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110970937A (zh) | 一种微电网系统的能量智能化管理方法 | |
| CN110932323A (zh) | 一种微电网系统 | |
| US6787259B2 (en) | Secondary power source for use in a back-up power system | |
| CN202651785U (zh) | 一种交直流混合型微电网系统 | |
| CN100438257C (zh) | 岛网络以及操作岛网络的方法 | |
| CN102355057A (zh) | 微电网系统计算机监控方法 | |
| CN103997046A (zh) | 箱式储能变电站储能单元投切控制方法 | |
| CN110416991B (zh) | 一种模块化多端柔性直流微电网组网及其分层控制方法 | |
| CN102496965A (zh) | 基于孤岛电网的柴油发电机供电与电池储能协调控制方法 | |
| CN214674378U (zh) | 基于风光储多能互补的采油井场直流微电网系统 | |
| CN109742809B (zh) | 一种多源互补储能型发电厂保安电源系统及其控制方法 | |
| CN211790791U (zh) | 一种自动化微电网系统 | |
| CN116667405A (zh) | 一种多能源互补调节的低碳节能方法及系统 | |
| CN115714436A (zh) | 一种适用于交通系统的多能源储能供电系统稳定供电方法 | |
| CN211629877U (zh) | 一种微电网系统ccs智能控制中心 | |
| KR20110130210A (ko) | 복합형 태양발전 컨트롤러 | |
| CN111416373A (zh) | 一种配变动态增容光储一体化装置 | |
| CN103997118B (zh) | 单兵携带的混合能源供电模块 | |
| CN114844099A (zh) | 一种基于光储柴微网系统的电池补电方法与终端 | |
| CN114597938A (zh) | 一种铝空气电池混合供电系统及其控制方法 | |
| CN212085818U (zh) | 一种模块化组合的电网侧储能装置 | |
| CN202405795U (zh) | 一种风电厂用优化储能装置 | |
| CN205544373U (zh) | 一种便携式电力通信应急电源装置 | |
| CN221227388U (zh) | 一种风光柴储多能互补的智能化移动电站 | |
| CN116231833B (zh) | 一种多能耦合无扰动不间断交直流供电系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |