CN114301096B - 一种基于铝空电池的微电网系统及调度方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于微电网技术领域，具体涉及一种基于铝空电池的微电网系统，包括有供电母线、并网供电单元、离网供电单元、负载配电单元以及工控单元，并网供电单元包括有市电模块与发电机模块，离网供电单元包括有UPS电源模块、铝空电池模块以及锂电模块，并网供电单元与UPS电源模块电性连接，市电模块和发电机模块并联设置，UPS电源模块与负载配电单元之间通过供电母线电性连接，铝空电池模块以及锂电模块并联设置且均与供电母线电性连接，工控单元分别与并网供电单元以及离网供电单元电性连接；本发明还提供了一种基于铝空电池的微电网系统的调度方法，采用并网供电模式和离网供电模式两种供电模式，并且能够在两种供电模式下进行进一步的供电调度。
Description
技术领域
本发明属于微电网技术领域，具体涉及一种基于铝空电池的微电网系统及调度方法。
背景技术
目前，国内关于微电网技术方面还存于发展的阶段，应用上还不是很成熟，微电网在运行过程中，需要针对各个供电模块的状态进行相关的调度控制，而关于微电网的运行调度是微电网系统的核心技术，为此我们提出了一种基于铝空电池的微电网系统及调度方法。
发明内容
本发明的目的是：旨在提供一种基于铝空电池的微电网系统及调度方法，通过在工控单元的调度下，能够根据实际情况，采用并网供电模式和离网供电模式两种供电模式，并且能够在两种供电模式下进行进一步的供电调度。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基于铝空电池的微电网系统，其特征在于：包括有供电母线、并网供电单元、离网供电单元、负载配电单元以及工控单元，所述并网供电单元包括有市电模块与发电机模块，所述离网供电单元包括有UPS电源模块、铝空电池模块以及锂电模块，所述并网供电单元与所述UPS电源模块电性连接，所述市电模块和发电机模块并联设置，所述UPS电源模块与所述负载配电单元之间通过所述供电母线电性连接，所述铝空电池模块以及所述锂电模块并联设置且均与所述供电母线电性连接，所述工控单元分别与并网供电单元以及离网供电单元电性连接。
所述并网供电单元还包括有转换开关，所述并网供电单元通过所述转换开关与所述UPS电源模块电性连接。
所述离网供电单元还包括有负载功率探头和UPS功率探头，所述负载功率探头用于实时监测所述负载配电单元的负载功率，所述UPS功率探头用于实时监测所述UPS电源模块的功率。
所述负载配电单元与所述供电母线之间电性连接有切断开关。
一种基于铝空电池的微电网系统的调度方法，所述调度方法包括有如下步骤：
S100：所述工控单元监测并网供电单元中市电模块以及发电机模块的运行状态，并进行如下判定：
①优先监测市电模块的运行状态，当市电模块和发电机模块中至少有一个能够正常运行时，工控单元控制微电网系统进行并网供电模式；
②当市电模块和发电机模块均不能够正产运行时，工控单元控制微电网系统进行离网供电模式；
S200：并网供电模式下，转换开关将并网供电单元与UPS电源模块相连通，离网供电单元的铝空电池模块和锂电模块均不供电；
S300：离网供电模式下，转换开关将并网供电单元与UPS电源模块相断开，离网供电单元的UPS电源模块、铝空电池模块和锂电模块共同供电。
所述步骤S200中并网供电模式包括以下供电步骤：
S210：当市电模块正常供电时，铝空电池模块待机，转换开关将市电模块与UPS电源模块相连通，通过UPS电源模块为负载配电单元供电，同时，UPS电源模块自动通过并网供电单元进行充电，直至UPS电源模块当前电量SOC1大于UPS电源模块最大电量SOC1max后，UPS电源模块电量充满，并网供电单元将不再为UPS电源模块充电；
S220：工控单元监测锂电模块当前电量SOC，若锂电模块当前电量SOC2小于锂电模块最大电量SOC2max，此时，并网供电单元同步为锂电模块充电；
S230：若锂电模块当前电量SOC2大于锂电模块最大电量SOC2max，此时，锂电模块处于满电，并网供电单元不为锂电模块充电；
S240：当市电模块不正常，发电机模块正常供电时，同样的遵循上述S210至S230的供电步骤。
所述步骤S300中离网供电模式包括以下供电步骤：
S310：UPS电源模块开启电池模式，建立供电母线电压，铝空电池模块启动，负载功率探头对负载配电单元进行功率监控；
S320：若负载配电单元的功率小于铝空电池模块的输出功率，则单独由铝空电池模块通过供电母线向负载配电单元供电，若工控单元检测锂电模块当前电量SOC2小于锂电模块最大电量SOC2max，则铝空电池模块还对锂电模块充电，若工控单元检测锂电模块当前电量SOC2大于锂电模块最大电量SOC2max，则不对锂电模块充电，同时调节铝空电池模块输出功率与负载配电单元的功率一致；
S330：若负载配电单元的功率大于铝空电池模块的输出功率，工控单元检测锂电模块当前电量SOC2大于锂电模块最小电量SOC2min时，则由锂电模块与铝空电池模块共同向负载配电单元供电；
S340：若负载配电单元的功率大于铝空电池模块的输出功率，工控单元检测锂电模块当前电量SOC2小于锂电模块最小电量SOC2min时，锂电模块不再供电，由UPS电源模块与铝空电池模块共同向负载配电单元供电。
所述步骤S300中离网供电模式还包括以下供电步骤：
S341：如步骤S340的前提下，若UPS电源模块当前电量SOC1小于UPS电源模块最小电量SOC1min后，则使离网供电单元全部停机，或者通过切断开关将负载配电单元切断。
供电母线用于将UPS电源模块与负载配电单元之间相连接，并网供电单元和离网供电单元共同组成混合的供电系统，在工控单元的调度下，能够根据实际情况，采用并网供电模式和离网供电模式两种供电模式，并且能够在两种供电模式下进行进一步的供电调度，使得微电网能够高效准确的供电。
附图说明
本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；
图1为本发明一种基于铝空电池的微电网系统实施例的结构示意图；
图2为本发明一种基于铝空电池的微电网系统的调度方法的并网供电模式和离网供电模式的判定示意图；
图3为本发明一种基于铝空电池的微电网系统的调度方法的并网供电模式流程示意图；
图4为本发明一种基于铝空电池的微电网系统的调度方法的离网供电模式流程示意图；
主要元件符号说明如下：
供电母线1、并网供电单元2、市电模块21、发电机模块22、转换开关23、离网供电单元3、UPS电源模块31、铝空电池模块32、锂电模块33、负载功率探头34、UPS功率探头35、负载配电单元4、切断开关41、工控单元5。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
如图1所示，本发明的一种基于铝空电池的微电网系统，包括有供电母线1、并网供电单元2、离网供电单元3、负载配电单元4以及工控单元5，并网供电单元2包括有市电模块21与发电机模块22，离网供电单元3包括有UPS电源模块31、铝空电池模块32以及锂电模块33，并网供电单元2与UPS电源模块31电性连接，市电模块21和发电机模块22并联设置，UPS电源模块31与负载配电单元4之间通过供电母线1电性连接，铝空电池模块32以及锂电模块33并联设置且均与供电母线1电性连接，工控单元5分别与并网供电单元2以及离网供电单元3电性连接。
供电母线1用于将UPS电源模块31与负载配电单元4之间相连接，并网供电单元2和离网供电单元2共同组成混合的供电系统，在工控单元5的调度下，能够根据实际情况，采用并网供电模式和离网供电模式两种供电模式，并且能够在两种供电模式下进行进一步的供电调度，使得微电网能够高效准确的供电。
请参阅图1，并网供电单元2还包括有转换开关23，并网供电单元2通过转换开关23与UPS电源模块31电性连接。
工控单元5能够控制转换开关23的通断，当并网供电模式时，工控单元5控制转换开关23将并网供电单元2与UPS电源模块31相连通；当处于离网供电模式时，工控单元5控制转换开关23将并网供电单元2与UPS电源模块31相断开。
请参阅图1，离网供电单元3还包括有负载功率探头34和UPS功率探头35，负载功率探头34用于实时监测负载配电单元4的负载功率，UPS功率探头35用于实时监测UPS电源模块31的功率。
离网供电模式中，负载功率探头34和UPS功率探头35启动，工控单元5能够接收负载功率探头34以及UPS功率探头35的监测数据，负载功率探头34实时监测负载配电单元4的负载功率，通过与铝空电源模块32的输出功率相对比，从而使工控单元5能够进行不同的调度，并且通过UPS功率探头35实时监测UPS电源模块31的功率，能够使工控单元5及时停机。
请参阅图1，负载配电单元4与供电母线1之间电性连接有切断开关41。
工控单元5能够控制切断开关41，通过切断开关4能够连接或者切断负载配电单元4。
如图2至图4所示，本发明还提供了一种一种基于铝空电池的微电网系统的调度方法，调度方法包括有如下步骤：
S100：工控单元5监测并网供电单元2中市电模块21以及发电机模块22的运行状态，并进行如下判定：
①优先监测市电模块21的运行状态，当市电模块21和发电机模块22中至少有一个能够正常运行时，工控单元5控制微电网系统进行并网供电模式；
②当市电模块21和发电机模块22均不能够正产运行时，工控单元5控制微电网系统进行离网供电模式；
S200：并网供电模式下，转换开关23将并网供电单元2与UPS电源模块31相连通，离网供电单元3的铝空电池模块32和锂电模块33均不供电；
S210：当市电模块21正常供电时，铝空电池模块32待机，转换开关23将市电模块21与UPS电源模块31相连通，通过UPS电源模块31为负载配电单元4供电，同时，UPS电源模块31自动通过并网供电单元2进行充电，直至UPS电源模块31当前电量SOC1大于UPS电源模块31最大电量SOC1max后，UPS电源模块31电量充满，并网供电单元2将不再为UPS电源模块31充电；
S220：工控单元5监测锂电模块33当前电量SOC，若锂电模块33当前电量SOC2小于锂电模块33最大电量SOC2max，此时，并网供电单元2同步为锂电模块33充电；
S230：若锂电模块33当前电量SOC2大于锂电模块33最大电量SOC2max，此时，锂电模块33处于满电，并网供电单元2不为锂电模块33充电；
S240：当市电模块21不正常，发电机模块22正常供电时，同样的遵循上述S210至S230的供电步骤；
S300：离网供电模式下，转换开关23将并网供电单元2与UPS电源模块31相断开，离网供电单元3的UPS电源模块31、铝空电池模块32和锂电模块33共同供电；
S310：UPS电源模块31开启电池模式，建立供电母线1电压，铝空电池模块32启动，负载功率探头35对负载配电单元4进行功率监控；
S320：若负载配电单元4的功率小于铝空电池模块32的输出功率，则单独由铝空电池模块32通过供电母线1向负载配电单元4供电，若工控单元5检测锂电模块33当前电量SOC2小于锂电模块33最大电量SOC2max，则铝空电池模块32还对锂电模块33充电，若工控单元5检测锂电模块33当前电量SOC2大于锂电模块33最大电量SOC2max，则不对锂电模块33充电，同时调节铝空电池模块32输出功率与负载配电单元4的功率一致；
S330：若负载配电单元4的功率大于铝空电池模块32的输出功率，工控单元5检测锂电模块33当前电量SOC2大于锂电模块33最小电量SOC2min时，则由锂电模块33与铝空电池模块32共同向负载配电单元4供电；
S340：若负载配电单元4的功率大于铝空电池模块32的输出功率，工控单元5检测锂电模块33当前电量SOC2小于锂电模块33最小电量SOC2min时，锂电模块33不再供电，由UPS电源模块31与铝空电池模块32共同向负载配电单元4供电；
S341：如步骤S340的前提下，若UPS电源模块31当前电量SOC1小于UPS电源模块31最小电量SOC1min后，则使离网供电单元3全部停机，或者通过切断开关41将负载配电单元4切断；
S350：若UPS功率探头35实时监测出现功率小于0，则说明UPS电源模块31处于充电状态，无法建立供电母线1电压，此时铝空电池模块32和锂电模块33均停机。
上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (2)
1.一种基于铝空电池的微电网系统，其特征在于：包括有供电母线、并网供电单元、离网供电单元、负载配电单元以及工控单元，所述并网供电单元包括有市电模块与发电机模块，所述离网供电单元包括有UPS电源模块、铝空电池模块以及锂电模块；
所述并网供电单元与所述UPS电源模块电性连接，所述市电模块和发电机模块并联设置，所述UPS电源模块与所述负载配电单元之间通过所述供电母线电性连接，所述铝空电池模块以及所述锂电模块并联设置且均与所述供电母线电性连接；
所述工控单元分别与并网供电单元以及离网供电单元电性连接；
所述并网供电单元还包括有转换开关，所述并网供电单元通过所述转换开关与所述UPS电源模块电性连接，所述离网供电单元还包括有负载功率探头和UPS功率探头，所述负载功率探头用于实时监测所述负载配电单元的负载功率，所述UPS功率探头用于实时监测所述UPS电源模块的功率；所述负载配电单元与所述供电母线之间电性连接有切断开关；
一种基于铝空电池的微电网系统的调度方法，包括有如下步骤：
S100：所述工控单元监测并网供电单元中市电模块以及发电机模块的运行状态，并进行如下判定：
①优先监测市电模块的运行状态，当市电模块和发电机模块中至少有一个能够正常运行时，工控单元控制微电网系统进行并网供电模式；
②当市电模块和发电机模块均不能够正产运行时，工控单元控制微电网系统进行离网供电模式；
S200：并网供电模式下，转换开关将并网供电单元与UPS电源模块相连通，离网供电单元的铝空电池模块和锂电模块均不供电；
所述步骤S200中并网供电模式包括以下供电步骤：
S210：当市电模块正常供电时，铝空电池模块待机，转换开关将市电模块与UPS电源模块相连通，通过UPS电源模块为负载配电单元供电，同时，UPS电源模块自动通过并网供电单元进行充电，直至UPS电源模块当前电量SOC1大于UPS电源模块最大电量SOC1max后，UPS电源模块电量充满，并网供电单元将不再为UPS电源模块充电；
S220：工控单元监测锂电模块当前电量SOC，若锂电模块当前电量SOC2小于锂电模块最大电量SOC2max，此时，并网供电单元同步为锂电模块充电；
S230：若锂电模块当前电量SOC2大于锂电模块最大电量SOC2max，此时，锂电模块处于满电，并网供电单元不为锂电模块充电；
S240：当市电模块不正常，发电机模块正常供电时，同样的遵循上述S210至S230的供电步骤；
S300：离网供电模式下，转换开关将并网供电单元与UPS电源模块相断开，离网供电单元的UPS电源模块、铝空电池模块和锂电模块共同供电；
所述步骤S300中离网供电模式包括以下供电步骤：
S310：UPS电源模块开启电池模式，建立供电母线电压，铝空电池模块启动，负载功率探头对负载配电单元进行功率监控；
S320：若负载配电单元的功率小于铝空电池模块的输出功率，则单独由铝空电池模块通过供电母线向负载配电单元供电，若工控单元检测锂电模块当前电量SOC2小于锂电模块最大电量SOC2max，则铝空电池模块还对锂电模块充电，若工控单元检测锂电模块当前电量SOC2大于锂电模块最大电量SOC2max，则不对锂电模块充电，同时调节铝空电池模块输出功率与负载配电单元的功率一致；
S330：若负载配电单元的功率大于铝空电池模块的输出功率，工控单元检测锂电模块当前电量SOC2大于锂电模块最小电量SOC2min时，则由锂电模块与铝空电池模块共同向负载配电单元供电；
S340：若负载配电单元的功率大于铝空电池模块的输出功率，工控单元检测锂电模块当前电量SOC2小于锂电模块最小电量SOC2min时，锂电模块不再供电，由UPS电源模块与铝空电池模块共同向负载配电单元供电。
2.根据权利要求1所述的一种基于铝空电池的微电网系统的调度方法，其特征在于：所述步骤S300中离网供电模式还包括以下供电步骤：
S341：如步骤S340的前提下，若UPS电源模块当前电量SOC1小于UPS电源模块最小电量SOC1min后，则使离网供电单元全部停机，或者通过切断开关将负载配电单元切断。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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