CN117713178A - 一种风光储直柔微电网系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种风光储直柔微电网系统，包括：电能路由器、电能路由控制器、储能单元以及配电网管理调度平台，其中，所述电能路由器上预留直流光伏输入端口、风力发电输入端口、直流储能双向端口、直流电子负荷输出端口以及375V直流输出端口、交流电网端口、太阳花光伏发电输入端口以及交流负荷输出端口。本发明高效地整合了风能以及太阳能发电系统，解决了以往单独风电以及光伏的并网困难，提高了能源的利用率。通过储能电池组以及设置了灵活管理电能的分配策略，可以在能源供应过剩时储存能量，并在用电高峰时释放能量，进一步从整体上提高了能源利用率并增强了电网的稳定性及可靠性。

Description

一种风光储直柔微电网系统
技术领域
本申请涉及直柔微网电能存储技术领域，尤其涉及一种风光储直柔微电网系统。
背景技术
随着全球对可再生能源的需求增加，结合风能和太阳能的微电网系统成为研究的热点。风光储直柔微电网系统是一种集成了风能、光伏能源、储能设备以及直流负荷的智能供电系统，它通过直流微电网及柔性交互技术实现了电能的分布式管理和利用，提高了能源利用效率。
然而，现有的微电网系统在能源管理、存储效率和与主网交互方面存在局限性。为了克服这些限制，需要一种新型的微电网系统，能够高效整合多种能源输入，并提供高质量的电力输出。
发明内容
本申请提供了一种风光储直柔微电网系统，用以解决现有的直柔微网存在的缺陷。
一方面，本申请提供了一种风光储直柔微电网系统，所述系统包括：电能路由器、电能路由控制器、储能单元以及配电网管理调度平台，其中，所述电能路由器上预留若干直流端口及交流端口，所述若干直流端口及所述交流端口用于实现所述系统电能的输入及输出，所述配电网管理调度平台用于调度所述系统在离网模式以及并网模式下分别对应的能量分配。
在本申请的一种实现方式中，所述直流端口包括：用于连接太阳能电池板的直流光伏输入端口、用于连接风电机组的风力发电输入端口、用于连接储能单元的直流储能双向端口、用于连接直流负载输出的直流电子负荷输出端口以及375V直流输出端口。
在本申请的一种实现方式中，所述交流端口包括：用于连接主电网的交流电网端口、用于连接太阳花发电系统的太阳花光伏发电输入端口以及用于连接交流负载输出的交流负荷输出端口。
在本申请的一种实现方式中，所述直流储能端口连接储能单元，所述储能单元至少包括一个电池组，所述电池组为为磷酸铁锂电池组，额定容量为39KWh，额定输出电压为268V。
在本申请的一种实现方式中，所述风力发电输入端口连接2KW变桨距风力发电机组。
在本申请的一种实现方式中，所述太阳花光伏发电输入端口连接太阳能发电系统，所述太阳能发电系统为三轴跟踪式太阳花光伏发电系统。
在本申请的一种实现方式中，所述直流光伏输入端口外接太阳能电池板，输入功率为10KW，所述375V直流输出端口的最大输出功率为10KW，输出电流范围为0~26.6A。
在本申请的一种实现方式中，所述电能路由器采用的处理器型号为Intel8 AtomME3815。
在本申请的一种实现方式中，所述配电网管理调度平台用于调度所述风光储直柔微电网系统在离网模式以及并网模式下分别对应的能量分配，所述离网模式下的能量分配，具体包括：当光伏产生的能量大于负荷能量，则由光伏能量供给负荷，多余的能量储存在所述储能单元中，所述储能单元充满电时，切断光伏输入；当光伏产生的能量小于负荷能量，则优先光伏能量和风电能量共同给负荷供电；当光伏能量和风电能量之和小于负荷能量，则优先光伏能量和风电能量共同给负荷供电，不足时由所述储能单元给负荷供电；当光伏能量、风电能量以及储能单元供电能量之和小于负荷能量，则优先光伏能量和风电能量共同给负荷供电，不足时由所述储能单元给负荷供电，在所述储能单元能量低于预设阈值时，切除负载。
在本申请的一种实现方式中，所述并网模式下的能量分配，具体包括：当光伏产生的能量大于负荷能量，则由光伏能量供给负荷，多余的能量储存在所述储能单元中，所述储能单元充满电时，将多余的能量并入电网；当光伏产生的能量小于负荷能量，则优先光伏能量和风电能量共同给负荷供电；当光伏能量和风电能量之和小于负荷能量，则优先光伏能量和风电能量共同给负荷供电，不足时由所述储能单元给负荷供电；当光伏能量、风电能量以及储能单元供电能量之和小于负荷能量，则优先光伏能量和风电能量共同给负荷供电，不足时由所述储能单元给负荷供电，在所述储能单元能量低于预设阈值时，由电网提供差额功率给负荷；当处于预设时间段时，由电网为所述储能单元进行充电；其中，所述预设时间段为用电低峰期，根据当地时间进行调控。
本申请提供的一种风光储直柔微电网系统，通过高效地整合了风能以及太阳能发电系统，解决了以往单独风电以及光伏的并网困难，提高了能源的利用率。通过储能电池组以及设置了灵活管理电能的分配策略，可以在能源供应过剩时储存能量，并在用电高峰时释放能量，进一步从整体上提高了能源利用率并增强了电网的稳定性及可靠性。同时，本申请提供的直柔微电网可以独立于主电网运行，即便在电网故障时，也能保证与其连接的重要负载正常运行不受影响。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请实施例提供的一种直柔微电网系统组成图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
随着全球对可再生能源的需求增加，结合风能和太阳能的微电网系统成为研究的热点。风光储直柔微电网系统是一种集成了风能、光伏能源、储能设备以及直流负荷的智能供电系统，它通过直流微电网及柔性交互技术实现了电能的分布式管理和利用，提高了能源利用效率。
然而，现有的微电网系统在能源管理、存储效率和与主网交互方面存在局限性。为了克服这些限制，需要一种新型的微电网系统，能够高效整合多种能源输入，并提供高质量的电力输出。
本申请实施例提供了一种风光储直柔微电网系统，下面通过附图对本申请实施例提出的技术方案进行详细的说明。
图1为本申请实施例提供的一种风光储直柔微电网系统组成图。如图1所示，所述系统包括：电能路由器、电能路由控制器、储能单元以及配电网管理调度平台，其中，所述电能路由器上预留若干直流端口及交流端口，所述若干直流端口及所述交流端口用于实现所述系统电能的输入及输出，所述配电网管理调度平台用于调度所述系统在离网模式以及并网模式下分别对应的能量分配。
在本申请实施例中，所述直流端口包括：用于连接太阳能电池板的直流光伏输入端口、用于连接风电机组的风力发电输入端口、用于连接储能单元的直流储能双向端口、用于连接直流负载输出的直流电子负荷输出端口以及375V直流输出端口。直流光伏输入端口最大直流输入功率为10KW，启动电压330V，直流电压输入范围为330V~550V。风力发电输入端口输入功率2KW，输入电压750V。直流储能双向端口的电池电压范围220V-550V，最大充放电电流100A，最大充放电功率20KW。直流电子负荷输出端口最大输出功率10KW，额定输出电压600V，输出电流范围0-16.6A。375V直流输出端口最大输出功率10KW，
在本申请实施例中，所述交流端口包括：交流电网端口、太阳花光伏发电输入端口以及交流负荷输出端口。交流电网端口额定容量为20 kVA，额定电网电压为AC380V，电网频率为48.5-51.5HZ。交流负荷输出端口最大输出功率10KW，额定输出电压AC380V。
在本申请实施例中，所述直流储能端口连接储能单元，所述储能单元至少包括一个电池组，所述电池组为为磷酸铁锂电池组，额定容量为39KWh，额定输出电压为268V。电池组具备电池管理功能，可以实时测量电池组串电压，充放电电流、温度和单体电池端电压等参数；在电池系统运行出现过压、欠压、过流、高温、低温、通信异常、电池管理系统异常等状态时，通过通讯协议进行报警；在电池系统运行时，如果电池出现过充、过放、过电流、过温、低温时，电池管理系统可以实现就地故障隔离，将问题电池组串退出运行，同时上报保护信息；电池管理系统具备自诊断功能，对电池管理系统与外界通信中断，电池管理系统内部通信异常，模拟量采集异常等故障进行自诊断，并能够上报到就地监测系统；在本地对电池系统的各项事件及历史数据进行存储。
在本申请实施例中，所述风力发电输入端口连接2KW变桨距风力发电机组。机组叶片采用偏航方式，精准调控风轮转速，超风速时自动偏航保护，无迟滞。可以通过微电网系统大屏实时掌握机组运行状态、发电量数据。通过远程下发指令，操控机组进行远程启停和调度运行。
在本申请实施例中，所述太阳花光伏发电输入端口连接太阳能发电系统，所述太阳能发电系统为三轴跟踪式太阳花光伏发电系统。最大输入功率1.45KW，额定输入电压AC220V。
在本申请实施例中，所述直流光伏输入端口外接太阳能电池板，输入功率为10KW，所述375V直流输出端口的最大输出功率为10KW，输出电流范围为0~26.6A。
在本申请实施例中，所述电能路由器采用的处理器型号为Intel8 AtomM E3815。
在本申请实施例中，所述配电网管理调度平台用于调度所述风光储直柔微电网系统在离网模式以及并网模式下分别对应的能量分配，所述离网模式下的能量分配，具体包括：当光伏产生的能量大于负荷能量，则由光伏能量供给负荷，多余的能量储存在所述储能单元中，所述储能单元充满电时，切断光伏输入；当光伏产生的能量小于负荷能量，则优先光伏能量和风电能量共同给负荷供电；当光伏能量和风电能量之和小于负荷能量，则优先光伏能量和风电能量共同给负荷供电，不足时由所述储能单元给负荷供电；当光伏能量、风电能量以及储能单元供电能量之和小于负荷能量，则优先光伏能量和风电能量共同给负荷供电，不足时由所述储能单元给负荷供电，在所述储能单元能量低于预设阈值时，切除负载。
在本申请实施例中，所述并网模式下的能量分配，具体包括：当光伏产生的能量大于负荷能量，则由光伏能量供给负荷，多余的能量储存在所述储能单元中，所述储能单元充满电时，将多余的能量并入电网；当光伏产生的能量小于负荷能量，则优先光伏能量和风电能量共同给负荷供电；当光伏能量和风电能量之和小于负荷能量，则优先光伏能量和风电能量共同给负荷供电，不足时由所述储能单元给负荷供电；当光伏能量、风电能量以及储能单元供电能量之和小于负荷能量，则优先光伏能量和风电能量共同给负荷供电，不足时由所述储能单元给负荷供电，在所述储能单元能量低于预设阈值时，预设阈值根据磷酸铁锂电池性能设定，一般是15%。由电网提供差额功率给负荷；当处于预设时间段时，由电网为所述储能单元进行充电；其中，所述预设时间段为用电低峰期，根据当地时间进行调控，一般地，可以取22:00-6:00。
本申请提供的一种风光储直柔微电网系统，通过高效地整合了风能以及太阳能发电系统，解决了以往单独风电以及光伏的并网困难，提高了能源的利用率。通过储能电池组以及设置了灵活管理电能的分配策略，可以在能源供应过剩时储存能量，并在用电高峰时释放能量，进一步从整体提高了能源利用率并增强了电网的稳定性及可靠性。同时，本申请提供的直柔微电网可以独立于主电网运行，即便在电网故障时，也能保证与其连接的重要负载正常运行不受影响。
本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
还需要说明的是，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、商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、商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……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种风光储直柔微电网系统，其特征在于，所述系统包括：电能路由器、电能路由控制器、储能单元以及配电网管理调度平台，其中，所述电能路由器上预留若干直流端口及交流端口，所述若干直流端口及所述交流端口用于实现所述系统电能的输入及输出，所述配电网管理调度平台用于调度所述系统在离网模式以及并网模式下分别对应的能量分配。
2.根据权利要求1所述的一种风光储直柔微电网系统，其特征在于，所述直流端口包括：用于连接太阳能电池板的直流光伏输入端口、用于连接风电机组的风力发电输入端口、用于连接储能单元的直流储能双向端口、用于连接直流负载输出的直流电子负荷输出端口以及375V直流输出端口。
3.根据权利要求1所述的一种风光储直柔微电网系统，其特征在于，所述交流端口包括：用于连接主电网的交流电网端口、用于连接太阳花发电系统的太阳花光伏发电输入端口以及用于连接交流负载输出的交流负荷输出端口。
4.根据权利要求2所述的一种风光储直柔微电网系统，其特征在于，所述储能单元至少包括一个电池组，所述电池组为为磷酸铁锂电池组，额定容量为39KWh，额定输出电压为268V。
5.根据权利要求2所述的一种风光储直柔微电网系统，其特征在于，所述风力发电输入端口连接2KW变桨距风力发电机组。
6.根据权利要求3所述的一种风光储直柔微电网系统，其特征在于，所述太阳花光伏发电输入端口连接太阳能发电系统，所述太阳能发电系统为三轴跟踪式太阳花光伏发电系统。
7.根据权利要求2所述的一种风光储直柔微电网系统，其特征在于，所述直流光伏输入端口外接太阳能电池板，输入功率为10KW，所述375V直流输出端口的最大输出功率为10KW，输出电流范围为0~26.6A。
8.根据权利要求1所述的一种风光储直柔微电网系统，其特征在于，所述电能路由器采用的处理器型号为Intel8 AtomM E3815。
9.根据权利要求1所述的一种风光储直柔微电网系统，其特征在于，所述离网模式下的能量分配，具体包括：
当光伏产生的能量大于负荷能量，则由光伏能量供给负荷，多余的能量储存在所述储能单元中，所述储能单元充满电时，切断光伏输入；
当光伏产生的能量小于负荷能量，则优先光伏能量和风电能量共同给负荷供电；
当光伏能量和风电能量之和小于负荷能量，则优先光伏能量和风电能量共同给负荷供电，不足时由所述储能单元给负荷供电；
当光伏能量、风电能量以及储能单元供电能量之和小于负荷能量，则优先光伏能量和风电能量共同给负荷供电，不足时由所述储能单元给负荷供电，在所述储能单元能量低于预设阈值时，切除负载。
10.根据权利要求1所述的一种风光储直柔微电网系统，其特征在于，所述并网模式下的能量分配，具体包括：
当光伏产生的能量大于负荷能量，则由光伏能量供给负荷，多余的能量储存在所述储能单元中，所述储能单元充满电时，将多余的能量并入电网；
当光伏产生的能量小于负荷能量，则优先光伏能量和风电能量共同给负荷供电；
当光伏能量和风电能量之和小于负荷能量，则优先光伏能量和风电能量共同给负荷供电，不足时由所述储能单元给负荷供电；
当光伏能量、风电能量以及储能单元供电能量之和小于负荷能量，则优先光伏能量和风电能量共同给负荷供电，不足时由所述储能单元给负荷供电，在所述储能单元能量低于预设阈值时，由电网提供差额功率给负荷；
当处于预设时间段时，由电网为所述储能单元进行充电；其中，所述预设时间段为用电低峰期，根据当地时间进行调控。
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刘建国: "可再生能源导论", 28 February 2017, 中国轻工业出版社, pages: 322 - 328 *

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