CN201947047U - 一种电网供电系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种电网供电系统，包括具有母线的电网和微网，微网包括控制系统、储能装置、DC/AC、光伏阵列、风力发电系统、负载和发电机，储能装置、风力发电系统、发电机和负载均连接到母线上，光伏阵列连接在DC/AC的直流端并通过DC/AC的交流端连接到母线上，控制系统用于实时监测电网、储能装置、光伏阵列、风力发电系统、发电机和负载的运行情况，并根据负载的用电需求控制电网、储能装置、光伏阵列、风力发电系统和发电机之间的工作状态。本实用新型在电网出故障时，微网脱离电网为负载供电，保证系统工作的可靠性，并且，由于微网主要采用新能源供电，因此不仅减少煤炭、石油等不可再生资源的浪费，还减少了环境污染。

Description

一种电网供电系统
技术领域
本实用新型属于供电领域，具体涉及一种电网供电系统。
背景技术
近年来，随着用电负荷的不断增加，社会对电力需求不断增长，供电质量以及可靠性要求越来越高，因此，具有大机组、大电网和高电压特性的集中式单一供电系统发展迅速。
就目前大型电网的运行状况来看，虽然电能质量以及供电可靠性有所提高，但是世界范围内的几次严重的停电故障，也突显出了集中式大电网以下几点缺陷：大电网中的任何一点故障扰动，可能会造成大面积停电，甚至整个电网崩溃；煤炭、石油以及核电在发电过程中造成严重污染，并且这些不可再生能源已经越来越少；不能灵活跟踪电力负荷的变化；投资大，成本高；对偏远地区用户供电在架设输电线路方面，要么距离太远投资大，要么是地区偏远不能满足架设输电线路的要求；输配电线路损耗大，运行成本高，难度大，不能满足用户多样性的需求。
实用新型内容
本实用新型为解决现有电网一旦故障，整个系统几乎崩溃的技术问题，提供了一种减少环境污染且保证供电系统可靠工作的电网供电系统。
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种电网供电系统，包括具有母线的电网，其中还包括微网，该微网包括控制系统、储能装置、DC/AC、光伏阵列、风力发电系统、负载和发电机，所述储能装置、风力发电系统、发电机和负载均连接到母线上，所述光伏阵列连接在DC/AC的直流端并通过DC/AC的交流端连接到母线上，所述控制系统用于实时监测电网、储能装置、光伏阵列、风力发电系统、发电机和负载的运行情况，并根据负载的用电需求控制电网、储能装置、光伏阵列、风力发电系统和发电机之间的工作状态。
进一步，所述储能装置为直流储能装置，该直流储能装置连接在DC/AC的直流端并通过DC/AC的交流端连接到母线上。
进一步，所述直流储能装置为电池储能装置或超级电容储能装置。
进一步，所述电池储能装置包括电池阵列和控制电池阵列工作的电池管理器。
进一步，所述储能装置为交流储能装置，该交流储能装置连接在母线上。
进一步，所述交流储能装置为飞轮储能装置。
进一步，所述负载为直流负载，该直流负载连接在AC/DC的直流端并通过AC/DC的交流端连接到母线上。
进一步，所述负载为交流负载，该交流负载连接在母线上。
从本实用新型的电网供电系统技术方案可以看出，本实用新型通过在现有电网的基础上增加微网，该微网包括控制系统、储能装置、DC/AC、光伏阵列、风力发电系统、负载和发电机，所述储能装置、风力发电系统、发电机和负载均连接到母线上，所述光伏阵列连接在DC/AC的直流端并通过DC/AC的交流端连接到母线上，所述控制系统用于实时监测电网、储能装置、光伏阵列、风力发电系统、发电机和负载的运行情况，并根据负载的用电需求控制电网、储能装置、光伏阵列、风力发电系统和发电机之间的工作状态，使得当电网出故障时，微网可以脱离电网为负载供电，从而避免了电网一旦出现故障，整个供电系统几乎崩溃的弊端，另外，由于该微网主要由新能源（例如太阳能、风电）发电，因此，不仅减少了煤炭、石油等不可再生资源的浪费，而且，新能源发电对环境没有污染，从而保护了环境。
附图说明
图1为本实用新型提供的实施例一结构示意图。
图2为本实用新型提供的实施例二结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
为解决现有电网一旦故障，整个系统几乎崩溃的技术问题，本实用新型通过在现有电网的基础上增加了微网，该微网包括控制系统、储能装置、DC/AC、光伏阵列、风力发电系统、负载和发电机，所述储能装置、风力发电系统、发电机和负载均连接到母线上，所述光伏阵列连接在DC/AC的直流端并通过DC/AC的交流端连接到母线上，所述控制系统用于实时监测电网、储能装置、光伏阵列、风力发电系统、发电机和负载的运行情况，并根据负载的用电需求控制电网、储能装置、光伏阵列、风力发电系统和发电机之间的工作状态。
所述储能装置为直流储能装置和/或交流储能装置，当为直流储能装置时，该直流储能装置连接在DC/AC的直流端并通过DC/AC的交流端连接到母线上；当为交流储能装置时，该交流储能装置连接到母线上。
由于微网作为电网的一个辅助供电设备，主要起应急作用，因此所述负载可为一些重要负载，为直流负载和/或交流负载，交流负载例如民用生活电器、工厂生产设备；直流负载一般例如变电站二次回路中的一些器件，当为直流负载时，该直流负载连接在AC/DC的直流端并通过AC/DC的交流端连接到母线上；当为交流负载时，该交流负载连接到母线上。当然，上述负载具体包括的设备可由设计者根据需要设定。
为了使本领域的技术人员能够更好地理解、实现本实用新型，下面通过具体实施例对本实用新型进行详细说明。
实施例一
图1为本实用新型提供的实施例一结构示意图，参阅图1，一种电网供电系统包括具有母线的电网，其中还包括微网，该微网包括控制系统1、直流储能装置3、DC/AC2、光伏阵列4、风力发电系统5、交流负载7和发电机6，所述风力发电系统5、发电机6和交流负载7均连接到母线上，所述直流储能装置3、光伏阵列4均连接在DC/AC2的直流端并通过DC/AC2的交流端连接到母线上，所述控制系统1用于实时监测电网、直流储能装置3、光伏阵列4、风力发电系统5、发电机6和负载7的运行情况，并根据交流负载7的用电需求控制电网、直流储能装置3、光伏阵列4、风力发电系统5和发电机6之间的工作状态。
在本实施例中，所述控制系统1用于实时监测电网的运行情况，当电网正常运行时，控制光伏阵列4发电通过DC/AC2送入电网，和/或控制风力发电系统5发电送入电网；而当电网出现故障时，控制微网脱离电网单独工作，即为交流负载7供电，其具体工作过程是：控制系统1实时监测直流储能装置3、光伏阵列4、风力发电系统5、发电机6和交流负载7的运行情况，并根据交流负载7的用电需求控制电网、直流储能装置3、光伏阵列4、风力发电系统5和发电机6之间的工作状态，其工作状态具体包括如下几种模式：
光伏阵列4独立供电模式：在阳光强度比较强的时候，通过光伏阵列4产生直流电只够交流负载7用，此时直流电经过DC/AC2逆变成交流电，只对交流负载7供电。
光伏阵列4给交流负载7和直流储能装置3供电模式：在阳光强度很强的时候，通过光伏阵列4产生的直流电除了满足交流负载7需求外，若还有富余的，可一路经过DC/AC2逆变成交流电对交流负载7供电，另一路对直流储能装置3进行充电。
风力发电系统5独立供电模式：在阳光很弱时，通过光伏阵列4发电不能满足交流负载7运行要求时，而风力发电系统5发电完全能满足交流负载7运行要求，此时风力发电系统5独立对交流负载7进行供电。
风光互补供电模式：当光伏阵列4发电不能满足交流负载7运行要求时，启动风力发电系统5和光伏阵列4一起对交流负载7进行供电。
风力发电系统5给交流负载7和直流储能装置3供电模式：在风能很强的时候，通过风能产生的电能除了满足交流负载7需求外，若还有富余的，可一路对交流负载7供电，另一路经过DC/AC2逆变对直流储能装置3进行充电。
风光互补和直流储能装置3供电模式：当光伏阵列4和风力发电系统5同时给交流负载7供电还不能满足交流负载7正常运行要求时，则直流储能装置3放电，和风力发电系统5、光伏阵列4一起对交流负载7供电，使交流负载7不间断运行。
光伏阵列4和直流储能装置3供电模式：当太阳光照较弱，只靠光伏阵列4产生的电能不能满足交流负载7需求时，则直流储能装置3进行放电，来弥补光伏阵列4供电的不足，满足交流负载7运行要求。
直流储能装置3独立供电模式：当没有太阳光照时，例如晚上，不能靠光伏阵列4产生的电能对交流负载7供电，而只能依靠直流储能装置3放电为交流负载7供电，满足交流负载7运行的要求。
发电机6供电模式：当只靠光伏阵列4和风力发电系统5产生电能以及直流储能装置3储存的电能还不能满足交流负载7需求时，运行发电机6，对交流负载7进行供电。
在本实施例中，所述直流储能装置3为电池储能装置或超级电容储能装置。
进一步，所述电池储能装置包括电池阵列和控制电池阵列工作的电池管理器。在此说明的是，当储能装置为电池储能装置时，电池管理器可监测该电池储能装置的运行情况，并将监测的信息传给控制系统1，从而减轻了控制系统1的工作量。
实施例二
图2为本实用新型提供的实施例二结构示意图，参阅图2，一种电网供电系统包括具有母线的电网，其中还包括微网，该微网包括控制系统1、交流储能装置8、DC/AC2、光伏阵列4、风力发电系统5、直流负载10、AC/DC9和发电机6，所述交流储能装置8、风力发电系统5、发电机6均连接到母线上，所述光伏阵列4连接在DC/AC2的直流端并通过DC/AC2的交流端连接到母线上，所述直流负载10连接在AC/DC9的直流端并通过AC/DC9的交流端连接到母线上，所述控制系统1用于实时监测电网、交流储能装置8、光伏阵列4、风力发电系统5、发电机6和直流负载10的运行情况，并根据直流负载10的用电需求控制电网、交流储能装置8、光伏阵列4、风力发电系统5和发电机6之间的工作状态。
在本实施例中，所述交流储能装置8为飞轮储能装置。
由图1和图2可知，实施例一和实施例二的方案大部分相同，区别是：实施例一中储能装置采用的是直流储能装置3，负载采用的是交流负载7，而实施例二中储能装置采用的是交流储能装置8，负载采用的直流负载10。当然本实用新型不限于实施例一和实施例二方案，即当储能装置为直流储能装置3时，负载还可为直流负载10，而当储能装置为交流储能装置8时，负载也还可为交流负载7。在此需说明的是，当储能装置为直流储能装置3时，该直流储能装置3连接在DC/AC2的直流端并通过DC/AC2的交流端连接到母线上；当储能装置为交流储能装置8时，该交流储能装置8连接到母线上；当负载为直流负载10时，该直流负载10连接在AC/DC9的直流端并通过AC/DC9的交流端连接在母线上；当负载为交流负载7时，该交流负载7连接到母线上。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电网供电系统，包括具有母线的电网，其特征在于，还包括微网，该微网包括控制系统、储能装置、DC/AC、光伏阵列、风力发电系统、负载和发电机，所述储能装置、风力发电系统、发电机和负载均连接到母线上，所述光伏阵列连接在DC/AC的直流端并通过DC/AC的交流端连接到母线上，所述控制系统用于实时监测电网、储能装置、光伏阵列、风力发电系统、发电机和负载的运行情况，并根据负载的用电需求控制电网、储能装置、光伏阵列、风力发电系统和发电机之间的工作状态。
2.根据权利要求1所述的电网供电系统，其特征在于，所述储能装置为直流储能装置，该直流储能装置连接在DC/AC的直流端并通过DC/AC的交流端连接到母线上。
3.根据权利要求2所述的电网供电系统，其特征在于，所述直流储能装置 为电池储能装置或超级电容储能装置。
4.根据权利要求3所述的电网供电系统，其特征在于，所述电池储能装置包括电池阵列和控制电池阵列工作的电池管理器。
5.根据权利要求1所述的电网供电系统，其特征在于，所述储能装置为交流储能装置，该交流储能装置连接在母线上。
6.根据权利要求5所述的电网供电系统，其特征在于，所述交流储能装置为飞轮储能装置。
7.根据权利要求1至6任一项所述的电网供电系统，其特征在于，所述负载为直流负载，该直流负载连接在AC/DC的直流端并通过AC/DC的交流端连接到母线上。
8.根据权利要求1至6任一项所述的电网供电系统，其特征在于，所述负载为交流负载，该交流负载连接在母线上。
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