CN202957612U - 含风光储的智能微网及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种含风光储的智能微网及其控制系统，其特征在于：该系统包括可再生能源发电装置、储能系统、用户负载装置、变压器、并网及控制系统和电网监测装置；可再生能源发电装置与储能系统连接，用户负载装置及变压器连接至可再生能源发电装置和储能系统；变压器通过电网监测装置连接至电网，可再生能源发电装置、储能系统、用户负载装置、变压器和电网监测装置均连接至并网及控制系统。本实用新型通为用户提供稳定可靠的高质量能源。

Description

含风光储的智能微网及其控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种含风力发电、光伏发电和储能系统的智能微网及其控制系统。该系统适合办公楼、别墅、工厂等场所的可再生能源分布式电源，也可作为蔬菜大棚、岛屿、农场、边防哨所等电网不可达的场所。微网中的风力发电、光伏发电和储能系统可以互为补充，为负载提供稳定的高质量电能。

背景技术

随着人类社会能源需求总量的急速增长和日益严重的气候、环境问题，为缓解能源和全球气候变化对人类生存的影响之间的矛盾，世界各国都将提高能源利用效率及促进清洁能源的发展上升为国家战略。可再生能源的大规模集中并网、电网容量的不断扩充和电网稳定性安全性之间的矛盾也日益突出。而在一些电网不可达的场所，这些问题也尤为严重。

所以，提供稳定性和安全性高的微网电能成了一个亟需解决的问题。

发明内容

发明目的：本实用新型提供了一种含风光储的智能微网及其控制系统，其目的是解决以往的微网中电能稳定性和安全性低的问题。

技术方案：本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

一种含风光储的智能微网及其控制系统，其特征在于：该系统包括可再生能源发电装置、储能系统、用户负载装置、变压器、并网及控制系统和电网监测装置；可再生能源发电装置与储能系统连接，用户负载装置及变压器连接至可再生能源发电装置和储能系统；变压器通过电网监测装置连接至电网，可再生能源发电装置、储能系统、用户负载装置、变压器和电网监测装置均连接至并网及控制系统。

可再生能源发电装置、储能系统、用户负载装置及变压器通过交流母线连接在一起。

可再生能源发电装置通过直流母线连接储能系统，可再生能源发电装置与储能系统连接后连接至双向变流器，双向变流器通过交流母线连接至用户负载装置及变压器。

该装置中还设置有其他形式发电系统，该其他形式发电系统连接储能系统、用户负载装置及变压器。

再生能源发电装置为风力发电装置和光伏发电装置中的一种或两种。

电网监测装置通过微网监控调度系统连接至并网及控制系统。

优点及效果：

本实用新型提供了一种包含多种可再生能源发电和储能系统的智能微网及其控制系统，其目的是充分发挥风力发电、光伏发电和储能系统的互补作用，解决各发电系统、储能系统和用户负载之间的协调和能量调度问题，为用户提供稳定可靠的高质量能源。

本实用新型的意义在于，在发展大规模风电场的同时开发小型分布式风力发电系统，这样将对我国的能源结构和可持续发展有很大的积极意义。可再生能源、分布式能源和智能电网作为21世纪科学用能的最佳方式蓬勃兴起，基于可再生能源的智能微网得到世界各国的广泛重视和应用。

本实用新型通过控制系统和监控系统对发电装置、用户负载和电网接口进行实时协调，并进行能量管理，为用户提供稳定可靠的高质量能源。

附图说明：

图1为本实用新型的结构的第一种形式；

图2为本实用新型的结构的第二种形式；

图3为本实用新型的实施示例图；

图4为本实用新型的控制系统状态切换图。

具体实施方式：下面结合附图对本实用新型做进一步的描述：

本实用新型提供一种含风光储的智能微网及其控制系统，该系统包括可再生能源发电装置、储能系统、用户负载装置、变压器、并网及控制系统和电网监测装置；可再生能源发电装置与储能系统连接，用户负载装置及变压器连接至可再生能源发电装置和储能系统；变压器通过电网监测装置连接至电网，可再生能源发电装置、储能系统、用户负载装置、变压器和电网监测装置均连接至并网及控制系统。

如图1所示，可再生能源发电装置、储能系统、用户负载装置及变压器通过交流母线连接在一起。

如图2所示，可再生能源发电装置通过直流母线连接储能系统，可再生能源发电装置与储能系统连接后连接至双向变流器，双向变流器通过交流母线连接至用户负载装置及变压器。

而该装置中还可以设置其他形式发电系统，该其他形式发电系统连接储能系统、用户负载装置及变压器。

如图1和2所示，再生能源发电装置为风力发电装置和光伏发电装置中的一种或两种。而电网监测装置通过微网监控调度系统连接至并网及控制系统。

本实用新型中的风力发电装置将风能转换为电能，其容量和输出接口形式可以根据实际情况选择。输出接口可以是图1所示的，交流电接入交流母线，也可以是直流形式，直接和储能系统共直流母线。风力发电装置能够根据并网及控制系统的指令调节发电的功率。

而在本实用新型的光伏发电装置中的太阳能电池板将太阳能转换为电能，而光伏发电装置可以大幅度抑制系统的发电功率波动，减小发电功率季节差异。太阳能电池板可以根据容量分组管理。

本实用新型的储能系统主要完成能量的转换和存储功能，由储能电池及电池管理系统组成。电池可以根据容量和成本等因素选择锂电池、全钒液流电池等不同的形式。也可以采取飞轮储能、压缩空气储能等物理储能方法。

在本实用新型中，并网及控制系统是智能微网控制系统的主体，它实现自动启动、自动功率调节、自动并网与孤岛转换、故障自动停机及自动记录与监控等重要控制、保护功能。它对外的三个主要接口系统就是监控系统（SCADA系统）、变频系统以及系统状态控制，它与监控系统接口完成智能微网实时数据及统计数据的交换，与变频系统接口实现对有功功率以及无功功率的自动调节、并网和孤岛运行的切换等，与系统状态监控接口实现非实时控制下位机数据的读取与分析。

微网监控调度系统接收来自于微网各组成部分的状态数据，包括电网监测装置和通信设备。电网监测装置的通信方式采用现场总线和以太网相结合，实时采集有关设备运行状态及工作参数并上传至并网及控制系统中的储能电站监控系统，实时传递系统数据，保证每1s可以刷新一次系统运行状态信息。

如图1所示，本实用新型智能微网中，风力发电装置、光伏发电装置和储能系统可以通过各自的变流器交流母线汇接，用户负载也连接到交流母线。如图2所示，智能微网中，风力发电装置、光伏发电装置和储能系统可以直接通过直流母线汇接，然后通过一个双向变流器和交流母线连接到用户负载。

如图3所示为本实用新型的一个实施示例，风力发电装置、光伏发电装置和储能系统可以通过各自的变流器交流母线汇接，用户负载也连接到交流母线。光伏电池板按照不同的容量和安装位置分组管理。控制系统实时监测电网和用户负载的电能参数，控制和国家电网的并网接口，并通过现场总线通信和风电机组控制系统、光伏控制系统通信，并对风电机组和光伏发电系统的有功功率和无功功率进行动态调整。

如图4所示，微网控制系统控制将对电网状态、负载状态、电池状态、光伏发电状态以及风机状态进行检测。针对用户负载的变化而调整变流器输出功率，同时影响电池组、光伏以及风机的发电情况。当用户负载处于低消耗时，光伏与风机将全力发电对电池组进行充电，以做到能量的存储功能，实现谷电峰用功能节约损耗。当用户负载处于高峰时段，电池组将配合光伏与风机同时对其供电，当所有发电设备全部运行后仍然满足不了用户需求时，系统将自动并网接入国家电网。

本实用新型将风力发电装置、光伏发电装置、生物智能等可再生能源以小规模、分散式方式布置在用户附近,可独立输出电能的系统和用户负载组成微网，再结合智能的并网及控制系统，形成完善的系统。该系统具有投资省、系统可靠性高、能源种类多样等优点。所以,基于可再生能源的微网系统与电网联合供电是今后分布式发电技术发展的必然趋势。通过在负荷中心地区周边可再生能源资源丰富地区建设本实用新型的含风光储的智能微网及其控制系统，一方面可以减小电力传输的损耗和投资，另一方面，还可以为电网安全提供一定的支撑作用。

Claims (1)

1.一种含风光储的智能微网的控制系统，其特征在于：该系统包括可再生能源发电装置、储能系统、用户负载装置、变压器、并网及控制系统和电网监测装置；可再生能源发电装置与储能系统连接，用户负载装置及变压器连接至可再生能源发电装置和储能系统；变压器通过电网监测装置连接至电网，可再生能源发电装置、储能系统、用户负载装置、变压器和电网监测装置均连接至并网及控制系统。

2、根据权利要求1所述的含风光储的智能微网的控制系统，其特征在于：可再生能源发电装置、储能系统、用户负载装置及变压器通过交流母线连接在一起。

3、根据权利要求1所述的含风光储的智能微网的控制系统，其特征在于：可再生能源发电装置通过直流母线连接储能系统，可再生能源发电装置与储能系统连接后连接至双向变流器，双向变流器通过交流母线连接至用户负载装置及变压器。

4、根据权利要求1所述的含风光储的智能微网的控制系统，其特征在于：该含风光储的智能微网的控制系统中还设置有其他形式发电系统，该其他形式发电系统连接储能系统、用户负载装置及变压器。

5、根据权利要求1、2、3或4所述的含风光储的智能微网的控制系统，其特征在于：再生能源发电装置为风力发电装置和光伏发电装置中的一种或两种。

6、根据权利要求1所述的含风光储的智能微网的控制系统，其特征在于：电网监测装置通过微网监控调度系统连接至并网及控制系统。

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