CN206099371U - 一种社区新能源微网系统 - Google Patents

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杨经纬
罗煜
王凯
张超
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一种社区新能源微网系统,包括发电系统、储能系统和社区负荷,所述发电系统及储能系统连接于直流母线上,所述社区负荷连接于交流母线上,直流母线与交流母线之间通过DC/AC逆变器相连;还包社区能量控制中心,社区能量控制中心与发电系统、储能系统及社区负荷连接,对整个微网的电能进行控制;所述社区能量控制中心通过以太网与数据收集传输中心连接,数据收集传输中心与RS485总线连接;所述交流母线还与电网连接。本实用新型提供一种社区新能源微网系统,在新能源发电满足社区负荷时储能装置进行充电,新能源发电不满足社区负荷时储能装置进行放电。

Description

一种社区新能源微网系统
技术领域
本实用新型涉及一种微电网,特别是一种社区新能源微网系统。
背景技术
电能是一个国家发展的经济命脉,随着社会的发展,对电能的需求呈上升趋势。传统的发电以火力发电为主,地球上的化石能源有限,目前我国传统的化石能源已经短缺,同时火力发电带来的环境污染等问题已成为社会关注的焦点。目前,全球气候变化已经开始全面影响人类社会的生存与发展。
社区能源微网系统以社区太阳能,风能,沼气等清洁能源为能量来源发电,通过一定的技术和控制方法最大限度的利用清洁能源,社区电能做到自给自足,电能有多余时将其送入电网以获得盈利,解决了传统能源不足以及传统能源发电带来的环境污染等问题。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种社区新能源微网系统,来推动以清洁和绿色的发电方式满足社区电力需求,并提出社区能量控制中心来实现对系统的控制功能。
为解决上述技术问题,本实用新型所采用的技术方案是:一种社区新能源微网系统,包括发电系统、储能系统和社区负荷,所述发电系统及储能系统连接于直流母线上,所述社区负荷连接于交流母线上,直流母线与交流母线之间通过DC/AC逆变器相连;还包社区能量控制中心,社区能量控制中心与发电系统、储能系统及社区负荷连接,对整个微网的电能进行控制;所述社区能量控制中心通过以太网与数据收集传输中心连接,数据收集传输中心与RS485总线连接;所述交流母线还与电网连接。
优选的,所述发电系统包括风能发电、光能发电、健身器材发电、沼气发电及备用电源,风能发电、光能发电、健身器材发电、沼气发电及备用电源通过电源模块与直流母线连接,风能发电、光能发电、健身器材发电、沼气发电及备用电源与直流母线之间还设有采集控制通信模块,采集控制通信模块与RS485总线连接。
优选的,所述社区负荷包括直流充电桩居民用电、交流充电桩、公共设备用电以及商业用电,直流充电桩居民用电、交流充电桩、公共设备用电以及商业用电均与交流母线连接;还包括直流充电桩,直流充电装与直流母线连接。
优选的,所述储能系统包括超级电容器、蓄电池以及锂电池,超级电容器和蓄电池通过电源模块与直流母线连接,锂电池直接与直流母线连接;所述超级电容器、蓄电池以及锂电池与直流母线之间均设有采集控制通信模块,采集控制通信模块与RS485总线连接。
优选的,所述交流母线与直流母线之间以及交流母线与电网之间均设有采集控制通信模块,采集控制通信模块与RS485总线连接。
优选的,所述社区负荷还包括多个智能电表,智能电表设于交流母线与用电设备之间,智能电表通过ZigBee无线通信模块与RS485总线连接。
本实用新型提供一种社区新能源微网系统,在新能源发电满足社区负荷时储能装置进行充电,新能源发电不满足社区负荷时储能装置进行放电;在微网电能充足情况下,将多余电能送入电网;当微网电能不充足时,从电网吸收电能。在微网与电网相接的地方设有电网故障监测点,当电网无故障时,保持微网与电网的连接;当电网故障时,断开与电网的连接,进入孤网运行状态。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明:
图1为本实用新型的结构示意图;
图2为本实用新型储能装置充放电控制流程图;
图3为本实用新型微网直流母线电压控制图;
图4为本实用新型微网系统离并网控制图;
图5为本实用新型离网时微网交流母线电压控制图;
图6为本实用新型社区能量控制中心框图。
具体实施方式
如图1所示,一种社区新能源微网系统,包括发电系统、储能系统和社区负荷,所述发电系统及储能系统连接于直流母线上,所述社区负荷连接于交流母线上,直流母线与交流母线之间通过DC/AC逆变器相连;还包社区能量控制中心,社区能量控制中心与发电系统、储能系统及社区负荷连接,对整个微网的电能进行控制;所述社区能量控制中心通过以太网与数据收集传输中心连接,数据收集传输中心与RS485总线连接;所述交流母线还与电网连接。
优选的,所述发电系统包括风能发电、光能发电、健身器材发电、沼气发电及备用电源,风能发电、光能发电、健身器材发电、沼气发电及备用电源通过电源模块与直流母线连接,风能发电、光能发电、健身器材发电、沼气发电及备用电源与直流母线之间还设有采集控制通信模块,采集控制通信模块与RS485总线连接。风力发电、沼气发电、备用电源通过AC/DC电源模块与直流母线连接,光能发电、健身器材发电通过DC/DC电源模块与直流母线连接。
优选的,所述社区负荷包括直流充电桩居民用电、交流充电桩、公共设备用电以及商业用电,直流充电桩居民用电、交流充电桩、公共设备用电以及商业用电均与交流母线连接;还包括直流充电桩,直流充电装与直流母线连接。
优选的,所述储能系统包括超级电容器、蓄电池以及锂电池,超级电容器和蓄电池通过电源模块与直流母线连接,锂电池直接与直流母线连接;所述超级电容器、蓄电池以及锂电池与直流母线之间均设有采集控制通信模块,采集控制通信模块与RS485总线连接。所示超级电容器和蓄电池通过DC/DC电源模块与直流母线连接。
优选的,所述交流母线与直流母线之间以及交流母线与电网之间均设有采集控制通信模块,采集控制通信模块与RS485总线连接。
优选的,所述社区负荷还包括多个智能电表,智能电表设于交流母线与用电设备之间,智能电表通过ZigBee无线通信模块与RS485总线连接。
如图2所示,为本实用新型储能装置充放电控制流程图,社区新能源微网系统通过能量管理中心与互联网相结合的方式,采用ZigBee无线通信模式采集储能装置各个重要节点的电能状态,然后通过以太网将信息传递到能量管理中心,结合后台云计算和本地决策,对储能电池的充放电设置SOC阈值,以便于控制电池的充放电,使储能电池工作在最佳状态,防止电池过度放电或过度充电。否则将储能装置配置为待机状态,停止对储能装置的充放电操作,用于保证系统存有足够的电能,以应对电网故障以及停电等突发情况;当能量管理中心检测到储能装置中的SOC低于之前所设定的SOC值(贮存SOC)时,则控制系统对储能装置进行充电操作,保证储能装置中有充足的电能储备。
社区新能源微网系统后台通过智能电表所显示的谷峰时电价,判断社区新能源微电网系统此刻所运行的电价状态,电价被分为峰时电价和谷时电价。当系统处在谷时电价时,则通过读取电池电量信息并通过ZigBee无线通信模块传送到控制器,使社区新能源给储能装置充电;当系统处在峰时电价时,则希望尽量让储能装置放电,但要先通过系统控制平台读取公共连接点电能流向,当智能电表检测电能流向为负(由用户流向电网),则将储能装置配置为待机状态,停止对储能装置的充放电操作;当智能电表检测电能流向为非负时,在判断电能流量是否为为零(电网与用户间无电能交换),若为是,则使储能装置保持为原状态,反之则电能流量为正,然后系统控制平台读取储能装置电量信息,当储能装置SOC低于备用SOC时,系统通过新能源对其充电,以保证其存储足够的电力用以应对电网故障和停电等突发情况;当储能装置SOC不低于备用SOC时,对其进行放电,供社区负荷使用。
当系统控制为用新能源给储能装置充电时,通过各个重要节点的数据采集信息判断社区负荷功率和微网系统所提供的充电功率的相对大小,若是新能源所提供充电功率可以满足此刻的社区负荷所消耗的功率,则只需维持原状态即可,若是新能源所提供充电功率可小于此刻的社区负荷所消耗的功率,则无法满足此刻社区的所有负荷用电,则希望光伏风能能够运行于最大功率输出模式,产生更多的电能来弥补不足的一部分社区负荷(或者采用备用能源和将微网并入电网),否者需要只保证社区内重要负荷供电。当储能装置放电时,并达到电池SOC上限时,若检测到净负荷大于零,则需要减少电池放电功率,反之一旦净负荷小于零,即新能源发电量大于微网内负荷,就要限制新能源的出力,增大可控负载功率。
如图3所示,为本实用新型微网直流母线电压控制图,其中新能源发电单元包括:沼气发电、风力发电、光伏发电、健身器材发电,各发电单元均采用PQ控制,追踪最大功率输出。储能单元包括:锂电池、蓄电池、超级电容。因锂电池端电压随SOC变化缓慢,锂电池直接耦合到直流母线,蓄电池与超级电容采用下垂控制通过双向DC/DC变换器接入直流母线。下垂控制采用电压电流双环控制结构,外环采用dq 坐标下的输出电压瞬时值控制,实现对输出电压的误差快速跟踪,提高社区新能源微网系统直流母线的稳定性。
备用发电单元包括:备用柴油机组。备用柴油机组与储能单元能量控制方法一样,通过下垂控制控制其直流母线电压稳压。作为微网的紧急发电装置,当微网新能源发电单元发生故障不足以保障系统正常的能源供给时,备用柴油机必须具备给系统供电的快速性与稳定性。在微网电能质量检测点检测到微网直流母线电能不足时,将发出信号使备用采油机组启动。
如图4所示,为本实用新型微网系统离并网控制图,当电网出现故障时,微网系统脱网孤网运行,正常情况下并网运行。社区新能源微网电能情况由电能送取控制点实时反映,在微网电能自给自足且有大量剩余电能的情况下,微网在电能送取控制点控制下将剩余电能送入电网;当微网发电单元发生故障或不能提供充足电能来满足社区负荷时,微网在电能送取控制点控制下从电网吸收电能。本社区新能源微网系统在微网与电网相接的地方还设有电网故障监测点,当电网无故障时,微网是与电网的连接;当电网故障时,断开与电网的连接,进入孤网运行状态,从而起到对社区新能源微网系统的保护,减少因电网故障给社区负荷带来的冲击。
如图5所示,为本实用新型离网时微网交流母线电压控制图,在离网时需要保证微网交直流母线电压稳定,保证社区负荷正常供电,对个发电单元采用PQ控制,对微网储能装置以及备用电源采用下垂控制的方法,保证直流母线电压稳定,然后通过PWM逆变器将直流电压变为微网交流母线电压。若离网时发电电能不能满足负荷需求时,需按照负荷重要性等级进行切负荷,保证重要负荷正常运行。
如图6所示,为本实用新型社区能量控制中心框图,能量控制中心是整个社区微网系统的核心,通过ZigBee无线通信模块和互联网后台云计算采集到的各个重要节点的信息流传递给社区能量控制中心,并根据相应的规则作出合理的操作,并通过以太网实时监控系统中的各点运行情况和电气参数,通过对储能系统的充放电管理、对新能源出力进行调度以及通过对负荷控制,保证微网内发电与负荷功率的实时平衡,实现微网的长期、稳定、经济运行。能量管理策略制定的目标是在保证系统稳定供电前提下,提高系统全寿命周期的经济性和友好性。能量控制中心有两个主要的功能:系统采集控制功能和电能查询缴费功能。电能查询缴费系统功能:每个用户的实时用电情况和实时电价都可以由控制中心传输到智能电表上显示给用户,用户可以根据一天中不同的实时电价合理选择用电时段,达到经济合理的用电,用户也可以在互联网终端相应的系统中查询此时和历史自己的用电情况,以及完成网上缴费等功能。系统采集控制功能:中心具有云计算处理大数据的能力,智能电表和各控制模块的数据都通过ZigBee无线传输装置和RS485总线传输到数据收集传输中心,再通过以太网传输到能量控制中心,由能量控制中心对采集的数据进行分析处理,并发出对各模块的控制指令,再由数据收集传输中心传输到相应模块,保证社区微网发电和用电安全稳定。
上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案,而不应视为对于本实用新型的限制,本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案,包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进,也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种社区新能源微网系统,其特征在于:包括发电系统、储能系统和社区负荷,所述发电系统及储能系统连接于直流母线上,所述社区负荷连接于交流母线上,直流母线与交流母线之间通过DC/AC逆变器相连;还包社区能量控制中心,社区能量控制中心与发电系统、储能系统及社区负荷连接,对整个微网的电能进行控制;所述社区能量控制中心通过以太网与数据收集传输中心连接,数据收集传输中心与RS485总线连接;所述交流母线还与电网连接。
2.根据权利要求1所述一种社区新能源微网系统,其特征在于:所述发电系统包括风能发电、光能发电、健身器材发电、沼气发电及备用电源,风能发电、光能发电、健身器材发电、沼气发电及备用电源通过电源模块与直流母线连接,风能发电、光能发电、健身器材发电、沼气发电及备用电源与直流母线之间还设有采集控制通信模块,采集控制通信模块与RS485总线连接。
3.根据权利要求1所述一种社区新能源微网系统,其特征在于:所述社区负荷包括直流充电桩居民用电、交流充电桩、公共设备用电以及商业用电,直流充电桩居民用电、交流充电桩、公共设备用电以及商业用电均与交流母线连接;还包括直流充电桩,直流充电装与直流母线连接。
4.根据权利要求1所述一种社区新能源微网系统,其特征在于:所述储能系统包括超级电容器、蓄电池以及锂电池,超级电容器和蓄电池通过电源模块与直流母线连接,锂电池直接与直流母线连接;所述超级电容器、蓄电池以及锂电池与直流母线之间均设有采集控制通信模块,采集控制通信模块与RS485总线连接。
5.根据权利要求1所述一种社区新能源微网系统,其特征在于:所述交流母线与直流母线之间以及交流母线与电网之间均设有采集控制通信模块,采集控制通信模块与RS485总线连接。
6.根据权利要求1所述一种社区新能源微网系统,其特征在于:所述社区负荷还包括多个智能电表,智能电表设于交流母线与用电设备之间,智能电表通过ZigBee无线通信模块与RS485总线连接。
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