CN207053198U - 光伏微网系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光伏微网系统。其中，该系统包括：负荷，设置于铁路集运站区；分布式电源，包括多个光伏发电组件，其中，光伏发电组件按照预设间距排列；微电网，分别与电网和分布式电源相连，用于控制光伏微网系统运行于并网状态或离网状态，其中，光伏微网系统在并网状态下通过电网的电能和分布式电源的电能为负荷供电，在离网状态下通过分布式电源的电能为负荷供电。本实用新型解决了现有技术中铁路集运站站区能源利用率低的技术问题。

Description

光伏微网系统

技术领域

本实用新型涉及电力控制领域，具体而言，涉及一种光伏微网系统。

背景技术

能源是人类社会生存和发展的物质基础。以煤炭、石油、天然气等化石燃料为基础的常规能源的大规模开采和使用，已使全球资源日益枯竭、环境不断恶化。随着各国经济持续健康发展和人民生活水平不断提高，社会对于能源的需求也不断增加，这是导致人类社会能源安全、环境污染、生态恶化的根本原因之一。我国极其重视新能源、可再生能源的开发和资源节约型、环境友好型社会的建设。因此，大力开拓新能源尤其是分布式可再生能源的实际应用成为我国解决能源问题和保护环境的重要战略任务。

太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，如果把地球表面0.1％的太阳能转为电能，转变率50％，每年发电量可达5.6*1012千瓦小时，相当于目前世界上能耗的40倍。

我国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年17000亿吨标准煤。太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。我国地处北半球，南北距离和东西距离都在5000公里以上。在我国广阔的土地上，有着丰富的太阳能资源。大多数地区年平均日辐射量在每平方米4千瓦时以上，西藏日辐射量最高达每平方米7千瓦时，年日照时数大于2000小时。与同纬度的其他国家相比，与美国相近，比欧洲、日本优越得多。

现有技术中，铁路集运站具有非常多的用电设备，但仍然采用传统的从电网取电的方式为铁路集运站的负荷供电，并未将丰富的太阳能资源进行转化和应用，这种供电方式使用的能源通常为不可再生资源，且能源利用率低，从而对环境产生影响。

针对现有技术中铁路集运站站区能源利用率低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种光伏微网系统，以至少解决现有技术中铁路集运站站区能源利用率低的技术问题。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种光伏微网系统，包括：负荷，设置于铁路集运站区；分布式电源，包括多个光伏发电组件，其中，光伏发电组件按照预设间距排列；微电网，分别与电网和分布式电源相连，用于控制光伏微网系统运行于并网状态或离网状态，其中，光伏微网系统在并网状态下通过电网的电能和分布式电源的电能为负荷供电，在离网状态下通过分布式电源的电能为负荷供电。

进一步地，光伏微网系统还包括：并网逆变器，设置于光伏发电组件的支架上，用于将分布式电源生成直流电转换为交流电。

进一步地，并网逆变器包括：环境检测仪，用于检测分布式电源所处环境的环境参数；通讯装置，设置于每个并网逆变器上，用于将每个并网逆变器的运行参数发送至微电网；数据收集装置，设置于一个并网逆变器上，用于采集光伏发电组件的运行参数。

进一步地，微电网还包括：监控服务器，用于采集光伏微网系统的运行参数，并根据运行参数进行生成并显示监控界面，其中，监控界面用于人机交互；

上位机，与监控服务器通信，用于显示监控界面。

进一步地，微电网还包括：数据库，用于存储监控服务器采集的光伏微网系统的运行参数。

进一步地，分布式电源还包括：储能设备，与分布式电源相连，用于存储分布式电源生成的电能，或为负荷供电；储能变流器，与储能设备相连，用于控制储能设备充电或放电。

进一步地，系统还包括：通信服务器，微电网通过通信服务器与负荷和分布式电源通信。

进一步地，微电网还包括：集中控制器，包括发电控制器和负荷控制器，其中，发电控制器用于实现定电压和定频率控制和定功率控制的切换，负荷控制器用于延迟切除预设的负荷。

进一步地，微电网包括：并离网控制器，用于控制光伏微网系统进行并离网切换。

进一步地，微电网还包括：能量管理服务器，能量管理服务器用于进行分布式电源控制、离网能量调度和电压无功控制。

进一步地，光伏发电组件设置在铁路站区，且并入与铁路站区的配电室中的母线。

在本实用新型实施例中，光伏电站和微电网系统直接利用太阳能、风能等清洁能源，减少大电网的用电量。同时可实现站区减少对电网的依赖，当电力供应不足或出现故障时可确保站区微网自成一体、独立运行，提高了站区供电的可靠性，实现了新能源与大电网的无障碍协调运行，微电网能量管理系统可在短时间内实现并、离网的自动切换，同时可大力提升站区供电系统的智能化水平，增强站区的抗灾害能力，为提高站区的服务质量提供技术保障。通过微电网和分布式光伏发电在站区的建设，可以节省铁路集运站区供电所使用的资源，并减少有害气体的排放，从而达到了节能的效果，且将铁路集运站区的供电及用电系统智能化。且光伏发电设备的使用寿命在25年以上，为免维护结构，无需专职人员管理，从而不会增加人力成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的光伏微网系统的示意图；

图2是根据本实用新型实施例的铺设多晶硅光伏阵列的示意图；

图3是根据本实用新型实施例的并网逆变器的连接示意图；

图4是根据本实用新型实施例的一种可选的光伏微网系统的整体架构示意图；以及

图5是根据本实用新型实施例的一种光伏微网系统的硬件结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

根据本实用新型实施例，提供了一种光伏微网系统的实施例，图1是根据本实用新型实施例的光伏微网系统的示意图，如图1所示，该系统包括：

负荷10。具体的，该铁路集运站站区的负荷可以为热泵。

分布式电源20，包括多个光伏发电组件，其中，光伏发电组件按照预设间距排列。

微电网30，分别与电网和分布式电源相连，用于控制光伏微网系统运行于并网状态或离网状态，其中，光伏微网系统在并网状态下通过电网的电能和分布式电源的电能为热泵供电，在离网状态下通过分布式电源的电能为热泵供电。

在一种可选的实施例中，当光伏微网系统并网运行时，分布式电源通过微电网接入柜与外部电网并联，实现对铁路集运站站区的负荷的供电。微电网通过闭环控制调节策略保证系统的稳定运行。当光伏微网系统离网运行时，启动储能变流器作为电压源处于V/F工作模式。微网系统通过调节光伏发电对负荷供电，最大储能系统使用，节约一次能源，如果光伏发电大于负荷用电时，微网系统将对光伏和储能系统进行调节，使其能够满足系统平稳运行要求。

上述微电网可以进行分布式太阳能光伏发电、储能变流器和负荷之间的协调工作，提供并网和离网运行的能量管理效率。保证系统在离网和并网情况下均能自动切换，确保站区供电正常运行。

在一种可选的实施例中，上述分布式电源为光伏发电电源，该光伏发电电源包括的光伏发电组件即为多晶硅电池组件。例如：197.6kwp的光伏发电系统包括760块260Wp多晶硅电池组件。具体的，多晶硅电池组件按照阵列的方式排列，可以通过如下方式确定光伏电池组件的设置位置。

(1)光伏电池组件设计与阵列间距计算

1)确定光伏电池组件的最佳倾斜角

光伏电池组件的最佳倾斜角可以根据组件年间发电量最大时的倾斜角来选择。但是，在已建好的屋顶设置时则可与屋顶的倾斜角相同。对于有积雪的地区，为了使积雪能自动滑落，倾斜角可以选择50～60°。由此，组件阵列的倾斜角可以根据实际设置的环境进行选择。下面，以内蒙古自治区10地市太阳能发电量的统计结果为例说明最佳倾斜角的选择。表一是内蒙古自治区10地市太阳能发电量的统计表。

表一

按照年发电量最大的原则来选择计算组件的最佳倾角，鄂尔多斯地区光伏组件每瓦年发电量最高，其最佳倾角为40度，方位角朝向正南方。

2)光伏组件选型和光伏阵列间距确定

光伏组件可以在非晶光伏组件和晶硅光伏组件之间选择，多晶和单晶薄膜电池由于效率高于非晶硅薄膜电池，也不存在效率衰退问题，如果光伏系统在现有条件安装建设，根据性价比及目前市场上单晶硅产量很低的现状，可以采用多晶硅光伏电池组件。

太阳能电池方阵间距计算以冬至当天早9：00至下午3：00太阳电池方阵不应被遮挡为一般原则，相应的公式如下：

其中，D为光伏阵列间距，为当地地理纬度(在北半球为正，南半球为负)，H为阵列前排最高点与后排组件最低位置的高度差)。

例如：地区纬度为北纬39.57度，组件最佳倾角40度，组成双排光伏阵列的组件呈双排横向排列，两排组件间留有20mm的通风口，可以算出光伏阵列间间距为：D＝3572mm，在实际铺设时，光伏阵列间距可以选为3600mm，即3.6米。图2是上述实施例中铺设多晶硅光伏阵列的示意图，结合图2所示，以两排多晶硅光伏阵列为例，第一排多晶硅光伏阵列的电池板1与第二排多晶硅光伏阵列的电池板2之间的距离为光伏阵列间距。

3)光伏组件安装

太阳电池组件支架的前立撑和后立撑均采用钢构，并且按设计角度加设扁铁斜撑以提高稳定性。立撑和基座的连接、以及支架和太阳能电池板的连接应该便于加工及安装时容易就位和调整。如果采用螺栓连接的形式。所有螺栓均配装弹簧垫圈和平垫圈，避免其在常年风沙荷载的反复作用力下，形成螺栓松动、螺母脱落的情况，造成太阳电池组件损坏。

如果光伏系统在现有屋顶安装建设，在设计时必须考虑抗风沙的防护措施，以保证系统设备在运营期内不因风沙而损坏。太阳电池板的固定支架采用型钢钢结构，在设计计算时充分考虑当地最大风速风沙的风力，保证钢构件的强度安全可靠，变形稳定性能满足规范要求。每个子方阵均采用低重心、一体化连接设计方案，方阵高度设计较低，为了减少风阻组件之间要留有间隙。

光伏系统在站区屋顶安装建设，方阵和支架的重量应能满足屋顶的承重，同时尽量不改变屋面结构，尽量不增加预埋件，原则不使用钢筋混凝土基础，基座选型和设计满足高稳定、抗滑移能力，以保证正常使用承载力和稳定性。

目前国内铁路集运站系统还没有以新能源利用为主题的微电网示范项目，因此本实用新型是首次将微电网和分布式光伏发电应用在铁路集运站站区。在本申请上述实施例中，光伏电站和微电网系统直接利用太阳能、风能等清洁能源，减少大电网的用电量。同时可实现站区减少对电网的依赖，当电力供应不足或出现故障时可确保站区微网自成一体、独立运行，提高了站区供电的可靠性，实现了新能源与大电网的无障碍协调运行，微电网能量管理系统可在短时间内实现并、离网的自动切换，同时可大力提升站区供电系统的智能化水平，增强站区的抗灾害能力，为提高站区的服务质量提供技术保障。通过微电网和分布式光伏发电在站区的建设，可以节省铁路集运站区供电所使用的资源，并减少有害气体的排放，从而达到了节能的效果，且将铁路集运站区的供电及用电系统智能化。且光伏发电设备的使用寿命在25年以上，为免维护结构，无需专职人员管理，从而不会增加人力成本。

可选的，根据本申请上述实施例，光伏微网系统还包括：

并网逆变器，设置于光伏发电组件的支架上，用于将分布式电源生成的直流电转换为交流电。

具体的，可以选择额定功率为36kW的三相逆变器，36kW并网逆变器的直流工作电压范围为：200Vdc～1000Vdc，为防止温度的变化导致直流输入电压的变化，可以确定最佳工作电压为600Vdc，则太阳能光伏组件串联的组件数量Ns＝600/30.7≈19，30.7为最佳工作电压。

在一种可选的实施例中，上述并网逆变器为组串式，可直接壁挂式安装在光伏支架位置，不占用机房空间。

并网逆变器是光伏并网发电的核心转换设备，它连接直流侧和交流侧，具体如图3所示，交流配电柜为交流侧，电池组即为直流侧。其需具有完善的保护功能、优质的电能输出。在一种可选的实施例中，对逆变器的选型上，需要具满足如下要求：

(1)逆变器应具有高性能滤波电路，使得逆变器交流输出的电能质量很高，不会对电网质量造成污染。在输出功率≥50％额定功率，电网波动＜5％的情况下，逆变器的交流输出电流总谐波畸变率(THD)应该小于3％。并网型逆变器在运行过程中，需要实时采集交流电网的电压信号，通过闭环控制，使得逆变器的交流输出电流与电网电压的相位保持一致，所以功率因数能够保持在1.0左右。

(2)具备有效的“孤岛效应”防护手段。采用多种“孤岛效应”检测方法，确保电网失电时，能够对电压、频率、相位等参数进行准确的跟踪和检测，及时判断出电网的供电状态，使逆变器准确动作，确保电网的安全。

(3)具备有效的电气隔离装置。并网逆变器应带有隔离变压器，使得逆变器的直流输入与交流输出之间电气隔离开来。直流侧的光伏组件阵列为“浮地”，正负极与地之间都没有电气连接。逆变器在运行过程中，随时检测直流正负极的对地阻抗，从而保证逆变器直流侧的短路故障不会影响到电网。

可选的，上述并网逆变器包括：

环境检测仪，用于检测分布式电源所处环境的环境参数。

在一种可选的实施例中，可以在光伏发电场内配置1套环境监测仪，实时监测日照强度、风速、风向、温度等参数。该装置由风速传感器、风向传感器、日照辐射表、测温探头、控制盒及支架组成。可测量环境温度、风速、风向和辐射强度等参量，其通讯接口可接入并网监控装置的监测系统，实时记录环境数据。

通讯装置，设置于每个并网逆变器上，用于将每个并网逆变器的运行参数发送至微电网。

数据收集装置，设置于一个并网逆变器上，用于采集光伏发电组件的运行参数。

在一种可选的实施例中，并网逆变器具有完善的通讯功能。光伏并网逆变器须为发电系统提供完善的监测装置，并网系统通过总线通讯，每台逆变器安装一块通讯板，在其中一台主控逆变器上安装数据采集盒，数据采集盒主要采集光伏组件温度、光照度、风速等相关参数，系统通讯配备一台上位机，上位机上安装专用的通讯监控软件，可以实时显示累计发电量、方阵电压、方阵电流、方阵功率、电网电压、电网频率、实际输出功率、实际输出电流。显示系统可安装液晶屏，使显示更加直观。

可选的，根据本申请上述实施例，微电网还包括：

监控服务器，用于采集光伏微网系统的运行参数，并根据运行参数进行生成并显示监控界面，其中，监控界面用于人机交互。

上位机，与监控服务器通信，用于显示监控界面。具体的，上位机上安装专用的监控软件，可以实时显示累计发电量、方阵电压、方阵电流、方阵功率、电网电压、电网频率、实际输出功率、实际输出电流等参数。显示系统可安装液晶屏，使显示更加直观。

在上述方案中，光伏微网系统通过并网逆变器中的设备以及并离网控制器等实时采集模拟量、开关量等信息量，完成整个微电网运行工况的监视。进一步地，监控服务器还能够根据指令进行在线计算以及表格制作，以使用户更直观的看到系统的运行情况，更好的实现人机交互。除此之外，监控系统还具有报警功能，根据采集到的参数和预先设置的阈值来进行报警判断，并实现系统的故障自诊断及自恢复功能。

在线计算可以为能量管理服务器提供基本数据，包括：分布式电源发电监控、统计和分析、负荷分类进行监控、统计和分析以及微电网综合监视与统计。

可选的，根据本申请上述实施例，微电网还包括：

数据库，用于存储监控服务器采集的光伏微网系统的运行参数。具体的，数据库从监控服务器中获取数据，对数据进行维护。

可选的，根据本申请上述实施例，分布式电源还包括：

储能设备，与分布式电源相连，用于存储分布式电源生成的电能，或为负荷供电。

储能变流器，与储能设备相连，用于控制储能设备充电或放电。

在一种可选的实施例中，以梯度电价为例，在白天电价较高夜间电价较低的情况下，可以在夜间储存电能，并在白天为负荷供电。当分布式电源生成的电能在为负荷供电后仍有结余的情况下，还可以上网，从而实现自发自用，余电上网的目的。

光伏微网系统在离网运行期间储能变流器启动处于电压源V/F(定电压和定频率控制)工作模式，为交流母线提供电源支撑，以便保证光伏可再生分布式电源的运行。

可选的，根据本申请上述实施例，上述系统还包括：

通信服务器，微电网通过通信服务器与负荷和分布式电源通信。通信服务器可以设置于主站，通过信息交互总线与软件层的应用程序通信。

可选的，根据本申请上述实施例，微电网还包括：

集中控制器，包括发电控制器和负荷控制器，其中，发电控制器用于实现定电压和定频率控制和定功率控制的切换，负荷控制器用于延迟切除预设的负荷。

光伏微网系统的就地保护和控制由一系列就地保护设备和就地控制器组成，微网就地控制器完成分布式电源对频率和电压的一次调节，就地保护完成微电网的故障快速保护，通过就地控制和保护的配合实现微电网故障的快速“自愈”。就地控制器分为发电控制器和负荷控制器，功能如下：

就地控制器能实现V/F控制(实现定电压和定频率控制)和PQ控制(实现定功率控制)的自动切换；负荷控制器具有离网联切、低频、低压、过频、过压控制功能，主要用于并网转离网时快速切除微电网多余的负荷或发电设备，快速实现并转离的发用电平衡，在离网期间具有低频、低压减载，过频切机，过频或过压解列，通过判断电压、频率等运行参数实现微电网能量平衡。

可选的，根据本申请上述实施例，微电网包括：

并离网控制器，用于控制光伏微网系统进行并离网切换。

并离网控制器在光伏微网系统在并网运行时，在保证微网安全运行的前提下，以全系统能量利用效率最大和运行费用最低为目标，充分利用可再生能源，实现多能源互补发电，保证整个微电网的经济最优运行。

在并网运行期间，微电网自身分布式电源发电只占用电的一部分，针对这种情况，集中控制器在并网运行时，实时计算系统功率差额，并规划如果发生离网，各分布式电源的出力计划和各种负荷的投切计划，微电网并离网控制器一旦检测到微电网离网，则微电网控制管理系统立即执行已定控制计划，实现微电网并离网的过渡。

微电网在离网运行期间储能变流器启动处于电压源V/F工作模式，为交流母线提供电源支撑，以便保证光伏可再生分布式电源的运行。

在离网运行期间，微电网并离网控制器时刻检查微电网频率，如果频率上升，则恢复部分已切除的负荷，如果所有的负荷均投入频率依旧过高，则采用切除分布式电源的措施或调整分布式电源出力。如果频率下降到允许的最低限值，则通过负荷控制器继续切除剩余部分负荷，保证在离网期间最重要负荷供电的可靠性和供电质量。在切除负荷时按负荷重要程度，先切除非重要的负荷再切重要负荷，对分布式电源出力的调整，原则是优先保证可再生能源的最大出力发电，达到微电网离网后的供需平衡目标。

如果在离网运行期间，集中控制器检测到系统电源恢复后，并离网控制器检测出满足同期条件时下发的并网指令，则闭合PCC点(Point of Common Coupling，公共连接点)电子开关，微电网重新并网运行。

光伏微网系统的并离网控制器可对微电网公共连接点进行监视，通过孤岛检测实现离网自动断开PCC点断路器，实现微电网与大电网的隔离，当大电网恢复供电时能自动并网。同时本装置配备保护功能实现微电网内部故障以及外部故障时的自动隔离，可作为整个微电网的系统级保护，并离网自动切换、线路故障跳闸、母线备自投等功能。

并离网控制器还包括微电网接入柜，微电网接入柜用于将分布式电源及微电网内的各种负荷与外部电网联接起来，保证在外部电网失电时实现由分布式能源对重要负荷的不间断供电。光伏的逆变器交流输出接入微电网接入柜，经交流断路器接入微电网接入柜的交流母线，每个回路均配置有测控保护装置，通过测控保护装置可实现与微电网控制管理系统的数据及信息传递，可以直观地显示电网侧电压及发电电流。另外还配置有相关的电流互感器，以供表计及测控保护装置采样用。

可选的，根据本申请上述实施例，微电网还包括：

能量管理服务器，能量管理服务器用于进行分布式电源的控制、离网能量调度和电压无功控制。

分布式电源控制采用P/Q控制模式或最大功率跟踪控制模式，在电网正常运行时实现可再生能源的最大化发电，但在系统需要时可接收调度命令以指定功率输出，实现分布式电源发电的可调性。

微电网在离网期间，通过控制策略实现微电网分级负荷管理下的稳定运行。当电网恢复供电后，微电网能自动并网，并完成停电负荷的自恢复供电。支持计划孤岛和非计划孤岛的运行。

微电网是末端用电网络，电压常常偏离允许范围造成较严重的电能质量问题，电压无功控制功能在并网运行时，通过调节各分布式电源等设备的无功输出，保证电压在合格范围内，并实现无功功率的就地平衡。

可选的，根据本申请上述实施例，光伏发电组件设置在铁路站区，并入与铁路站区的配电室中的母线。

图4是根据本实用新型的一种可选的光伏微网系统的整体架构示意图，在一种可选的实施例中，由于分布式电源的即插即用、惯性小、可扩充等特点，因此光伏微网系统具有可扩充和即插即用、互联、智能和实时性等功能，结合图4所示，可以将其分为三层，分别为底层单元、主站以及软件层，主站通过通信网络与底层单元通信，主站通过信息交互总线与软件层通信。其中，底层单元包括多个负荷，每个负荷都与对应的负荷监控终端(包括：环境检测仪以及数据采集盒等设备)相连，并通过通信模块接入通信网络。底层还包括由光伏发电组件构成的分布式电源和由储能设备构成的分布式电源，每个储能设备和光伏发电设备都与对应的DG控制器(Distributed Generation，分布式电源控制器)相连，并通过DG控制器接入通信信道。主站包括通信服务器、数据中心和微网中央运行管理主站，其中，数据中心用于存储采集的数据并进行运算，通信服务器用于将主站与软件层和底层单元进行通信，微网中央运行管理主站可以是由多个上位机构成的监控中心，上位机可以通过SCADA等组态软件模拟底层设备的运行，技术人员在监控中心完成对底层单元的远程控制和对底层单元运行的监控。软件层包括协调运行管理模块、能量管理模块以及设备状态检测模块，其中，运行管理模块运行于集中控制器和并离网控制器，用于实现集中控制器和并离网控制器的功能；能量管理模块运行于能量管理服务器，用于实现能量管理服务器的功能；状态检测模块运行于监控服务器，用于执行监控服务器的功能。

图5是根据本实用新型实施例的一种光伏微网系统的硬件结构示意图，在该系统中，储能电池组和多晶硅电池板构分布式电源，储能电池组可以为50KWH磷酸铁锂储能电池组，作为系统的储能设备，储能变流器作为DG控制器，通过继电保护接入400V交流母线；多晶硅锂电池作为分布式电源。光伏并网逆变器将其产生的直流电转换为交流电，并通过继电保护接入400V交流母线；电网提供的10KV交流母线通过变压器转化为400V交流母线。微电网控制柜分别接入分布式电源提供的400V交流母线以及电网提供的400V交流母线，并与集中控制器相连，集中控制器包括发电控制器和负荷控制器，其中，发电控制器用于实现定电压和定频率控制和定功率控制的切换，负荷控制器用于延迟切除预设的负荷；集中控制器还与微电网控制器相连，微电网控制器包括并离网控制器，用于控制光伏微网系统进行并离网切换，微电网控制器还与能量管理系统相连，能量管理系统用于进行分布式电源控制、离网能量调度和电压无功控制。在应用层面上，单相照明负载和其他负载都通过继电保护后与400V交流母线相连。通过这样的连接方式，实现了分布式电源的自发自用以及余电上网的功能。

本实用新型是国内第一个在铁路集运站站区以光伏及微网适用的专利技术。光伏发电和微电网系统可实现站区减少对电网的依赖，当电力供应不足或出现故障时可确保站区微网自成一体、独立运行，提高了站区供电的可靠性。

具体的，本实用新型实现了新能源与大电网的无障碍协调运行，微电网能量管理系统可在短时间内实现并、离网的自动切换，同时可大力提升站区供电系统的智能化水平，增强站区的抗灾害能力，为提高站区的服务质量提供技术保障。

目前，以太阳能及风力发电为主的分布式能源的概念就进入我国，我国学术界和业界就对分布式能源开始了深入地研究和实践，各地也先后建设了分布式能源的项目。分布式能源是指分布在用户端的能源综合利用系统。一次能源以气体燃料为主，可再生能源为辅，利用一切可以利用的资源。二次能源以分布在用户端的热电冷(植)联产为主，其他中央能源供应系统为辅，实现以直接满足用户多种需求的能源梯级利用，并通过中央能源供应系统提供支持和补充。分布式能源主要有以下特点:

分布式能源具有高效的特点。安装在用户端的冷/热/电联供系统效率可高达85％以上。传统的集中式的热电联供电厂整体效率40％～50％高出很多，且可以输出冷产品。

太阳能及风力发电具有清洁、环保、可再生的特点。可以缓解社会对化石能源的依赖。减少CO2等温室气体的排放，有效改善环境。

分布式能源按模块化接入，可以在负荷需求增长时投入。减少了电网设备一次性投资，提高资产利用率。

分布式能源系统建在用户附近，大大减少线损，减少大型管网和输配电的建设和运行的费用，对用户而言，比向电网购买高价电力和单纯使用高价天然气供热有更好的经济效益。

分布式能源站可以参与电网调峰，必要时可输出无功功率，保护电网安全运行。

但同时分布式能源具有间歇性、波动性、孤岛保护等特点，分布式能源电能质量差，分布式能源设备利用率没有被充分发掘。

微电网是为整合分布式发电的优势、削弱分布式发电对电网的冲击和负面影响而提出的一种新的分布式能源组织方式和结构，能有效改善分布式能源电能质量差、分布式能源设备利用率不能被充分发掘等分布式能源的不足。微电网通过整合分布式发电单元与配电网之间关系，在一个局部区域内直接将分布式发电单元、电力网络和终端用户联系在一起，可以方便地进行结构和配置以及电力调度的优化，结合冷/热/电(冷)联供方案，优化和提高能源利用效率，减轻能源动力系统对环境的影响，推动分布式电源上网，降低大电网的负担，改善可靠安全性，并促进社会向绿色、环保、节能方向发展。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (11)

1.一种光伏微网系统，其特征在于，包括：

负荷，设置于铁路集运站区；

分布式电源，包括多个光伏发电组件，其中，所述光伏发电组件按照预设间距排列；

微电网，分别与电网和所述分布式电源相连，用于控制所述光伏微网系统运行于并网状态或离网状态，其中，所述光伏微网系统在所述并网状态下通过所述电网的电能和所述分布式电源的电能为所述负荷供电，在所述离网状态下通过所述分布式电源的电能为所述负荷供电。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光伏微网系统还包括：

并网逆变器，设置于所述光伏发电组件的支架上，用于将所述分布式电源生成直流电转换为交流电。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，并网逆变器包括：

环境检测仪，用于检测所述分布式电源所处环境的环境参数；

通讯装置，设置于每个所述并网逆变器上，用于将每个所述并网逆变器的运行参数发送至所述微电网；

数据收集装置，设置于一个并网逆变器上，用于采集所述光伏发电组件的运行参数。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述微电网还包括：

监控服务器，用于采集所述光伏微网系统的运行参数，并根据所述运行参数进行生成并显示监控界面，其中，所述监控界面用于人机交互；

上位机，与所述监控服务器通信，用于显示所述监控界面。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述微电网还包括：

数据库，用于存储所述监控服务器采集的所述光伏微网系统的运行参数。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分布式电源还包括：

储能设备，与所述分布式电源相连，用于存储所述分布式电源生成的电能，或为所述负荷供电；

储能变流器，与所述储能设备相连，用于控制所述储能设备充电或放电。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

通信服务器，所述微电网通过所述通信服务器与所述负荷和所述分布式电源通信。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微电网还包括：

集中控制器，包括发电控制器和负荷控制器，其中，所述发电控制器用于实现定电压和定频率控制和定功率控制的切换，所述负荷控制器用于延迟切除预设的负荷。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述微电网包括：

并离网控制器，用于控制所述光伏微网系统进行并离网切换。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微电网还包括：

能量管理服务器，所述能量管理服务器用于进行所述分布式电源控制、离网能量调度和电压无功控制。

11.根据权利要求1至10中任意一项所述的系统，其特征在于，所述光伏发电组件设置在铁路站区，且并入与所述铁路站区的配电室中的母线。