CN210074789U - 一种应用于养殖场的混合发电式微电网系统 - Google Patents
一种应用于养殖场的混合发电式微电网系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN210074789U CN210074789U CN201920960269.2U CN201920960269U CN210074789U CN 210074789 U CN210074789 U CN 210074789U CN 201920960269 U CN201920960269 U CN 201920960269U CN 210074789 U CN210074789 U CN 210074789U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power generation
- generation system
- biogas
- photovoltaic
- alternating current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims abstract description 99
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 30
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 12
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 1
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 1
- AIXAANGOTKPUOY-UHFFFAOYSA-N carbachol Chemical group [Cl-].C[N+](C)(C)CCOC(N)=O AIXAANGOTKPUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种应用于养殖场的混合发电式微电网系统，包括设置在养殖厂房屋顶的光伏发电系统、基于养殖场废料发酵的沼气发电系统、在孤岛模式下运行的柴油发电系统和储能单元，所述光伏发电系统和沼气发电系统基于PQ控制，所述柴油发电系统和储能单元基于恒频恒压控制，在切换到孤岛状态下时，分布式电源的恒频恒压控制和PQ控制形成主从控制模式，实现微电网平滑切换，克服了沼气和光资源的间歇性和随机性，使微电网整体在孤岛状态下稳定运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及微电网技术领域，特别是一种应用于养殖场的混合发电式微电网系统。
背景技术
随着国家乡村振兴战略规划的实施和调整能源结构等大时代潮流下，推动智能电网的微电网领域发展、提高农村新能源开发利用是推动能源生产和利用方式改革的重要方向和重要内容。而珠三角地区桑基鱼塘等立体农场养殖模式占多数，因地制宜根据当地情况建设可再生能源发电系统是解决农户用电绿色环保的最佳方案。
由各种可再生能源发电系统构建而成的微电网系统在并网运行时，特别是微电网中包含光伏发电系统和沼气发电系统等不稳定供给电源时，微电网会因PCC跳闸、断路等原因与大电网脱离运行，各个发电系统失去电网的频率和电压支撑，造成电能质量下降，影响正常生产运行等一系列孤岛效应。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种应用于养殖场的混合发电式微电网系统，利用养殖场的地理环境搭建多种发电系统，发电系统之间形成互补，保证养殖场的各个发电系统在并网、孤岛运行模式下都能满足负荷功率需求并快速恢复到平稳运行。
本实用新型解决其问题所采用的技术方案是：
一种应用于养殖场的混合发电式微电网系统，包括设置在养殖厂房屋顶的光伏发电系统、基于养殖场废料发酵的沼气发电系统、在孤岛模式下运行的柴油发电系统和储能单元，所述光伏发电系统包括基于PQ控制的光伏并网逆变器，所述沼气发电系统包括沼气PQ控制器，所述柴油发电系统包括基于恒频恒压控制的柴油升压变压器，所述储能单元包括基于恒频恒压控制的储能并网逆变器，还包括对接大电网的10kV二级交流母线、对接所述柴油发电系统和储能单元的第一一级交流母线以及对接所述光伏发电系统和沼气发电系统的第二一级交流母线，所述光伏发电系统通过光伏并网逆变器连接到所述第二一级交流母线，所述沼气发电系统通过沼气PQ控制器连接到所述第二一级交流母线，所述柴油发电系统通过柴油升压变压器连接到所述第一一级交流母线，所述储能单元通过储能并网逆变器连接到所述第一一级交流母线，所述第一一级交流母线和第二一级交流母线汇聚到所述10kV二级交流母线上，所述10kV二级交流母线上挂载养殖场的各类用电设备。
进一步，所述光伏发电系统还包括若干块光伏组件、MPPT单元、Boost升压电路和光伏升压变压器，每18块所述光伏组件串联组成一个光伏阵列，所述光伏阵列、MPPT单元、Boost升压电路、光伏并网逆变器和光伏升压变压器依次连接。
进一步，所述沼气发电系统还包括沼气发电机和沼气升压变压器，所述沼气发电机、沼气PQ控制器和沼气升压变压器依次连接。
进一步，所述沼气发电机的数量设置为两台，两条所述沼气发电机并联接入所述第二一级交流母线。
进一步，所述柴油发电系统包括柴油机、调速器、同步电机和励磁系统，所述励磁系统连接所述同步电机，所述同步电机、调速器和柴油机依次连接形成闭环同步系统。
进一步，所述柴油机包括整流器，所述整流器连接所述柴油机的输出端。
进一步，所述励磁系统包括调节器，调节器包括电压差检测电路、电源单元、PID控制单元、同步控制单元、相位控制单元和主晶闸管整流单元，所述电压差检测电路、PID控制单元、相位控制单元和主晶闸管整流单元依次连接，所述电源单元分别连接所述同步控制单元和相位控制单元进行供电，所述同步控制单元连接所述同步电机并将同步信息发送到所述相位控制单元，励磁电压同时发送到所述同步控制单元和主晶闸管整流单元。
进一步，所述储能单元包括蓄电池和用于实现电能双向流动的DC-DC双向变换电路，所述蓄电池、DC-DC双向变换电路和储能并网逆变器依次连接。
本实用新型实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下有益效果：本实用新型基于养殖场建造光伏发电系统和沼气发电系统等作为分布式电源系统，应用了养殖场的环境资源，同时将具有恒频恒压控制的柴油发电机和储能单元作为主控，具有PQ控制的光伏发电系统和沼气发电系统作为从控，使得微电网在切换到孤岛状态下时实现主从控制模式，实现平滑切换，克服了沼气和光资源的间歇性和随机性，使微电网整体在孤岛状态下稳定运行。
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是本实用新型实施例的整体组网结构示意图；
图2是本实用新型实施例的光伏发电系统的结构示意图；
图3是本实用新型实施例的Boost升压电路的电路图；
图4是本实用新型实施例的沼气发电系统的结构示意图；
图5是本实用新型实施例的柴油发电系统的结构示意图；
图6是本实用新型实施例的整流器的电路图；
图7是本实用新型实施例的调节器的结构示意图；
图8是本实用新型实施例的储能单元的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。需要说明的是，如果不冲突，本实用新型实施例中的各个特征可以相互结合，均在本实用新型的保护范围之内。
参照图1，本实用新型实施例提供了一种应用于养殖场的混合发电式微电网系统，微电网系统由分布式电源系统组网而成，包括以下几种分布式电源系统：设置在养殖厂房屋顶的光伏发电系统、基于养殖场废料发酵的沼气发电系统、在孤岛模式下运行的柴油发电系统和储能单元，还包括对接大电网的10kV二级交流母线100、对接所述柴油发电系统和储能单元的第一一级交流母线200以及对接所述光伏发电系统和沼气发电系统的第二一级交流母线300，在组网结构上看，所述光伏发电系统和沼气发电系统接入到所述第二一级交流母线300，所述柴油发电系统和储能单元接入所述第一一级交流母线200，所述第一一级交流母线200和第二一级交流母线300分别接入到所述10kV二级交流母线100，由于需要克服并网状态切换到孤岛状态时发生的供能波动，因此在柴油发电系统和储能单元上分别设置基于恒频恒压控制的柴油升压变压器和储能并网逆变器，在所述光伏发电系统和沼气发电系统上分别设置基于PQ控制的光伏并网逆变器和沼气PQ控制器，在孤岛状态下组成主从控制关系，即并网状态切换到孤岛状态后，所述柴油发电系统和储能单元启动，在保持微电网与大电网同频同压的基础上，为所述光伏发电系统和沼气发电系统补充缺失部分的电能，从而维持微电网在孤岛状态下的平稳运行，因此在并网侧，所述光伏发电系统通过光伏并网逆变器连接到所述第二一级交流母线300，所述沼气发电系统通过沼气PQ控制器连接到所述第二一级交流母线300，所述柴油发电系统通过柴油升压变压器连接到所述第一一级交流母线200，所述储能单元通过储能并网逆变器连接到所述第一一级交流母线200，所述10kV二级交流母线100上挂载养殖场的各类用电设备。当然，10kV二级交流母线100上不能直接挂载各类用电设备，此处省略了中间过渡的降压变压器和负载支线的分布情况，本领域技术人员根据实际需要设计即可。其中在并网状态下，所述柴油发电系统和储能单元不进行电能输出。
恒功率控制(简称PQ控制)，是指在有大电网或者主控电源作频率和电压参考的情况下，当分布式电源系统输出有功、无功功率与给定参考值不相同时，逆变器通过PQ控制使PI调节器进行功率控制与利用SPWM技术，使输出功率达到与参考值相同的效果。
参照图2和图3，所述光伏发电系统还包括若干块光伏组件、MPPT单元、Boost升压电路和光伏升压变压器，每18块所述光伏组件串联组成一个光伏阵列，所述光伏阵列、MPPT单元、Boost升压电路、光伏并网逆变器和光伏升压变压器依次连接。由于光伏阵列的输出是直流，因此实现并网需要经过逆变器将直流转为交流再送到电网，其中MPPT单元和Boost升压电路作为前级电路结构，光伏并网逆变器作为后级电路结构，一般情况下，光伏阵列输出的直流电压并不满足后级电路结构的要求，因此需要Boost升压电路来实现升压。在本实施例中所述光伏并网逆变器采用三相PQ控制电压源型逆变器。
参照图4，所述沼气发电系统还包括沼气发电机和沼气升压变压器，所述沼气发电机、沼气PQ控制器和沼气升压变压器依次连接。在本实施例中，所述沼气发电机的数量设置为两台，两条所述沼气发电机并联接入所述第二一级交流母线300，沼气发电机采用了沼气内燃机型，其工作方式与柴油发电机类似，由于其输出为交流电且电压无法直接升压到第二一级交流母线300，因此沼气发电系统采用背靠背的电压调整方案，可以通过整流桥和沼气PQ控制器构成AC-DC-AC的电路结构，其中整流桥和沼气PQ控制器设置电容滤波。
参照图5，所述柴油发电系统包括柴油机、调速器、同步电机和励磁系统，所述励磁系统连接所述同步电机，所述同步电机、调速器和柴油机依次连接形成闭环同步系统。参照图6，所述柴油机包括整流器，所述整流器连接所述柴油机的输出端。本实施例中柴油机的电压调整方式与沼气发电机的电压调整方式相同，但柴油发电系统作为应急后备电源在并网状态和孤岛状态下需要考虑平稳性，其中调速器形成闭环的有差调节，能够随频率变化对柴油机的输出进行调整。
参照图7，所述励磁系统中关键部分在于调节器，调节器包括电压差检测电路、电源单元、PID控制单元、同步控制单元、相位控制单元和主晶闸管整流单元，其中电压差检测电路、PID控制单元、相位控制单元和主晶闸管整流单元依次连接，所述电源单元分别连接所述同步控制单元和相位控制单元进行供电，所述同步控制单元连接所述同步电机并将同步信息发送到所述相位控制单元，励磁电压同时发送到所述同步控制单元和主晶闸管整流单元，在本实施例中，所述主晶闸管整流单元主要采用IGBT整流，所述PID控制单元主要是实现电压差信号的放大并通过PID的调节后输送给相位控制单元。
参照图8，所述储能单元包括蓄电池和用于实现电能双向流动的DC-DC双向变换电路，所述蓄电池、DC-DC双向变换电路和储能并网逆变器依次连接。在本实施例中，DC-DC双向变换电路采用非隔离式双向半桥DC-DC变换电路，其作用在于实现所述蓄电池能在并网状态时能充电，在孤岛状态时放电作支撑。
本实用新型实施例依据养殖场的环境特点，在厂房屋顶设置光伏发电系统、靠近养殖场排污口设置沼气发电系统，并辅以柴油发电系统和储能单元，其中各个分布式发电系统都采用PQ控制，在并网状态下，大电网作频率与电压的支撑，当PCC断开，微电网进入孤岛状态运行时，需要蓄电池或者柴油机作主电源充当大电网来支撑微网内部的电压和频率，其中主电源，即柴油发电系统和储能单元采用基于下垂特性的恒频恒压控制，其余分布式发电源，即光伏发电系统和沼气发电系统采用PQ控制，从而构成属于主从关系，采用本实用新型实施例的结构，在切换到孤岛状态下时实现主从控制模式，实现平滑切换，克服了沼气和光资源的间歇性和随机性，使微电网整体在孤岛状态下稳定运行。
以上所述，只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种应用于养殖场的混合发电式微电网系统，其特征在于：包括设置在养殖厂房屋顶的光伏发电系统、基于养殖场废料发酵的沼气发电系统、在孤岛模式下运行的柴油发电系统和储能单元，所述光伏发电系统包括基于PQ控制的光伏并网逆变器，所述沼气发电系统包括沼气PQ控制器，所述柴油发电系统包括基于恒频恒压控制的柴油升压变压器，所述储能单元包括基于恒频恒压控制的储能并网逆变器，还包括对接大电网的10kV二级交流母线(100)、对接所述柴油发电系统和储能单元的第一一级交流母线(200)以及对接所述光伏发电系统和沼气发电系统的第二一级交流母线(300)，所述光伏发电系统通过光伏并网逆变器连接到所述第二一级交流母线(300)，所述沼气发电系统通过沼气PQ控制器连接到所述第二一级交流母线(300)，所述柴油发电系统通过柴油升压变压器连接到所述第一一级交流母线(200)，所述储能单元通过储能并网逆变器连接到所述第一一级交流母线(200)，所述第一一级交流母线(200)和第二一级交流母线(300)汇聚到所述10kV二级交流母线(100)上，所述10kV二级交流母线(100)上挂载养殖场的各类用电设备。
2.根据权利要求1所述的一种应用于养殖场的混合发电式微电网系统，其特征在于：所述光伏发电系统还包括若干块光伏组件、MPPT单元、Boost升压电路和光伏升压变压器，每18块所述光伏组件串联组成一个光伏阵列，所述光伏阵列、MPPT单元、Boost升压电路、光伏并网逆变器和光伏升压变压器依次连接。
3.根据权利要求1所述的一种应用于养殖场的混合发电式微电网系统，其特征在于：所述沼气发电系统还包括沼气发电机和沼气升压变压器，所述沼气发电机、沼气PQ控制器和沼气升压变压器依次连接。
4.根据权利要求3所述的一种应用于养殖场的混合发电式微电网系统，其特征在于：所述沼气发电机的数量设置为两台，两条所述沼气发电机并联接入所述第二一级交流母线(300)。
5.根据权利要求1所述的一种应用于养殖场的混合发电式微电网系统，其特征在于：所述柴油发电系统包括柴油机、调速器、同步电机和励磁系统，所述励磁系统连接所述同步电机，所述同步电机、调速器和柴油机依次连接形成闭环同步系统。
6.根据权利要求5所述的一种应用于养殖场的混合发电式微电网系统，其特征在于：所述柴油机包括整流器，所述整流器连接所述柴油机的输出端。
7.根据权利要求5所述的一种应用于养殖场的混合发电式微电网系统，其特征在于：所述励磁系统包括调节器，调节器包括电压差检测电路、电源单元、PID控制单元、同步控制单元、相位控制单元和主晶闸管整流单元，所述电压差检测电路、PID控制单元、相位控制单元和主晶闸管整流单元依次连接，所述电源单元分别连接所述同步控制单元和相位控制单元进行供电，所述同步控制单元连接所述同步电机并将同步信息发送到所述相位控制单元，励磁电压同时发送到所述同步控制单元和主晶闸管整流单元。
8.根据权利要求1所述的一种应用于养殖场的混合发电式微电网系统，其特征在于：所述储能单元包括蓄电池和用于实现电能双向流动的DC-DC双向变换电路，所述蓄电池、DC-DC双向变换电路和储能并网逆变器依次连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920960269.2U CN210074789U (zh) | 2019-06-24 | 2019-06-24 | 一种应用于养殖场的混合发电式微电网系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920960269.2U CN210074789U (zh) | 2019-06-24 | 2019-06-24 | 一种应用于养殖场的混合发电式微电网系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN210074789U true CN210074789U (zh) | 2020-02-14 |
Family
ID=69428566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201920960269.2U Expired - Fee Related CN210074789U (zh) | 2019-06-24 | 2019-06-24 | 一种应用于养殖场的混合发电式微电网系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN210074789U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115057584A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-09-16 | 国电康能科技股份有限公司 | 一种基于物联网的养殖废水处理控制系统 |
-
2019
- 2019-06-24 CN CN201920960269.2U patent/CN210074789U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115057584A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-09-16 | 国电康能科技股份有限公司 | 一种基于物联网的养殖废水处理控制系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103545905B (zh) | 一种光伏直流微电网能量协调控制方法 | |
| CN110601248B (zh) | 一种环状交直流混合微电网系统的多模式协调控制方法 | |
| US9276407B2 (en) | Power system and method of operating a power system | |
| CN103001223B (zh) | 一种基于储能换流器控制的离网型微电网频率调节方法 | |
| CN105305478A (zh) | 一种对电网友好且扩展灵活的新能源发电系统 | |
| CN111463807B (zh) | 一种分布式直流耦合制氢系统及其控制方法 | |
| CN105743127A (zh) | 一种户用新能源发电智能控制系统及控制方法 | |
| CN101969281A (zh) | 基于共直流母线的电池储能与光伏发电的协调控制和优化方法 | |
| CN110912242B (zh) | 含混合储能直流微电网的大扰动暂态稳定协调控制方法 | |
| US20130300196A1 (en) | Multi-port inverter/converter system for dynamic micro-grid applications | |
| CN110417052B (zh) | 交直流混合微电网群串并混联组网结构、控制系统及运行控制方法 | |
| CN105337306A (zh) | 一种光储一体化发电系统 | |
| CN114552659A (zh) | 含电氢储能的多能量综合管理型能量路由器及控制方法 | |
| CN103236713B (zh) | 一种微电网用变流器的微电网组网控制方法 | |
| Khongkhachat et al. | Hierarchical control strategies in AC microgrids | |
| CN204721000U (zh) | 一种对电网友好且扩展灵活的新能源发电系统 | |
| Dang et al. | Islanded microgrids black start procedures with wind power integration | |
| CN210074789U (zh) | 一种应用于养殖场的混合发电式微电网系统 | |
| CN202513586U (zh) | 可再生能源发电智能微电网 | |
| Xu et al. | Energy management and control strategy for DC micro-grid in data center | |
| Pozo et al. | Battery energy storage system for a hybrid generation system grid connected using fuzzy controllers | |
| CN102983617B (zh) | 具有适应性电能控制的太阳光伏发电系统及其操作方法 | |
| ThuraiRaaj et al. | Applying three port converter with dual battery storage system for hybrid power generation | |
| CN110277800B (zh) | 一种应用于养殖场的混合发电式微电网系统 | |
| CN115207961A (zh) | 基于风光储多能互补的采油井场直流微电网系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200214 |