CN220107589U - 基于异步柴油发电机组的储能并网发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于异步柴油发电机组的储能并网发电系统，包括控制单元、异步柴油发电机组、发电单元、储能单元以及交流负载；控制单元电连接异步柴油发电机组和储能单元；异步柴油发电机组分别与交流负载和储能单元电连接；发电单元分别与交流负载和储能单元电连接；控制单元包括电流互感器，电流互感器用于检测异步柴油发电机组是否处于空载运行状态。该发电系统通过控制单元可以根据负载大小自动调节柴油发电机组的运行模式，且通过储能单元来调节发电机组的运行负载，从而提高柴油发电机组的运行效率，实现柴油发电机组的节能运行，减少燃油浪费；并且由于采用了异步柴油发电机组，从而提高了发电机组的并网发电能力。

Description

基于异步柴油发电机组的储能并网发电系统

技术领域

本实用新型涉及柴油发电机组技术领域，尤其是一种基于异步柴油发电机组的储能并网发电系统。

背景技术

柴油发电机组是以柴油为主燃料的一种发电设备，现有的柴油发电机组在使用时还存在以下问题：

1)现有发电机组在正常工作中通常达不到机组最佳效率使用区间，使机组运行过程中效率降低；

2)发电机组处于空载运行时，机组输出效率为0，使机组白白浪费燃料，还降低了发电机组的寿命，从而造成发电机组使用成本过高；

3)同步柴油发电机组并网控制相对复杂，效率较差，而且容易引起较大安全事故；

4)发电机组空载运行时的电能无法进行回收利用；

5)发电机组在低负载或空载运行状态下的排放污染严重。

实用新型内容

本申请针对上述问题及技术需求，提出了一种基于异步柴油发电机组的储能并网发电系统，本实用新型的技术方案如下：

一种基于异步柴油发电机组的储能并网发电系统，包括控制单元、异步柴油发电机组、发电单元、储能单元以及交流负载；控制单元电连接异步柴油发电机组和储能单元；异步柴油发电机组分别与交流负载和储能单元电连接；发电单元分别与交流负载和储能单元电连接；控制单元包括电流互感器，电流互感器用于检测异步柴油发电机组是否处于空载运行状态。

其进一步的技术方案为，发电系统还包括第一至第四断路器；异步柴油发电机组通过第一、第二断路器和交流负载电连接，发电单元通过第三、第二断路器和交流负载电连接；异步柴油发电机组通过第一、第四断路器和储能单元电连接，发电单元通过第三、第四断路器和储能单元电连接。

其进一步的技术方案为，控制单元通过CAN总线控制一至第四断路器的通断。

其进一步的技术方案为，发电单元为市电电网或孤岛微电网。

其进一步的技术方案为，孤岛微电网包括风力发电模块和光伏发电模块。

其进一步的技术方案为，控制单元通过储能控制模块连接储能单元。

其进一步的技术方案为，储能单元包括蓄电池组和AC/DC双向变换模块，AC/DC双向变换模块用于将蓄电池组输出的直流电转化为交流电为交流负载供电，或将发电单元输出的交流电转化为直流电为蓄电池组进行充电。

本实用新型的有益技术效果是：

本实用新型公开的基于异步柴油发电机组的储能并网发电系统通过在系统中设置发电单元、储能单元和相应的控制单元，通过控制单元可以根据负载大小自动调节柴油发电机组的运行模式，从而提高柴油发电机组的工作效率，实现了柴油发电机组的节能运行，减少了燃油浪费，同时也增强了柴油发电机组的应急使用能力以及在噪音要求较高场合的适应能力；且通过储能单元来调节发电机组的运行负载，从而提高了机组的运行效率，降低了有害物质的排放；进一步的，由于采用了异步柴油发电机组，从而提高了发电机组的并网发电能力。

附图说明

图1是本实用新型的发电系统的示意框图。

图2是一个实施例的发电系统的示意框图。

图3是另一个实施例的发电系统的示意框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

本实用新型提供了一种基于异步柴油发电机组的储能并网发电系统，如图1所示，包括控制单元、异步柴油发电机组、发电单元、储能单元以及交流负载；控制单元电连接异步柴油发电机组和储能单元；异步柴油发电机组分别与交流负载和储能单元电连接；发电单元分别与交流负载和储能单元电连接；控制单元包括电流互感器，电流互感器用于检测异步柴油发电机组是否处于空载运行状态。

可选的，发电系统还包括第一至第四断路器Q1-Q4；异步柴油发电机组通过第一断路器Q1、第二断路器Q2和交流负载电连接，发电单元通过第三断路器Q3、第二断路器Q2和交流负载电连接；异步柴油发电机组通过第一断路器Q1、第四断路器Q4和储能单元电连接，发电单元通过第三断路器Q3、第四断路器Q4和储能单元电连接。

可选的，控制单元通过CAN总线控制第一至第四断路器Q1-Q4的通断。

可选的，发电单元为市电电网或孤岛微电网。

可选的，孤岛微电网包括风力发电模块和光伏发电模块。

可选的，控制单元通过储能控制模块连接储能单元。

可选的，储能单元包括蓄电池组和AC/DC双向变换模块，AC/DC双向变换模块用于将蓄电池组输出的直流电转化为交流电为交流负载供电，或将发电单元输出的交流电转化为直流电为蓄电池组进行充电。

在一个实施例中，提供了一种基于异步柴油发电机组的储能并网发电系统，该发电系统中的发电单元为市电电网。如图2所示，发电系统包括控制单元、异步柴油发电机组、市电电网、储能单元以及交流负载；控制单元电连接异步柴油发电机组和储能单元；控制单元包括电流互感器，电流互感器用于检测异步柴油发电机组是否处于空载运行状态。

具体的，发电系统还包括第一至第四断路器Q1-Q4；异步柴油发电机组经第一断路器Q1、第二断路器Q2和交流负载电连接，市电电网经第三断路器Q3、第二断路器Q2和交流负载电连接；异步柴油发电机组经第一断路器Q1、第四断路器Q4和储能单元电连接，市电电网经第三断路器Q3、第四断路器Q4和储能单元电连接。优选的，控制单元通过CAN总线控制第一至第四断路器Q1-Q4的通断。

储能单元包括蓄电池组和AC/DC双向变换模块，AC/DC双向变换模块用于将蓄电池组输出的直流电转化为交流电为交流负载供电，或将发电单元输出的交流电转化为直流电为蓄电池组进行充电。控制单元通过储能控制模块连接储能单元。

本实施例的结构和工作原理进一步说明如下：

控制单元通过电流互感器来判断异步柴油发电机组是否处于空载运行状态，在空载运行状态时控制单元通过控制断路器Q1、Q4闭合，由异步柴油发电机组为储能单元的蓄电池组充电；控制单元检测到电池充满电时，控制断路器Q1、Q3断开，发电机组停机。

当控制单元接收到为负载供电指令时，控制断路器Q2、Q4闭合，通过储能单元为负载供电；当蓄电池组的电量剩余小于阈值时，控制单元控制异步柴油发电机组开机运行，并控制断路器Q1闭合，此时由异步柴油发电机组为负载供电，并同时为储能单元充电。为了保证电源不间断供电，断路器Q1闭合时异步柴油发电机组的发电频率、相位角、电压应与储能单元的输出电压保持一致，从而实现能量利用最大化。

在异步柴油发电机组并网工作模式下，控制单元控制断路器Q1、Q2、Q3闭合，此时异步柴油发电机组为负载供电，同时为市电电网输送电能。

异步柴油发电机组在停止状态时，控制单元控制断路器Q2、Q3、Q4合闸，此时由市电电网为负载供电，同时为储能单元充电。若此时控制单元检测到市电电网异常时，先控制断路器Q3断开，并控制断路器Q1、Q4闭合由储能单元为负载供电。

进一步的，在环境噪音要求较高的居民区及人员密集区，可以在白天用异步柴油发电机组供电，同时为储能单元充电；晚上则由储能单元为负载供电，从而实现晚上零噪音运行。

由于异步柴油发电机相比于同步柴油发电机没有励磁系统，所以发电效率和可靠性更高，而且异步发电机可以直接并网运行，不需要复杂的调节，因此并网速度相比同步发电机可以大幅提高。

由于异步柴油发电机组在空载状态下燃烧不充分，尾气排放有害物不达标，本实施例中可以通过储能单元来调节异步柴油发电机组的运行负载，从而提高机组运行效率，降低有害物质排放。

此外，控制单元通过CAN总线来进行通讯，可以提高发电系统整体的可靠性及稳定性。

在另一个实施例中，提供了一种基于异步柴油发电机组的储能并网发电系统，该发电系统中的发电单元为孤岛微电网。如图3所示，发电系统包括控制单元、异步柴油发电机组、孤岛微电网、储能单元以及交流负载；控制单元电连接异步柴油发电机组和储能单元；控制单元包括电流互感器，电流互感器用于检测异步柴油发电机组是否处于空载运行状态。

具体的，发电系统还包括第一至第四断路器Q1-Q4；异步柴油发电机组经第一断路器Q1、第二断路器Q2和交流负载电连接，孤岛微电网经第三断路器Q3、第二断路器Q2和交流负载电连接；异步柴油发电机组经第一断路器Q1、第四断路器Q4和储能单元电连接，孤岛微电网经第三断路器Q3、第四断路器Q4和储能单元电连接。优选的，控制单元通过CAN总线控制第一至第四断路器Q1-Q4的通断。优选的，孤岛微电网包括风力发电模块和光伏发电模块。

储能单元包括蓄电池组和AC/DC双向变换模块，AC/DC双向变换模块用于将蓄电池组输出的直流电转化为交流电为交流负载供电，或将发电单元输出的交流电转化为直流电为蓄电池组进行充电。控制单元通过储能控制模块连接储能单元。

本实施例的结构和工作原理进一步说明如下：

在没有电网的地方，通过异步柴油发电机组和孤岛微电网来实现高效率运行，其中孤岛微电网包括风力发电模块和光伏发电模块。风力发电模块和光伏发电模块用于将可再生的风能和太阳能源转化为电能，并输出交流电。

控制单元通过电流互感器来判断异步柴油发电机组是否处于空载运行状态，在空载运行状态时控制单元通过控制断路器Q1、Q4闭合，由异步柴油发电机组为储能单元的蓄电池组充电；控制单元检测到电池充满电时，控制断路器Q1、Q3断开，发电机组停机。

在阴天和晚上没有太阳光或弱光环境下，可以通过控制单元控制断路器Q2、Q4闭合，由储能单元为负载供电；在阳光强烈和有风的地方可以通过控制单元控制断路器Q2、Q3、Q4闭合，由孤岛微电网为负载供电，同时将多余电能储存在储能单元中，从而提高发电系统的整体效率。

当孤岛微电网的功率及储能单元的电量不满足用电负载的情况下，控制单元控制断路器Q1、Q2、Q3、Q4闭合，此时由异步柴油机组提供大部分电能为负载供电，孤岛微电网作为补充；储能单元作为应急电源使用，此时不对负载提供电能。

该发电系统通过控制单元可以根据负载大小自动调节机组运行模式，从而提高发电系统的应急工作能力。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于异步柴油发电机组的储能并网发电系统，其特征在于，所述发电系统包括控制单元、异步柴油发电机组、发电单元、储能单元以及交流负载；所述控制单元电连接所述异步柴油发电机组和储能单元；所述异步柴油发电机组分别与所述交流负载和储能单元电连接；所述发电单元分别与所述交流负载和储能单元电连接；所述控制单元包括电流互感器，所述电流互感器用于检测所述异步柴油发电机组是否处于空载运行状态。

2.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述发电系统还包括第一至第四断路器；所述异步柴油发电机组通过第一、第二断路器和所述交流负载电连接，所述发电单元通过第三、第二断路器和所述交流负载电连接；所述异步柴油发电机组通过第一、第四断路器和所述储能单元电连接，所述发电单元通过第三、第四断路器和所述储能单元电连接。

3.根据权利要求2所述的发电系统，其特征在于，所述控制单元通过CAN总线控制所述第一至第四断路器的通断。

4.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述发电单元为市电电网或孤岛微电网。

5.根据权利要求4所述的发电系统，其特征在于，所述孤岛微电网包括风力发电模块和光伏发电模块。

6.根据权利要求1-5任一项所述的发电系统，其特征在于，所述控制单元通过储能控制模块连接所述储能单元。

7.根据权利要求1-5任一项所述的发电系统，其特征在于，所述储能单元包括蓄电池组和AC/DC双向变换模块，所述AC/DC双向变换模块用于将蓄电池组输出的直流电转化为交流电为所述交流负载供电，或将发电单元输出的交流电转化为直流电为所述蓄电池组进行充电。