CN220934862U - 新能源微网电站一体机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新能源微网电站一体机，包括设备安装腔室、用于提供电力能源的发电模块、与发电模块电连接用于存储发电模块提供的电力能源的储能模块以及分别与发电模块和储能模块信号连接的控制模块，发电模块包括柴油发电系统、风力发电系统和光伏发电系统；设备安装腔室为箱体总成以及固定在箱体总成底部的底盘支撑总成之间的空间；设备安装腔室通过隔板分隔为并排分布的柴油发电机组腔室和储能腔室；柴油发电系统安装在柴油发电机组腔室内，储能模块和控制模块安装在储能腔室内，风力发电系统和光伏发电系统安装在箱体总成外。

Description

新能源微网电站一体机

技术领域

本实用新型涉及一种发电设备，尤其涉及一种新能源微网电站一体机。

背景技术

在双碳的大背景下，太阳能、风力发电等可再生能源占比逐渐提高，分布式电源具有投资小、环保及灵活性高等优点，发展规模迅速扩大。但分布式电源的随机性和波动性具有不可控性，且大规模应用及接入也给传统电网带来巨大的挑战及冲击。

微电网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。微电网实现了分布式电源的灵活、数量大、多样性的并网问题。实现对负荷多种能源形式的可靠供给，是主动式配电网的一种有效方式，使传统电网向智能电网过渡。

针对海岛或市电成本不稳定、成本高的地区，新能源微电网电站具有很好适用性，投资性好。这些地区传统发电主要依靠柴油发电机组发电，消耗化石能源，不仅发电成本高，也对当地环境造成污染。借助新能源微电网电站，电力能源主要由光伏、风能等新能源提供，而当新能源发电受限时，将启动柴油发电机组进行备用发电，从而保证电力系统的可靠性。

然而，目前对于新能源微电网电站来说，一般是相互独立的，即柴发模块、控制模块、储能模块相互独立；不方便产品运输、安装和使用。

因此，针对目前新能源微电网电站相互独立不便于运输、安装和使用的问题，来研发出的一种着重考虑各模块之间的功能布局和散热要求的新能源微网电站一体机。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种新能源微网电站一体机，以解决目前新能源微电网电站相互独立不便于运输、安装和使用的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种新能源微网电站一体机，包括设备安装腔室、用于提供电力能源的发电模块、与发电模块电连接用于存储发电模块提供的电力能源的储能模块以及分别与发电模块和储能模块信号连接的控制模块，发电模块包括柴油发电系统、风力发电系统和光伏发电系统；设备安装腔室为箱体总成以及固定在箱体总成底部的底盘支撑总成之间的空间；设备安装腔室通过隔板分隔为并排分布的柴油发电机组腔室和储能腔室；柴油发电系统安装在柴油发电机组腔室内，储能模块和控制模块安装在储能腔室内，风力发电系统和光伏发电系统安装在箱体总成外。

上述箱体总成可采用主体钣金结构件，呈四方结构，固定在底盘支撑总成上，内部铺设隔热吸音棉，起隔热降噪作用。底盘支撑总成为微电网站一体机的支撑结构件，用于固定支撑箱体以及动力总成等部件。隔板通过隔板安装角件安装在箱体总成上，将箱体总成与底盘支撑总成之间形成设备安装腔室分隔为并排分布的柴油发电机组腔室和储能腔室。为了方便进行产品转运，在箱体总成的顶部和底盘支撑总成上还可设置吊装孔。

该新能源微网电站一体机将发电模块、储能模块和控制模块集成为一体结构，并将柴油发电系统与新能源发电系统和控制模块集进行物理隔离，使各模块之间能够一体运输、安装和使用，又能独立工作，互不影响。

进一步地，该新能源微网电站一体机还包括热管理模块；热管理模块包括安装在柴油发电机组腔室内的散热器和安装在储能腔室内的工业空调；散热器安装在柴油发电机组腔室内远离储能腔室的一侧，箱体总成上设有与散热器排风口相对应的排风窗，箱体总成的两侧壁上分别设有用于连通柴油发电机组腔室内外的进风窗。

当柴油发电机机组工作时，通过散热器将柴油发电机组腔室内的热空气吹出腔外，使腔室内形成负压状态，外部环境的冷空气从柴油发电机组腔室侧部的进风窗(开设在箱体总成门上的进风格栅)进入到柴油发电机组腔室内，从而形成对流换热循环，达到对柴油发电机组散热目的。而为了能够快速、准确控制储能腔室的温度，本申请将储能腔室设计成密封结构，并通过安装在箱体上的工业空调对储能腔室中的温度进行控制；当腔室内温度高于设定值时启动工业空调制冷功能进行散热；当腔室内温度过低时，启动工业空调加热功能吹入热风进行升温。

进一步地，隔板上设有用于连通柴油发电机组腔室和储能腔室的通风口，通风口内设有可拆卸的封板；封板设置在柴油发电机组尾部位置，封板有多块板子拼接而成，各封板由螺栓与隔板相固定，可根据需要进行拆除，让柴油发电机与储能腔室连通，可使储能腔室的冷气进入柴油发电机腔室进行冷却；封板上开有若干过线孔，使柴油发电机组腔室内的线束能够进入到储能腔室内，从而接入到控制系统中，对柴油发电机组进行控制；过线孔由相邻两个板子上的半圆缺口拼接组成。

正常情况下，柴油发电机组腔室与储能腔室相互独立隔离，而在高温环境下，当柴油发电机组通过自有的对流换热系统无法满足散热要求时，可通过将最下端的电机尾部封板拆除，从而使柴发系统腔室与储能系统腔室实现空气连通，储能系统腔室的冷空气即可进入到柴发系统腔室内，从而加强了柴油发电机组的散热能力。

进一步地，储能腔室内设有消防模块，消防模块包括热气溶胶灭火装置、灭火控制器、气体探测器和温感探测器；气体探测器和温感探测器分别与灭火控制器的输入端连接，热气溶胶灭火装置与灭火控制器的输出端连接。气体探测器和温感探测器用于实时探测储能腔室内的气体浓度和温度，当储能热失控时，产生特殊气体被气体探测器捕获，产生高温被温感探测器捕获，反馈至灭火控制器，通过灭火控制器启动执行热气溶胶灭火装置气溶胶消防动作实现灭火。储能腔室内还可预留用于外接外部水源水管路结构，作为最后一道消防措施。

进一步地，柴油发电系统包括柴油发电机组、与柴油发电机组信号连接的柴发控制系统以及用于将发动机产生的废气引出设备安装腔室外的排气管路；排气管路上设有对排气噪声进行降噪处理的消声器；排气管路的排气口迎向排风窗设置。柴油发电系统作为后备电源，在光伏、风能等无法正常工作输出电能时，作为微电网电站系统最后一道电力保障设备，提供电力能源，其配置容量需满足用电负荷容量，输出交流电力。

进一步地，风力发电系统包括风力发电机组以及用于将风力发电机组的输出电能转换为12V直流电为柴油发电机组的启动蓄电池进行充电的风电控制器。风力发电机组安装在箱体总成的顶部，箱体总成的顶部预留有风力发电机的安装孔位，用于风机的安装。

进一步地，光伏发电系统包括光伏组件以及用于将光伏组件输出电能转换交流电的光伏逆变器，光伏组件输出的电能通过光伏逆变器转换成交流电为用电负载供电。

进一步地，储能模块包括储能电池以及分别与储能电池和发电模块电连接的双向储能逆变器(PCS)；储能电池可采用锂电池，起能量存储和释放作用；双向逆变器可实现直流与交流电相互逆变转化，发电模块产生的电能经双向储能逆变器转换为直流电给储能电池充电，储能电池的电能经双向储能逆变器转换为交流电向用电负载供电。

进一步地，储能模块通过直立固定在底盘支撑总成上的安装支架固定在储能腔室内，安装支架通过连接件与储能模块的侧壁可拆卸式连接。由于储能电池通常为密封结构，不方便从底部进行安装，本申请通过在底盘支撑总成上的安装支架，并在储能电池的侧壁设置与安装支架向配合的安装组件(如可在储能电池的侧壁上焊接与安装支架相配合的固定架)，通过采用侧部安装方式，大大方便了储能电池的安装。

进一步地，控制模块包括EMS能源管理系统，EMS能源管理系统通过开关箱总成分别与柴油发电系统、风力发电系统和光伏发电系统信号连接。EMS能源管理系统是目前新能源微网电站常使用的最上级控制系统，对整个微电网系统起控制作用；开关箱总成用于各路电能之间的分断与控制。

为了能够在储能系统腔室内合理安装、布局储能电池、控制模块和消防装置等部件，整体布局成品字型式。设计有储能、控制系统及消防一体的安装支架，安装支架底部与底盘支撑总成进行固定，安装支架其余安装面分别用于安装储能电池、控制系统及消防装置。两个储能电池在安装支架上进行对称安装，双向储能逆变器和柴发控制系统分别安装在储能电池上。EMS能源管理系统与开关箱总成集成一体安装在底盘支撑总成上，且通过若干角件与储能、控制系统及消防一体安装支架进行固定，提高稳定性。在储能腔室的三个对应的箱体总成上分别开设有检修门，检修门上分别设有与双向储能逆变器、柴发控制系统、EMS能源管理系统对应的可视窗。

本实用新型的有益效果为：

1、通过将新能源微网电站的各主要模块集成与一体，同时又将柴油发电系统与新能源发电系统和控制模块集进行物理隔离，使各模块之间能够一体运输、安装和使用，又能独立工作，互不影响。

2、正常情况下，柴油发电机组腔室与储能腔室相互独立隔离；而在高温环境下，当柴油发电机组通过自有的对流换热系统无法满足散热要求时，可通过使柴发系统腔室与储能系统腔室实现空气连通，让储能系统腔室的冷空气进入到柴发系统腔室内，从而加强了柴油发电机组的散热能力。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型一个实施例的外部结构的前端轴侧图。

图2为本实用新型另一个实施的外部结构的后端轴侧图。

图3为本实用新型一个实施例的内部结构的前端轴侧图。

图4为本实用新型另一个实施的内部结构的后端轴侧图。

图5为本实用新型一个实施例的隔板与封板的安装结构示意图。

图6为本实用新型一个实施例的隔板的结构示意图。

图7为本实用新型一个实施例的封板的结构示意图。

图8为本实用新型一个实施例的安装支架的结构示意图。

图9为本实用新型一个实施例的原理图。

其中：1、底盘支撑总成；2、发电机；21、发动机；22、排气管路；23、散热器；24、消声器；3、储能电池；4、柴发控制系统；41、EMS能源管理系统；42、双向储能逆变器(PCS)；5、开关箱总成；6、隔板；61、第一连接板；62、隔板安装角件；63、通风口；64、封板；65、过线孔；7、安装支架；71、底座；72、立柱；73、横梁；74、连接杆；8、消防装置；81、消防装置安装板；9、箱体总成；91、排风窗；92、进风窗；93、可视窗；94、工业空调；95、检修门；10、风力发电机。

具体实施方式

本发明公开了一种新能源微网电站一体机，包括设备安装腔室、用于提供电力能源的发电模块、与发电模块电连接用于存储发电模块提供的电力能源的储能模块以及分别与发电模块和储能模块信号连接的控制模块，发电模块包括柴油发电系统、风力发电系统和光伏发电系统；设备安装腔室为箱体总成9以及固定在箱体总成9底部的底盘支撑总成1之间的空间；设备安装腔室通过隔板6分隔为并排分布的柴油发电机组腔室和储能腔室，如图2和图3所示；柴油发电系统安装在柴油发电机组腔室内，储能模块和控制模块安装在储能腔室内，风力发电系统和光伏发电系统安装在箱体总成9外。

如图1和图2所示，上述箱体总成9可采用主体钣金结构件，呈四方结构，固定在底盘支撑总成1上，内部铺设隔热吸音棉，起隔热降噪作用。如图2和图3所示，底盘支撑总成1为微电网站一体机的支撑结构件，用于固定支撑箱体以及动力总成等部件。隔板6通过隔板安装角件62安装在箱体总成9上，将箱体总成9与底盘支撑总成1之间形成设备安装腔室分隔为并排分布的柴油发电机组腔室和储能腔室。为了方便进行产品转运，在箱体总成9的顶部和底盘支撑总成1上还可设置吊装孔。

该新能源微网电站一体机将发电模块、储能模块和控制模块集成为一体结构，并将柴油发电系统与新能源发电系统和控制模块集进行物理隔离，使各模块之间能够一体运输、安装和使用，又能独立工作，互不影响。

根据本申请的一个实施例，该新能源微网电站一体机还包括热管理模块；热管理模块包括安装在柴油发电机组腔室内的散热器23和安装在储能腔室内的工业空调94；散热器23安装在柴油发电机组腔室内远离储能腔室的一侧，箱体总成9上设有与散热器23排风口相对应的排风窗91，箱体总成9的两侧壁上分别设有用于连通柴油发电机组腔室内外的进风窗92。

当柴油发电机机组工作时，通过散热器23将柴油发电机组腔室内的热空气吹出腔外，使腔室内形成负压状态，外部环境的冷空气从柴油发电机组腔室侧部的进风窗92(开设在箱体总成9门上的进风格栅)进入到柴油发电机组腔室内，从而形成对流换热循环，达到对柴油发电机组散热目的。而为了能够快速、准确控制储能腔室的温度，本申请将储能腔室设计成密封结构，并通过安装在箱体上的工业空调94对储能腔室中的温度进行控制；当腔室内温度高于设定值时启动工业空调94制冷功能进行散热；当腔室内温度过低时，启动工业空调94加热功能吹入热风进行升温。

根据本申请的一个实施例，如图5和图6所示，隔板6上设有用于连通柴油发电机组腔室和储能腔室的通风口63，通风口63内设有可拆卸的封板64；如图7所示，封板64设置在柴油发电机组尾部位置，封板64有多块板子拼接而成，各块板子由螺栓与隔板6相固定，可根据需要进行拆除，让柴油发电机与储能腔室连通，可使储能腔室的冷气进入柴油发电机腔室进行冷却；封板64上开有若干过线孔65，使柴油发电机组腔室内的线束能够通过过线孔65进入到储能腔室内，从而接入到控制系统中，实现对柴油发电机组进行控制；过线孔由相邻两个板子上的半圆缺口拼接组成。

正常情况下，柴油发电机组腔室与储能腔室相互独立隔离，而在高温环境下，当柴油发电机组通过自有的对流换热系统无法满足散热要求时，可通过将最下端的电机尾部封板64拆除，从而使柴发系统腔室与储能系统腔室实现空气连通，储能系统腔室的冷空气即可进入到柴发系统腔室内，从而加强了柴油发电机组的散热能力。

根据本申请的一个实施例，储能腔室内设有消防模块，消防模块包括热气溶胶灭火装置、灭火控制器、气体探测器和温感探测器；气体探测器和温感探测器分别与灭火控制器的输入端连接，热气溶胶灭火装置与灭火控制器的输出端连接。气体探测器和温感探测器用于实时探测储能腔室内的气体浓度和温度，当储能热失控时，产生特殊气体被气体探测器捕获，产生高温被温感探测器捕获，反馈至灭火控制器，通过灭火控制器启动执行热气溶胶灭火装置气溶胶消防动作实现灭火。储能腔室内还可预留用于外接外部水源水管路结构，作为最后一道消防措施。

根据本申请的一个实施例，柴油发电系统包括柴油发电机组(包括发电机2和发动机21)、与柴油发电机组信号连接的柴发控制系统以及用于将发动机产生的废气引出设备安装腔室外的排气管路22；排气管路22上设有对排气噪声进行降噪处理的消声器24；排气管路22的排气口迎向排风窗91设置。柴油发电系统作为后备电源，在光伏、风能等无法正常工作输出电能时，作为微电网电站系统最后一道电力保障设备，提供电力能源，其配置容量需满足用电负荷容量，输出交流电力。

根据本申请的一个实施例，风力发电系统包括风力发电机组(风力发电机组包括若干风力发电机10)以及用于将风力发电机组的输出电能转换为12V直流电为柴油发电机组的启动蓄电池进行充电的风电控制器。风力发电机组安装在箱体总成9的顶部，箱体总成9的顶部预留有风力发电机的安装孔位，用于风力发电机的安装。

根据本申请的一个实施例，光伏发电系统包括光伏组件以及用于将光伏组件输出电能转换交流电的光伏逆变器，光伏组件输出的电能通过光伏逆变器转换成交流电为用电负载供电。

根据本申请的一个实施例，储能模块包括储能电池3以及分别与储能电池3和发电模块电连接的双向储能逆变器42(PCS)；储能电池3可采用锂电池，起能量存储和释放作用；双向逆变器可实现直流与交流电相互逆变转化，发电模块产生的电能经双向储能逆变器42转换为直流电给储能电池3充电，储能电池3的电能经双向储能逆变器42转换为交流电向用电负载供电。

根据本申请的一个实施例，储能模块通过直立固定在底盘支撑总成1上的安装支架7固定在储能腔室内，安装支架7通过连接件与储能模块的侧壁可拆卸式连接。由于储能电池3通常为密封结构，不方便从底部进行安装，本申请通过在底盘支撑总成1上的安装支架7，并在储能电池3的侧壁设置与安装支架7向配合的安装组件(如可在储能电池的侧壁上焊接与安装支架7相配合的固定架)，通过采用侧部安装方式，大大方便了储能电池3的安装。为了能够在储能腔室内合理安装、布局储能电池3、控制模块和消防装置8等部件，储能腔室内设备整体布局成品字型式。设计有储能、控制系统及消防一体的安装支架7，如图8所示，安装支架7底部与底盘支撑总成1进行固定，安装支架7其余安装面分别用于安装储能电池3、控制系统及消防装置8。消防装置8通过消防装置安装板安装在安装支架7临近隔板的一侧上部，两个储能电池3在安装支架7上进行对称安装，双向储能逆变器42和柴发控制系统4分别安装在储能电池3上。EMS能源管理系统41与开关箱总成5集成一体安装在底盘支撑总成1上，EMS能源管理系统41与开关箱总成5位于安装支架7远离隔板的一侧且通过若干角件与储能、控制系统及消防一体安装支架7进行固定，提高稳定性。在箱体总成9上开设三个检修门95，三个检修门95分别与储能腔室中设备迎向的三个面分别相对应；检修门95上分别设有与双向储能逆变器42、柴发控制系统4、EMS能源管理系统41位置相对应的可视窗93。

根据本申请的一个实施例，控制模块包括EMS能源管理系统41，EMS能源管理系统41通过开关箱总成5分别与柴油发电系统、风力发电系统和光伏发电系统信号连接。EMS能源管理系统41是目前新能源微网电站常使用的最上级控制系统，对整个微电网系统起控制作用；开关箱总成5用于各路电能之间的分断与控制。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种新能源微网电站一体机，包括用于提供电力能源的发电模块、与所述发电模块电连接用于存储发电模块提供的电力能源的储能模块以及分别与所述发电模块和储能模块信号连接的控制模块，所述发电模块包括柴油发电系统、风力发电系统和光伏发电系统，其特征在于，还包括箱体总成以及固定在箱体总成底部的底盘支撑总成；箱体总成与底盘支撑总成之间形成设备安装腔室；所述设备安装腔室通过隔板分隔为并排分布的柴油发电机组腔室和储能腔室；所述柴油发电系统安装在所述柴油发电机组腔室内，所述储能模块和控制模块安装在所述储能腔室内，所述风力发电系统和光伏发电系统安装在所述箱体总成外。

2.根据权利要求1所述的新能源微网电站一体机，其特征在于，还包括热管理模块；所述热管理模块包括安装在柴油发电机组腔室内的散热器和安装在所述储能腔室内的工业空调；所述散热器安装在柴油发电机组腔室内远离储能腔室的一侧，所述箱体总成上设有与散热器排风口相对应的排风窗，箱体总成的两侧壁上分别设有用于连通柴油发电机组腔室内外的进风窗。

3.根据权利要求1或2所述的新能源微网电站一体机，其特征在于，所述隔板上设有用于连通柴油发电机组腔室和储能腔室的通风口，所述通风口内设有可拆卸的封板。

4.根据权利要求1所述的新能源微网电站一体机，其特征在于，所述储能腔室内设有消防模块，所述消防模块包括热气溶胶灭火装置、灭火控制器、气体探测器和温感探测器；所述气体探测器和温感探测器分别与灭火控制器的输入端连接，热气溶胶灭火装置与灭火控制器的输出端连接。

5.根据权利要求2所述的新能源微网电站一体机，其特征在于，所述柴油发电系统包括柴油发电机组、与柴油发电机组信号连接的柴发控制系统以及用于将发动机产生的废气引出设备安装腔室外的排气管路；所述排气管路的排气口迎向所述排风窗设置。

6.根据权利要求5所述的新能源微网电站一体机，其特征在于，所述风力发电系统包括风力发电机组以及用于将风力发电机组的输出电能转换为直流电为柴油发电机组的启动蓄电池进行充电的风电控制器。

7.根据权利要求1所述的新能源微网电站一体机，其特征在于，所述光伏发电系统包括光伏组件以及用于将光伏组件输出电能转换成交流电为用电负载供电或给储能模块充电的光伏逆变器。

8.根据权利要求1所述的新能源微网电站一体机，其特征在于，所述储能模块包括储能电池以及分别与所述储能电池和发电模块电连接的双向储能逆变器；所述发电模块产生的电能经双向储能逆变器转换为直流电给储能电池充电，储能电池的电能经双向储能逆变器转换为交流电向用电负载供电。

9.根据权利要求1或8所述的新能源微网电站一体机，其特征在于，所述储能模块通过直立固定在底盘支撑总成上的安装支架固定在储能腔室内，所述安装支架通过连接件与储能模块的侧壁可拆卸式连接。

10.根据权利要求1所述的新能源微网电站一体机，其特征在于，所述控制模块包括EMS能源管理系统，所述EMS能源管理系统通过开关箱总成分别与所述柴油发电系统、风力发电系统和光伏发电系统信号连接。