混合式智能微電網系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種混合式智能微電網系統(tǒng)，其包括：并網逆變充電一體機，所述并網逆變充電一體機的輸入端電連接有市電和蓄電池，所述蓄電池的充電端電連接于風能發(fā)電裝置和太陽能發(fā)電裝置，放電端電連接于直流用電設備，所述的并網逆變充電一體機的輸出端電連接于交流負載；其中，所述的并網逆變充電一體機、風能發(fā)電裝置、太陽能發(fā)電裝置和蓄電池通過一通訊線連接于一數(shù)據(jù)采集器，所述數(shù)據(jù)采集器通信連接于一可與外部終端通信的通訊模塊。該混合式智能微電網系統(tǒng)，將多種發(fā)電設備共同并入微電網，并進行運行數(shù)據(jù)監(jiān)控采集，與外部設備進行通信互聯(lián)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控及管理，保證了微電網的穩(wěn)定性和兼容性。
【專利說明】
混合式智能微電網系統(tǒng)
技術領域
[0001] 本實用新型涉及混合供電技術領域，尤其涉及一種混合式智能微電網系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 近年來世界范圍內多次發(fā)生大面積停電事故，使傳統(tǒng)供能模式和電力網絡的種種 弊端暴露出來，難以滿足用戶多樣化的供電需求。同時，根據(jù)環(huán)境保護、節(jié)能減排和可持續(xù) 發(fā)展的要求，全球能源技術領域關注的研究熱點轉向綠色清潔能源一一風能和太陽能。與 傳統(tǒng)集中供電模式相比，分布式發(fā)電以其接近用戶側、運行方式靈活、就地消費清潔能源等 優(yōu)點受到廣泛關注。然而，分布式發(fā)電技術自身存在諸多潛在弊端，如電源接入成本高、功 率輸出波動等，其規(guī)?；尤腚娋W后會給電網運行控制帶來一系列影響。
[0003] 智能微電網(Micro Smart Grid)是將可再生能源發(fā)電技術(風力發(fā)電、光伏發(fā)電、 生物質能、潮汐能等）、能源管理系統(tǒng)(EMS)和輸配電基礎設施高度集成的新型電網，它具有 提高能源效率、提高供電的安全性和可靠性、減少電網的電能損耗、減少對環(huán)境的影響。強 化科研技術，深入開發(fā)建設微電網有利于擴大分布式電源與可再生能源的大規(guī)模接入，為 負荷地區(qū)提供可靠的供給，實現(xiàn)有效的主動式配電網方式，促進智能微電網變革。 【實用新型內容】
[0004] 本實用新型的目的在于提供一種混合式智能微電網系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術多種 供電形式并網連接時產生不兼容的技術問題。
[0005] 為達到上述目的，本實用新型所提出的技術方案為：
[0006] 本實用新型的一種混合式智能微電網系統(tǒng)，其包括:并網逆變充電一體機，所述并 網逆變充電一體機的輸入端電連接有市電和蓄電池，所述蓄電池的充電端電連接于風能發(fā) 電裝置和太陽能發(fā)電裝置，放電端電連接于直流用電設備，所述的并網逆變充電一體機的 輸出端電連接于交流負載;其中，所述的并網逆變充電一體機、風能發(fā)電裝置、太陽能發(fā)電 裝置和蓄電池通過一通訊線連接于一數(shù)據(jù)采集器，所述數(shù)據(jù)采集器通信連接于一可與外部 終端通信的通訊模塊。
[0007] 其中，所述的并網逆變充電一體機的輸入端還電連接有一柴油發(fā)電機，所述柴油 發(fā)電機與市電通過一 ATS開關接入并網逆變充電一體機。
[0008] 其中，所述的太陽能發(fā)電裝置和風能發(fā)電裝置與蓄電池之間均電連接有一MPPT充 電器。
[0009] 其中，所述的通訊模塊為S頂通訊模塊，所述S頂通訊模塊包括WiFi模塊。
[0010] 其中，所述的S頂通訊模塊的GPRS模塊的型號為SBllOO-E。
[0011] 與現(xiàn)有技術相比，該實用新型的混合式智能微電網系統(tǒng)，其由風力發(fā)電子系統(tǒng)和 或太陽能PV發(fā)電子系統(tǒng)分別并聯(lián)連接到蓄電池;蓄電池并聯(lián)連接到并網逆變一體機中，并 網逆變一體機將蓄電池儲存的直流電逆變成為交流電，并通過電網子系統(tǒng)構成一個標準交 流電微電網系統(tǒng)；同時，柴油發(fā)電機子系統(tǒng)也能通過電網子系統(tǒng)接入微電網系統(tǒng);系統(tǒng)是以 風電或光電為主體的風柴互補、光柴互補或風光柴互補型、能同時不間斷地向負荷穩(wěn)定輸 出交直流功率的電網系統(tǒng)，同時將所有設備的輸入輸出數(shù)據(jù)全部以互聯(lián)網的形式傳遞到移 動設備上，讓用戶隨時隨地可以知道這套系統(tǒng)是否運行正常，以及當天光伏組件、風機發(fā)了 多少度的電量等信息，從而達到智能化的效果，多種供電網能夠相互兼容，穩(wěn)定的為用電設 備供電。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本實用新型混合式智能微電網系統(tǒng)的系統(tǒng)結構示意框圖。
【具體實施方式】
[0013] 以下參考附圖，對本實用新型予以進一步地詳盡闡述。
[0014] 請參閱附圖1，該混合式智能微電網系統(tǒng)，其包括:并網逆變充電一體機1，該并網 逆變充電一體機1的輸入端通過交流母線11電連接有市電2和蓄電池6,所述蓄電池6的充電 端通過直流母線16電連接于風能發(fā)電裝置5和太陽能發(fā)電裝置4,放電端電連接于直流用電 設備17,所述的并網逆變充電一體機1的輸出端電連接于交流負載18。其中，所述的并網逆 變充電一體機1、風能發(fā)電裝置5、太陽能發(fā)電裝置4和蓄電池6通過一通訊線13連接于一數(shù) 據(jù)采集器7,所述數(shù)據(jù)采集器7通信連接于一可與外部終端通信的通訊模塊8。所述數(shù)據(jù)采集 器7采集并網逆變充電一體機1、風能發(fā)電裝置5、太陽能發(fā)電裝置4以及蓄電池6的運行狀況 數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送至通訊模塊8,該通訊模塊8通過多種通信方式與外部移動終端設備進 行數(shù)據(jù)共享，通過終端設備進行監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集，及時了解整個微電網系統(tǒng)的情況。
[0015] 進一步的，為了防止市電大面積停電而帶來的不確定性，所述的并網逆變充電一 體機1的輸入端還電連接有一柴油發(fā)電機3,所述柴油發(fā)電機3與市電2通過一 ATS開關12接 入并網逆變充電一體機1。當市電停電時，柴油發(fā)電機3快速啟動并由ATS開關12完成切換， 從而保證整個用電設備的穩(wěn)定性。
[0016] 其中，所述的太陽能發(fā)電裝置4和風能發(fā)電裝置5與蓄電池6之間均電連接有一 MPPT充電器14和15。上述太陽能發(fā)電裝置4和風能發(fā)電裝置5發(fā)電直接給蓄電池6充電。蓄電 池6的輸出端可連接直流用電設備，也可以將直流電輸入上述并網逆變充電一體機1，有并 網逆變充電一體機1逆變呈交流電，給外部交流電設備供電。
[0017] 對于邊遠地區(qū)的離網電氣化系統(tǒng)，發(fā)電機、蓄電池和雙向逆變器組合在一起，可實 以下功能:對于已經具備儲能裝置的系統(tǒng)，逆變器在發(fā)電機和負載之間承擔接口功能。本實 施例還公開一種控制方法來自動實現(xiàn)能量補充。這種能量協(xié)助的模式必須可以應對各種類 型負載（電子負載，能耗低諧波含量高的燈泡，電機和補償不當帶強感性部件的熒光燈等 等）。實現(xiàn)解決方案是:主動提供適當?shù)哪芰繀f(xié)助來確認負載的曲線，以饋電流方式幫助輸 入的交流源。通過非?？焖俚恼{節(jié)，使得注射電流自動適用負載要求。智能增強是一種電流 補充，不是功率補償。因此，可以將逆變器自身的能量適當?shù)匮a充到其它交流源里(如發(fā)電 機或市電），即使是特殊負載也沒有問題。
[0018] 混合智能微電網系統(tǒng)中，通常發(fā)電機的配置容量要大于負載的峰值功率。如果選 擇帶電流補充的逆變器（帶蓄電池），發(fā)電機的設計容量為負載的峰值功率減去逆變器功 率。通過降容，可以選擇容量小一些的發(fā)電機，從而降低初始投資。當規(guī)劃一個發(fā)電裝置時， 如果選擇發(fā)電機降容和智能增強功能，系統(tǒng)整個效率提升比較可觀。
[0019]逆變器智能補充的能量是來自以前通過雙向逆變器充入到蓄電池的能量。充進去 的能量和智能增強放出能量之間的關系是：
[0021] 合理的蓄電池逆變器平均效率是：
[0022] Hinverter = 0.9
[0023]蓄電池能量循環(huán)效率是：
[0024] ncycle = 0.8
[0025] 由此而知其中一定的能量，充進去然后放出來（智能增強）比值是1.48(67%效 率）。這是一個非常高的值，對于評估系統(tǒng)的效率，必須要考慮發(fā)電機的耗油量。通過實驗， 可以發(fā)現(xiàn)容量越小的發(fā)電機對于小負荷耗油越少。獨立系統(tǒng)的負載曲線，精確的展示基本 負荷和峰值負載之間巨大的差異。峰值負荷持續(xù)時間短，只需要這時啟動逆變器增強功能 就可以，峰值負荷結束后，能量重新補充回蓄電池。這意味著以下部分能量，循環(huán)效率是 67%。但是，使用降容的發(fā)電機，對于基本負荷供電的燃油效率得到了相應的提高。
[0026] 混合式智能微電網系統(tǒng)中增加的S頂通訊模塊可以對整個系統(tǒng)進行全方位的數(shù)據(jù) 傳輸和監(jiān)控。使用ARM技術，ARM嵌入式開發(fā)平臺的GPRS擴展板采用的GPRS模塊型號為 S頂100-E，是S頂COM公司推出的GSM/GPRS雙頻模塊，主要為語音傳輸、短消息和數(shù)據(jù)業(yè)務提 供無線接口。SIM100-E集成了完整的射頻電路和GSM的基帶處理器，適合于開發(fā)一些GSM/ GPRS的無線應用產品，如移動電話、PCMCIA無線MODEM卡、無線P0S機、無線抄表系統(tǒng)以及無 線數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務，應用范圍十分廣泛。SIM100-E模塊為用戶提供了功能完備的系統(tǒng)接口。 60Pin系統(tǒng)連接器是SIM100-E模塊與應用系統(tǒng)的連接接口，主要提供外部電源、RS-485串 口、SIM卡接口和音頻接口。SIM100-E模塊使用鋰電池、鎳氫電池或者其他外部直流電源供 電，電源電壓范圍為:3.3V~4.6V，電源應該具有至少2A的峰值電流輸出能力。SIM100-E提 供標準的RS-485串行接口，用戶可以通過串行口使用AT命令完成對模塊的操作。串行口支 持以下通信速率：300，1200，2400，4800，9600，19200，38400，57600，115200。當模塊上電啟 動并報出RDY后，用戶才可以和模塊進行通信，用戶可以首先使用模塊默認速率115200與模 塊通信，并可通過AT+IPR =〈rate〉命令自由切換至其它通信速率。在應用設計中，當M⑶需 要通過串口與模塊進行通訊時，可以只用三個引腳:，R)(D和GND。其他引腳懸空，建議RTS 和DTR置低。本擴展板上采用MAX3485芯片完成GPRS模塊的TTL電平到RS485電平的轉換，以 能和ARM開發(fā)平臺的RS485串口連接。SmiOO-E模塊提供了完整的音頻接口，應用設計只需 增加少量外圍輔助元器件，主要是為MIC提供工作電壓和射頻旁路。音頻分為主通道和輔助 通道兩部分。可以通過AT+CHFA命令切換主副音頻通道。音頻設計應該盡量遠離模塊的射頻 部分，以降低射頻對音頻的干擾。本擴展板硬件支持兩個語音通道，主通道可以插普通電話 機的話柄，輔助通道可以插帶MIC的耳幔。當選擇為主通道時，有電話呼入時板載蜂鳴器將 發(fā)出鈴聲以提示來電。但選擇輔助通道時來電提示音樂只能在耳機中聽到。蜂鳴器是由 GPRS模塊的BUZZER引腳加驅動電路控制的。
[0027] GPRS模塊的射頻部分支持GSM900/DCS1800雙頻，為了盡量減少射頻信號在射頻連 接線上的損耗，必須謹慎選擇射頻連線。應采用GSM900/DCS1800雙頻段天線，天線應滿足阻 抗50歐姆和收發(fā)駐波比小于2的要求。為了避免過大的射頻功率導致GPRS模塊的損壞，在模 塊上電前請確保天線已正確連接。
[0028]模塊支持外部S頂卡，可以直接與3.0V S頂卡或者1.8V S頂卡連接。模塊自動監(jiān)測 和適應SM卡類型。對用戶來說，GPRS模塊實現(xiàn)的就是一個移動電話的基本功能，該模塊正 常的工作是需要電信網絡支持的，需要配備一個可用的SIM卡，在網絡服務計費方面和普通 手機類似。
[0029]上述內容，僅為本實用新型的較佳實施例，并非用于限制本實用新型的實施方案， 本領域普通技術人員根據(jù)本實用新型的主要構思和精神，可以十分方便地進行相應的變通 或修改，故本實用新型的保護范圍應以權利要求書所要求的保護范圍為準。
【主權項】
1. 一種混合式智能微電網系統(tǒng)，其特征在于，包括:并網逆變充電一體機，所述并網逆 變充電一體機的輸入端電連接有市電和蓄電池，所述蓄電池的充電端電連接于風能發(fā)電裝 置和太陽能發(fā)電裝置，放電端電連接于直流用電設備，所述的并網逆變充電一體機的輸出 端電連接于交流負載;其中，所述的并網逆變充電一體機、風能發(fā)電裝置、太陽能發(fā)電裝置 和蓄電池通過一通訊線連接于一數(shù)據(jù)采集器，所述數(shù)據(jù)采集器通信連接于一可與外部終端 通信的通訊模塊。2. 如權利要求1所述的混合式智能微電網系統(tǒng)，其特征在于，所述的并網逆變充電一體 機的輸入端還電連接有一柴油發(fā)電機，所述柴油發(fā)電機與市電通過一 ATS開關接入并網逆 變充電一體機。3. 如權利要求1所述的混合式智能微電網系統(tǒng)，其特征在于，所述的太陽能發(fā)電裝置和 風能發(fā)電裝置與蓄電池之間均電連接有一 MPPT充電器。4. 如權利要求1所述的混合式智能微電網系統(tǒng)，其特征在于，所述的通訊模塊為SIM通 訊模塊，所述S頂通訊模塊包括WiFi模塊。5. 如權利要求4所述的混合式智能微電網系統(tǒng)，其特征在于，所述的SIM通訊模塊的 gprs模塊的型號為snaoo-E。
【文檔編號】H02J13/00GK205453152SQ201521096246
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月24日
【發(fā)明人】邱碧崗, 陳學力, 趙亮, 管武江
【申請人】深圳市中航三鑫光伏工程有限公司