專利名稱：一種蜂窩式智能集中控制的分布式多能源發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蜂窩式智能集中控制的分布式多能源發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著人類社會的進步，人類對于能源的需求量日益增加。隨著煤炭、石油等不可再生能源的消耗，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)的份額越來越大。隨著光伏發(fā)電技術(shù)的成熟，光伏發(fā)電、風力發(fā)電在整個能源架構(gòu)中所占比例也越來越大。但是，建立大型光伏發(fā)電單元和風力發(fā)電站需要大量的資金以及廣闊的場地。因此，通過建立大型的光伏和風力發(fā)電站并不能從根本上解決人類社會所面臨的日益嚴重的能源匱乏問題。因此，未來光伏發(fā)電形式將會是建立低成本的微型發(fā)電站為主，通過網(wǎng)絡(luò)對每個微型電站進行集中控制、管理。目前，提出的“分布式發(fā)電技術(shù)”的主要思想一在建筑物光照充足的部位架設(shè)光 伏發(fā)電板或是在具有架設(shè)風力發(fā)電機的場地架設(shè)風力發(fā)電機，通過將光伏發(fā)電板和風力發(fā)電機產(chǎn)生的電能變換成符合國家標準的交流電能，并將此交流電能通過輸電電纜集中送入升壓變壓器后輸送至市電供電電網(wǎng)中，實現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電的目的。在實施過程中具有如下缺陷1、由于需要為光伏電站架設(shè)輸電電纜，因此，增加了線路架設(shè)的成本。而光伏發(fā)電具有發(fā)電成本較高的特點，在增加了供電線路架設(shè)成本后，光伏發(fā)電的效益收獲期將被延遲；
2、分布式發(fā)電規(guī)模小，且為不同用戶所擁有，因此，為統(tǒng)一管理和電能的調(diào)度帶來極大的不便；3、獨立發(fā)電站產(chǎn)生的電能在送往市電電網(wǎng)的過程中會產(chǎn)生一定的損耗，降低了分布式發(fā)電的所產(chǎn)生的效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種蜂窩式智能集中控制的分布式多能源發(fā)電系統(tǒng)，能夠提高風能的利用效率，并且解決目前用電高峰期時的電荒問題。一種蜂窩式智能集中控制的分布式多能源發(fā)電系統(tǒng)，其特別之處在于包括至少一個風力發(fā)電單元，該風力發(fā)電單元通過發(fā)電控制單元與低壓變電所連接，從而將電力輸送至低壓變電所；還包括至少一個光伏發(fā)電單元，該光伏發(fā)電單元由相連接的光伏發(fā)電板和逆變器組成，該逆變器通過電源智能控制器與配電箱連接，從而將電力輸送至配電箱。其中光伏發(fā)電單元架設(shè)在建筑的墻體上。其中風力發(fā)電單元架設(shè)在小區(qū)或城市綠化帶中。其中在低壓變電所內(nèi)安裝有服務(wù)器，該服務(wù)器與風力發(fā)電單元及其發(fā)電控制單元、光伏發(fā)電單元及其電源智能控制器通過無線或有線網(wǎng)絡(luò)連接進行通信，從而存儲風力發(fā)電單元、光伏發(fā)電單元上傳的發(fā)電信息。其中逆變器采用微型逆變器，微型逆變器通過并聯(lián)的連接方式將產(chǎn)生的交流電流送入與配電箱連接的交流母線中，其中所有微型逆變器之間通過CAN-BUS總線連接從而保證輸出電流的相位一致。其中電源智能控制器包括控制模塊，該控制模塊分別與CAN-BUS模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊、市電使用記錄模塊、接觸器模塊連接。其中風力發(fā)電單元采用額定輸出功率不超過IOKW的小型風力發(fā)電機。其中發(fā)電控制單元包括控制模塊，該控制模塊分別與CAN-BUS模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊、逆變模塊、接觸器模塊連接。本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)是依據(jù)“輸出電能就地使用，富裕電能上傳電網(wǎng)”的原則，節(jié)約了電纜鋪設(shè)費用以及采購、安裝大型升壓變壓器的各項費用。同時，發(fā)電系統(tǒng)中的風力發(fā)電機不但可以成為城市綠化區(qū)域中的一個組成部分，實現(xiàn)美化人們生活環(huán)境的目的，而且提高了風能的利用效率，解決目前用電高峰期時用電慌的問題。由于本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)具有能源調(diào)度的功能，因此，本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)也適用于“能源合同管理“的銷售模式。


附圖I為本發(fā)明發(fā)電系統(tǒng)的拓撲圖； 附圖2為本發(fā)明發(fā)電系統(tǒng)的邏輯原理圖；附圖3為本發(fā)明發(fā)電系統(tǒng)的工作流程圖。
具體實施例方式如圖1、2所示，本發(fā)明是一種蜂窩式智能集中控制的分布式多能源發(fā)電系統(tǒng)，包括至少一個風力發(fā)電單元，該風力發(fā)電單元通過發(fā)電控制單元與低壓變電所連接，從而將電力輸送至低壓變電所；還包括至少一個光伏發(fā)電單兀，該光伏發(fā)電單兀由相連接的光伏發(fā)電板和逆變器組成，該逆變器通過電源智能控制器與配電箱連接，從而將電力輸送至配電箱。其中光伏發(fā)電單元架設(shè)在獨立的家庭建筑或樓宇建筑的墻體上，風力發(fā)電單元架設(shè)在小區(qū)或城市綠化帶中。在低壓變電所內(nèi)安裝有服務(wù)器，該服務(wù)器與風力發(fā)電單元及其發(fā)電控制單元、光伏發(fā)電單元及其電源智能控制器通過無線或有線網(wǎng)絡(luò)連接進行通信，從而存儲風力發(fā)電單元、光伏發(fā)電單元上傳的發(fā)電信息。光伏發(fā)電單元的逆變器采用微型逆變器，微型逆變器通過并聯(lián)的連接方式將產(chǎn)生的交流電流送入與配電箱連接的交流母線中，其中所有微型逆變器之間通過CAN-BUS總線連接從而保證輸出電流的相位一致。而配套的電源智能控制器包括控制模塊，該控制模塊分別與CAN-BUS模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊、市電使用記錄模塊、接觸器模塊連接。風力發(fā)電單元采用額定輸出功率IOKW的小型風力發(fā)電機，而配套的發(fā)電控制單元包括控制模塊，該控制模塊分別與CAN-BUS模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊、逆變模塊、接觸器模塊連接。本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)具體如下本發(fā)明涉及一種具有網(wǎng)絡(luò)通訊以及能源調(diào)度功能的分布式發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過檢測光伏發(fā)電單元產(chǎn)生的電能以及用戶實際使用的負載功率，判斷當前負載是由光伏發(fā)電單元供電、市電供電或兩者同時供電。如果光伏發(fā)電單元產(chǎn)生的電能在使用過程中存在富裕，則系統(tǒng)將富裕的電能發(fā)送至市電電網(wǎng)中。該發(fā)電系統(tǒng)不但實現(xiàn)了分布式發(fā)電，而且節(jié)約了電纜鋪設(shè)的費用以及采購、安裝大型升壓變壓器的各項費用。發(fā)電系統(tǒng)通過在有條件的空閑區(qū)域架設(shè)小型風力發(fā)電機，并將產(chǎn)生的電能輸送至市電電網(wǎng)中，提聞了風能的利用效率。本發(fā)明通過為整個系統(tǒng)設(shè)置通訊管理級的方式，實現(xiàn)各種信息在系統(tǒng)各組成部件之間有條不紊的傳遞。本發(fā)明的蜂窩式發(fā)電系統(tǒng)，涉及下列名詞，現(xiàn)解釋如下蜂巢——整個分布式發(fā)電區(qū)域。蜂窩一一個低壓變電所所覆蓋的區(qū)域。蜂室-蜂窩中一個獨立的發(fā)電單元。在發(fā)電技術(shù)方面依據(jù)“輸出電能就地使用，富裕電能上傳電網(wǎng)”的原則，將“蜂室”產(chǎn)生的電能就地消化，架設(shè)在家庭建筑上的光伏發(fā)電單元產(chǎn)生的電能通過電源智能控制器 送入家庭用電配電箱中，電源智能控制器實時檢測光伏發(fā)電單元當前的發(fā)電電能以及家庭中負載實際的需求功率，通過對檢測到的數(shù)據(jù)進行分析、判斷，以決定是否需要將市電接入家庭供電線路中或是否需要將光伏發(fā)電單元產(chǎn)生的富裕能量傳輸至電網(wǎng)中，具體操作由接觸器模塊切換不同的線路即可完成。架設(shè)在空地上的小型風力發(fā)電機產(chǎn)生的電能直接送入市電電網(wǎng)中，作為市電的一部分。家庭中的電源智能控制器通過檢測一天中光伏發(fā)電單元產(chǎn)生的電能以及家庭中用電負載一天使用的總的電能，計算出家庭中用電負載一天使用的市電的電能。發(fā)電系統(tǒng)的通信方面本系統(tǒng)為每個“蜂室”一獨立的發(fā)電單元賦予唯一的系統(tǒng)編號，便于系統(tǒng)對于“蜂室”的每日/每月/每年的發(fā)電、用電信息進行數(shù)據(jù)存檔、管理?！胺涫摇钡拿咳?每月/每年的發(fā)電、用電信息，通過無線通訊技術(shù)或者物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)最終匯總至服務(wù)器上的終端數(shù)據(jù)庫中。為實現(xiàn)便于管理的目的，將整個需要實現(xiàn)分式發(fā)電的區(qū)域劃分成若干獨立的區(qū)域，區(qū)域間的界限以每個區(qū)域中的低壓變電所所覆蓋的范圍為標準，該獨立區(qū)域中的終端數(shù)據(jù)庫將區(qū)域中的發(fā)電單元的發(fā)電、用電、故障等信息進行存儲、備份，最終匯總至整個區(qū)域的終端控數(shù)據(jù)庫中。區(qū)域的終端數(shù)據(jù)庫管理人員每月月底可以將每個家庭當月的發(fā)電量、所用電量信息通過手機短信方式通知每個家庭，以便每個家庭及時了解當月的電能使用情況，并及時繳納相關(guān)電量使用費用。本發(fā)明的整套發(fā)電系統(tǒng)由“蜂巢”、“蜂窩”、“蜂室”組成，有效的實現(xiàn)分級控制，同級的單元間互不干擾，實現(xiàn)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的目的。“蜂室”是整套發(fā)電系統(tǒng)最基本的組成單元。光伏發(fā)電單元架設(shè)在獨立的家庭建筑或樓宇建筑的墻體上，風力發(fā)電單元以裝飾景觀形式架設(shè)在小區(qū)或城市綠化帶中?！胺涓C”由若干個“蜂室”組成。每個“蜂窩”的中心位置為低壓變電所，“蜂室”中產(chǎn)生的富裕電能都會集中至低壓變電所的低壓端，并成為市電的一部分，實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電的目的。低壓變電所中的服務(wù)器上設(shè)立該“蜂窩”區(qū)域的終端數(shù)據(jù)庫，用于存儲該“蜂窩”中每個“蜂室”上傳的發(fā)電信息(包括光伏發(fā)電板/小型風力發(fā)電機當前產(chǎn)生的電流、電壓值，微型逆變器當前輸出的電流、電壓值，微型逆變器輸出電流的頻率，微型逆變器每日/月/年產(chǎn)生的電能，故障代碼、用戶當前使用的市電的電能)?！胺涫摇蓖ㄟ^有線、無線網(wǎng)絡(luò)或物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與“蜂窩”之間實現(xiàn)信息的傳輸?！胺涓C”對“蜂室”的發(fā)送的信息進行處理、分析，并按照年/月/日的格式進行歸檔并將歸檔后的信息通過物聯(lián)網(wǎng)上傳至“蜂巢”的終端數(shù)據(jù)庫中?！胺涑病敝械慕K端數(shù)據(jù)庫用于記錄整個區(qū)域中“蜂室”的發(fā)電、用電等信息?！胺涑病钡慕K端數(shù)據(jù)庫按照“蜂窩”的編號將每個“蜂窩”上傳的信息歸檔，并提取出每個“蜂室”當月的發(fā)電量和當月“蜂窩”使用市電電網(wǎng)中的電量。管理員通過整理后的信息，將相關(guān)信息通過短信的方式發(fā)送至該“蜂窩”對應(yīng)的手機號中，使該“蜂窩”的歸屬者及時了解當月電能的使用情況。為了實現(xiàn)減少光伏發(fā)電和風力發(fā)電輸電電網(wǎng)的建設(shè)費用的目的，光伏發(fā)電和風力發(fā)電的輸出電能采取“輸出電能就地使用，富裕電能上傳電網(wǎng)”的原則。輸出電能就地使用原則是指“蜂窩”中的“蜂室”所產(chǎn)生的電能由該“蜂室”獨立使用，在保障該“蜂室”用電負荷不變的前提下，實現(xiàn)減少該“蜂室”對于市電用量的需求。 富裕電能上傳電網(wǎng)原則是指當“蜂室”產(chǎn)生的電能超出自身攜帶的用電負荷的需求量時，多余的電能將上傳至低壓變電所的低壓側(cè)的供電電網(wǎng)中，作為市電的一部分。光伏發(fā)電單元由光伏發(fā)電板以及250W微型逆變器組成。微型逆變器通過并聯(lián)連接方式將產(chǎn)生的交流電流送入交流母線中。每個微型逆變器之間通過CAN-BUS總線通訊，實現(xiàn)保證微型逆變器輸出電流的相位一致的目的。每個“蜂室”一家庭均安裝一個電源智能控制器，該電源智能控制器可以替換供電網(wǎng)絡(luò)中的電表。電源智能控制器的組成及功能如下表
電源智能控制器
豐吳塊名稱fe塊功能
~控制模塊^用于記錄該“蜂室”當日的電能的使用和產(chǎn)生情況；采 集該“蜂室”配電箱中電流的相位，并以該相位為基 準，控制微型逆變器輸出的交流電的相位；控制接觸 器觸點的動作；具有計時功能。CAN-BUS模用于接收微型逆變器發(fā)送的數(shù)據(jù)，并發(fā)送對于微型逆
塊變器的控制指令。
物聯(lián)網(wǎng)模塊通過物聯(lián)網(wǎng)發(fā)送該“蜂室”的電能產(chǎn)生于使用情況。^ 市電使用記錄用于采集該“蜂室”當日的市電使用量。
模塊
接觸器模塊對逆變器輸出電能進行調(diào)配；防止晚間市電電網(wǎng)中的交流電回流至微型逆變器的輸出端。
“蜂室”中用電負荷的供能電源由兩個并聯(lián)的電源組成一架設(shè)于該“蜂窩”上的光伏發(fā)電板以及市電，由電源智能控制器決定由那個供能電源來供電。電源智能控制器通過CAN-BUS總線接收微型逆變器傳輸?shù)陌l(fā)電信息，并對各項信息進行處理、分析。同時，電源智能控制器通過電流霍爾傳感器采集當前用家庭用電電路中的電流量，通過計算得到當前家庭當前用電負荷需求的電能。如果用電負荷需求的電能小于微型逆變器產(chǎn)生的交流電能時，電源智能控制器控制接觸器模塊的觸點進行相應(yīng)的動作，實現(xiàn)由光伏發(fā)電板產(chǎn)生的電能為用電負荷供電，同時，將富裕的電能上傳至市電電網(wǎng)中。如果用電負荷需求的電能大于微型逆變器產(chǎn)生的電能時，電源智能控制器控制接觸器模塊的觸點進行相應(yīng)的動作，實現(xiàn)由光伏發(fā)電板產(chǎn)生的電能與市電同時供電，減少用電負荷對市電的使用量。如果光伏發(fā)電板因故障或受環(huán)境影響無法產(chǎn)生電能時，電源智能控制器控制接觸器模塊的觸點進行相應(yīng)的動作，將光伏發(fā)電板切換出供電網(wǎng)絡(luò)，由市電為用電負荷進行供 電。電源智能控制器通過CAN-BUS總線接受各個微型逆變器的發(fā)電信息以及故障代碼，并將各項信息送入電源智能控制器的控制模塊(即微控制器MCU，例如單片機)中進行分析，從而得到該“蜂室”一天的發(fā)電量以及判斷微型逆變器以及相對應(yīng)的光伏發(fā)電板是否存在故障。電源智能控制器通過其內(nèi)部的市電使用記錄模塊收集該“蜂室” 一天中使用的市電電能。電源智能控制器中的MCU將各項信息進行整理后，通過有線、無線網(wǎng)絡(luò)或者物聯(lián)網(wǎng)將該“蜂室”當天的用電信息、發(fā)電信息，故障代碼發(fā)送至“蜂窩”的終端數(shù)據(jù)庫中，以便“蜂窩”的終端數(shù)據(jù)庫及時的對該“蜂室”的各項信息進行記錄、分析。城市建設(shè)以及小區(qū)中存在大量的綠化區(qū)域，有的綠化區(qū)域具有架設(shè)小型風力發(fā)電機的條件。將小型風力發(fā)電機產(chǎn)生的直流電能通過發(fā)電控制單元轉(zhuǎn)變?yōu)槿嘟涣麟?，產(chǎn)生的三相交流電作為市電的一個組成部分為“蜂窩”中的“蜂室”進行供能。發(fā)電控制單元的組成及功能如下表
權(quán)利要求
1.一種蜂窩式智能集中控制的分布式多能源發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于包括至少一個風力發(fā)電單元，該風力發(fā)電單元通過發(fā)電控制單元與低壓變電所連接，從而將電力輸送至低壓變電所；還包括至少一個光伏發(fā)電單元，該光伏發(fā)電單元由相連接的光伏發(fā)電板和逆變器組成，該逆變器通過電源智能控制器與配電箱連接，從而將電力輸送至配電箱。
2.如權(quán)利要求I所述的一種蜂窩式智能集中控制的分布式多能源發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于其中光伏發(fā)電單元架設(shè)在建筑的墻體上。
3.如權(quán)利要求I所述的一種蜂窩式智能集中控制的分布式多能源發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于其中風力發(fā)電單元架設(shè)在小區(qū)或城市綠化帶中。
4.如權(quán)利要求I所述的一種蜂窩式智能集中控制的分布式多能源發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于其中在低壓變電所內(nèi)安裝有服務(wù)器，該服務(wù)器與風力發(fā)電單元及其發(fā)電控制單元、光伏發(fā)電單元及其電源智能控制器通過無線或有線網(wǎng)絡(luò)連接進行通信，從而存儲風力發(fā)電單元、光伏發(fā)電單元上傳的發(fā)電信息。
5.如權(quán)利要求I所述的一種蜂窩式智能集中控制的分布式多能源發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于其中逆變器采用微型逆變器，微型逆變器通過并聯(lián)的連接方式將產(chǎn)生的交流電流送入與配電箱連接的交流母線中，其中所有微型逆變器之間通過CAN-BUS總線連接從而保證輸出電流的相位一致。
6.如權(quán)利要求I所述的一種蜂窩式智能集中控制的分布式多能源發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于其中電源智能控制器包括控制模塊，該控制模塊分別與CAN-BUS模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊、市電使用記錄模塊、接觸器模塊連接。
7.如權(quán)利要求I所述的一種蜂窩式智能集中控制的分布式多能源發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于其中風力發(fā)電單元采用額定輸出功率不超過IOKW的小型風力發(fā)電機。
8.如權(quán)利要求I所述的一種蜂窩式智能集中控制的分布式多能源發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于其中發(fā)電控制單元包括控制模塊，該控制模塊分別與CAN-BUS模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊、逆變模塊、接觸器模塊連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種蜂窩式智能集中控制的分布式多能源發(fā)電系統(tǒng)。其特點是包括至少一個風力發(fā)電單元，該風力發(fā)電單元通過發(fā)電控制單元與低壓變電所連接，從而將電力輸送至低壓變電所；還包括至少一個光伏發(fā)電單元，該光伏發(fā)電單元由相連接的光伏發(fā)電板和逆變器組成，該逆變器通過電源智能控制器與配電箱連接，從而將電力輸送至配電箱。本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)是依據(jù)“輸出電能就地使用，富裕電能上傳電網(wǎng)”的原則，節(jié)約了電纜鋪設(shè)費用以及采購、安裝大型升壓變壓器的各項費用。同時，發(fā)電系統(tǒng)中的風力發(fā)電機不但可以成為城市綠化區(qū)域中的一個組成部分，實現(xiàn)美化人們生活環(huán)境的目的，而且提高了風能的利用效率，解決目前用電高峰期時用電荒的問題。
文檔編號H02J3/38GK102916448SQ20121046394
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者石曉波 申請人:寧夏銀星能源光伏發(fā)電設(shè)備制造有限公司