本發(fā)明涉及建筑消防技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種建筑多能源互補綜合利用裝置。

背景技術(shù)：

隨著不可再生能源的枯竭及使用對環(huán)境的破壞，人們對再生能源的開發(fā)利用和建筑越來越關(guān)注，現(xiàn)有不少有關(guān)這方面的技術(shù)方案在提出和應(yīng)用，如：名稱為“一種移動式零碳能源環(huán)保小屋”，申請?zhí)枮椤?01110112492”即為其中的一種，該方案提出了在建筑物中使用太陽能和風(fēng)能并進行儲能等技術(shù)措施，可達到一個較好的再生能源利用效果，但是，該技術(shù)方案在使用中仍存有的不足是：1、能源綜合利用還不完善，用能與能源供應(yīng)無法做到協(xié)調(diào)統(tǒng)一，難于實現(xiàn)風(fēng)能和太陽能系統(tǒng)在內(nèi)部的配合應(yīng)用；2、太陽能和風(fēng)能的電難于滿足建筑中的用電需要，尤其是夏天和冬天的室內(nèi)空調(diào)，耗能大，僅靠太陽能和風(fēng)能發(fā)的電難于滿足建筑中的用電需要；3、不具并網(wǎng)功能，當(dāng)蓄電裝置蓄滿電后，不能并網(wǎng)銷售，會造成電能浪費；4、不具同時融合并網(wǎng)運行和離網(wǎng)網(wǎng)運行的功能；5、無綜合監(jiān)控系統(tǒng)將可再生能源發(fā)電和節(jié)能設(shè)備完美融合在一起使用，達到能源的綜合利用最優(yōu)化。

此外，專利號為cn203436717u的專利提出了一種以來智能微網(wǎng)輸配電監(jiān)控技術(shù)的能源利用裝置，考慮分布式能源和智能微網(wǎng)中各控制設(shè)備的特性，優(yōu)化監(jiān)控管理系統(tǒng)，保證微電網(wǎng)的安全可靠運行。本發(fā)明監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)分為三層，第一層是dg智能監(jiān)控終端，含有若干多種微電源控制器和負荷控制器；第二層是保護及協(xié)調(diào)控制器xt，包含智能微網(wǎng)模式控制器和智能微網(wǎng)中央控制器；第三層是智能微網(wǎng)管理系統(tǒng)mems，保證整個微網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定經(jīng)濟運行?？梢詮V泛應(yīng)用到由風(fēng)、光、燃機、柴、儲等多種分布式電源組成的智能微電網(wǎng)項目，用于在項目建設(shè)規(guī)劃時確定優(yōu)化監(jiān)控管理系統(tǒng)。但是該專利并不具并網(wǎng)運行和離網(wǎng)網(wǎng)運行的功能，當(dāng)蓄電裝置蓄滿電后，不能并網(wǎng)銷售，會造成電能浪費。

本申請人在本發(fā)明中提出了一種建筑多能源互補綜合利用裝置，旨在解決建筑多能源綜合利用方面存在的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本發(fā)明的目的就是提供一種建筑多能源互補綜合利用裝置，能源綜合利用完善，用能與能源供應(yīng)可做到協(xié)調(diào)統(tǒng)一，可實現(xiàn)風(fēng)能和太陽能系統(tǒng)在內(nèi)部的配合應(yīng)用，這主要在于本裝置中設(shè)有綜合監(jiān)控微網(wǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有將用能與能源供應(yīng)做到協(xié)調(diào)統(tǒng)一，實現(xiàn)風(fēng)能和太陽能發(fā)電在內(nèi)部的配合應(yīng)用。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

建筑多能源互補綜合利用裝置，包括綜合監(jiān)控微網(wǎng)系統(tǒng)裝置、太陽能發(fā)電裝置、風(fēng)力發(fā)電裝置、儲存電能裝置、用電裝置和輔助裝置，所述綜合監(jiān)控微網(wǎng)系統(tǒng)裝置、太陽能發(fā)電裝置、風(fēng)力發(fā)電裝置、儲存電能裝置、用電裝置和輔助裝置經(jīng)電連接連成一有機整體，所述綜合監(jiān)控微網(wǎng)系統(tǒng)裝置通過并網(wǎng)裝置與市電網(wǎng)電連接，所述輔助裝置包括儲能并網(wǎng)逆變器、光伏發(fā)電逆變器、風(fēng)力發(fā)電逆變器、照明負荷智能電表、重要負荷智能電表、無功補償智能電表、少量動力智能電表、市電并網(wǎng)智能電表，儲能智能電表、光伏智能電表、風(fēng)力智能電表，所述綜合監(jiān)控微網(wǎng)系統(tǒng)裝置通過rs總線分別與儲能并網(wǎng)逆變器、光伏發(fā)電逆變器、風(fēng)力發(fā)電逆變器、照明負荷智能電表、重要負荷智能電表、無功補償智能電表、少量動力智能電表、市電并網(wǎng)智能電表、儲能智能電表、光伏智能電表、風(fēng)力智能電表電連接；

市電網(wǎng)和內(nèi)網(wǎng)通過并網(wǎng)裝置合成一個交集網(wǎng)，在綜合監(jiān)控微網(wǎng)系統(tǒng)裝置的管理下可同時融合并網(wǎng)運行和離網(wǎng)運行，互不影響，而且共同具有待機狀態(tài)、故障狀態(tài)和緊急停機狀態(tài)；

所述綜合監(jiān)控微網(wǎng)系統(tǒng)裝置包括dsp控制器、傳感器模塊、輸入輸出模塊，pwm輸出模塊，觸摸屏輸入輸出模塊、光電報警與狀態(tài)顯示接口模塊、以太網(wǎng)接口模塊和rs232及rs485接口模塊，其中該控制裝置以dsp控制器為控制核心，開關(guān)輸入輸出模塊與dsp控制器的i/o接口連接，開關(guān)輸入輸出模塊包括有繼電器輸入模塊、繼電器輸出模塊和大功率開關(guān)輸出模塊；

運行管理層、監(jiān)控層和現(xiàn)場控制層的三層結(jié)構(gòu)，各層結(jié)構(gòu)之間、采用以太網(wǎng)通信方式通信連接；所述現(xiàn)場控制層包括通用微網(wǎng)單元控制器，并以dsp為通用微網(wǎng)單元控制器，擁有ad數(shù)據(jù)采集、pwm斬波輸出、大功率電力電子開關(guān)輸出、繼電器輸入輸出、以太網(wǎng)接口多種功能，實現(xiàn)對監(jiān)控層命令的接收與處理、根據(jù)上級命令決定各單元自身的控制模式與方法、對各單元運行參數(shù)的采集與上傳、對各單元自身運行的保護與故障報警、對上級無命令模式下的智能運行判斷等；現(xiàn)場控制層的通用微網(wǎng)單元控制器為獨立的通用微網(wǎng)單元控制器，對不同的通用微網(wǎng)單元控制器進行獨立控制，接收主微網(wǎng)控制器的指令，制定該通用微網(wǎng)單元控制器的控制方法與發(fā)送運行參數(shù)給主微網(wǎng)控制器功能。

優(yōu)選地，所述用電裝置包括地能熱泵裝置、動力負荷、家用電器負荷。

優(yōu)選地，所述傳感器模塊包括電流傳感器、電壓傳感器、功率傳感器和頻率傳感器，所有的傳感器分別通過光電隔離與信號轉(zhuǎn)換輸入到dsp的a/d接口。

優(yōu)選地，所述觸摸屏輸入輸出模塊與dsp控制器的輸入端連接，實現(xiàn)觸摸屏輸入輸出模塊的信息顯示與控制輸入，接收維護人員的控制命令，顯示內(nèi)部各種參數(shù)信息。

優(yōu)選地，所述光電報警與狀態(tài)顯示接口模塊采用led光電顯示系統(tǒng)的運行狀態(tài)，當(dāng)監(jiān)控裝置發(fā)生故障時發(fā)出故障報警。

優(yōu)選地，所述以太網(wǎng)接口模塊與dsp控制器的輸入端連接，完成與上兩層的信息交換；rs232及rs485接口模塊通過通用串行總線與兼容設(shè)備進行通信。

優(yōu)選地，所述運行管理層包括管理計算機、運行監(jiān)控計算機、輸出設(shè)備和外部網(wǎng)絡(luò)，完成與上級電網(wǎng)的信息交換、確定微網(wǎng)的運行模式、綜合歸納分析微網(wǎng)的運行參數(shù)、微網(wǎng)各部分單元的故障預(yù)測與報警、用戶友好交互模式功能。

優(yōu)選地，所述監(jiān)控層包括以dsp為主的主微網(wǎng)控制器，以及副微網(wǎng)控制器、數(shù)據(jù)服務(wù)器和交換機；實現(xiàn)對運行管理層的命令的分析與管理、對現(xiàn)場控制層的各單元運行模式的命令下達、對各單元監(jiān)控數(shù)據(jù)的收集、判斷與上傳、對微網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)通信的管理、對數(shù)據(jù)的備份與管理。

優(yōu)選地，所述監(jiān)控層中，主微網(wǎng)控制器完成對整個微網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制，接收上級電網(wǎng)的指令與控制要求，設(shè)定底層各微網(wǎng)控制目標(biāo)、完成對微網(wǎng)母線的電壓、電流、功率、頻率、功率因素、負荷參數(shù)的實時監(jiān)控，接收底層各微源的運行參數(shù)。

優(yōu)選地，所述以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)完成主微網(wǎng)控制器與各通用微網(wǎng)單元控制器之間的數(shù)據(jù)通信，以及各通用微網(wǎng)單元控制器之間的數(shù)據(jù)通信。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、能源綜合利用完善，用能與能源供應(yīng)可做到協(xié)調(diào)統(tǒng)一，可實現(xiàn)風(fēng)能和太陽能系統(tǒng)在內(nèi)部的配合應(yīng)用，這主要在于本裝置中設(shè)有綜合監(jiān)控微網(wǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有將用能與能源供應(yīng)做到協(xié)調(diào)統(tǒng)一，實現(xiàn)風(fēng)能和太陽能發(fā)電在內(nèi)部的配合應(yīng)用。

2、基本可滿足建筑內(nèi)的常規(guī)用電需求，因為在大多生活建筑中，空調(diào)是主要的耗電項目，而本裝置中除有太陽能和風(fēng)能發(fā)的電可供空調(diào)外，主要的還是本裝置中設(shè)有地能熱泵裝置，可有效的利用地能進行制冷和取暖，從而可基本滿足建筑內(nèi)的常規(guī)用電需求。

3、具有并網(wǎng)功能，當(dāng)本單元中的電能過剩時，可通過并網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)置并網(wǎng)銷售，不會造成電能浪費，這在于本系統(tǒng)中設(shè)有并網(wǎng)裝置。具有同時融合并網(wǎng)運行和離網(wǎng)網(wǎng)運行的功能。

4、綜合監(jiān)控系統(tǒng)裝置將可再生能源發(fā)電和節(jié)能設(shè)備完美融合在一起使用，達到能源的綜合利用最優(yōu)化，這在于用戶根據(jù)建筑面積和當(dāng)?shù)氐臍夂蚝铜h(huán)境情況，合理的配置太陽能、風(fēng)能、儲能、地能熱泵系統(tǒng)的容量，在達到建筑零排放的前提下，更多的兼顧經(jīng)濟性。本系統(tǒng)可廣泛用于離網(wǎng)、并網(wǎng)性需求的居民住宅、別墅、工廠、學(xué)校、醫(yī)院、島嶼、旅游景點等場所。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提出的一種建筑多能源互補綜合利用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明提出的一種建筑多能源互補綜合利用裝置的綜合微網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明提出的一種建筑多能源互補綜合利用裝置的運行模式及對應(yīng)的工作狀態(tài)示意圖；

圖4為本發(fā)明提出的一種建筑多能源互補綜合利用裝置的綜合微網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的各層控制功能圖；

圖5為本發(fā)明提出的一種建筑多能源互補綜合利用裝置的綜合微網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的通用微網(wǎng)單元控制器的結(jié)構(gòu)圖。

圖中：1、綜合監(jiān)控微網(wǎng)系統(tǒng)裝置，2、太陽能發(fā)電裝置，3、風(fēng)力發(fā)電裝置，4、儲存電能裝置，5、用電裝置，6、輔助裝置，61、儲能并網(wǎng)逆變器，62、光伏發(fā)電逆變器，63、風(fēng)力發(fā)電逆變器，6a1、照明負荷智能電表，6a2、重要負荷智能電表，6a3、無功補償智能電表，6a4、少量動力智能電表，6a5，市電并網(wǎng)智能電表，6a6、儲能智能電表，6a7、光伏智能電表，6a8風(fēng)力智能電表，7、并網(wǎng)裝置，8、市電網(wǎng)。

具體實施方式

下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。

參照圖1-5，建筑多能源互補綜合利用裝置，包括綜合監(jiān)控微網(wǎng)系統(tǒng)裝置1、太陽能發(fā)電裝置2、風(fēng)力發(fā)電裝置3、儲存電能裝置4、用電裝置5和輔助裝置6，綜合監(jiān)控微網(wǎng)系統(tǒng)裝置1、太陽能發(fā)電裝置2、風(fēng)力發(fā)電裝置3、儲存電能裝置4、用電裝置5和輔助裝置6經(jīng)電連接連成一有機整體，綜合監(jiān)控微網(wǎng)系統(tǒng)裝置1通過并網(wǎng)裝置7與市電網(wǎng)8電連接。用電裝置包括地能熱泵裝置51、動力負荷52、家用電器負荷53。輔助裝置6包括儲能并網(wǎng)逆變器61、光伏發(fā)電逆變器62、風(fēng)力發(fā)電逆變器63、照明負荷智能電表6a1、重要負荷智能電表6a2、無功補償智能電表6a3、少量動力智能電表6a4、市電并網(wǎng)智能電表6a5，儲能智能電表6a6、光伏智能電表6a7、風(fēng)力智能電表6a8。綜合監(jiān)控微網(wǎng)系統(tǒng)裝置1通過rs48總線分別與儲能并網(wǎng)逆變器61、光伏發(fā)電逆變器62、風(fēng)力發(fā)電逆變器63、照明負荷智能電表6a1、重要負荷智能電表6a2、無功補償智能電表6a3、少量動力智能電表6a4、市電并網(wǎng)智能電表6a5、儲能智能電表6a6、光伏智能電表6a7、風(fēng)力智能電表6a8電連接。

市電網(wǎng)和內(nèi)網(wǎng)通過并網(wǎng)裝置合成一個交集網(wǎng)，在綜合監(jiān)控微網(wǎng)系統(tǒng)裝置的管理下可同時融合并網(wǎng)運行和離網(wǎng)運行，互不影響，而且共同具有待機狀態(tài)、故障狀態(tài)和緊急停機狀態(tài)。

綜合監(jiān)控微網(wǎng)系統(tǒng)裝置1包括dsp控制器、傳感器模塊、輸入輸出模塊，pwm輸出模塊，觸摸屏輸入輸出模塊、光電報警與狀態(tài)顯示接口模塊、以太網(wǎng)接口模塊和rs232及rs485接口模塊，該控制裝置以dsp控制器為控制核心；其中傳感器模塊包括電流傳感器、電壓傳感器、功率傳感器和頻率傳感器，所有的傳感器分別通過光電隔離與信號轉(zhuǎn)換輸入到dsp的a/d接口；開關(guān)輸入輸出模塊與dsp控制器的i/o接口連接，開關(guān)輸入輸出模塊包括有繼電器輸入模塊、繼電器輸出模塊和大功率開關(guān)輸出模塊；觸摸屏輸入輸出模塊與dsp控制器的輸入端連接，實現(xiàn)觸摸屏輸入輸出模塊的信息顯示與控制輸入，接收維護人員的控制命令，顯示內(nèi)部各種參數(shù)信息；光電報警與狀態(tài)顯示接口模塊采用led光電顯示系統(tǒng)的運行狀態(tài)，當(dāng)監(jiān)控裝置發(fā)生故障時發(fā)出故障報警；以太網(wǎng)接口模塊與dsp控制器的輸入端連接，完成與上兩層的信息交換；rs232及rs485接口模塊通過通用串行總線與兼容設(shè)備進行通信。

運行管理層、監(jiān)控層和現(xiàn)場控制層的三層結(jié)構(gòu)，各層結(jié)構(gòu)之間、采用以太網(wǎng)通信方式通信連接；的運行管理層包括管理計算機、運行監(jiān)控計算機、輸出設(shè)備和外部網(wǎng)絡(luò)，完成與上級電網(wǎng)的信息交換、確定微網(wǎng)的運行模式、綜合歸納分析微網(wǎng)的運行參數(shù)、微網(wǎng)各部分單元的故障預(yù)測與報警、用戶友好交互模式功能；的監(jiān)控層包括以dsp為主的主微網(wǎng)控制器，以及副微網(wǎng)控制器、數(shù)據(jù)服務(wù)器和交換機；實現(xiàn)對運行管理層的命令的分析與管理、對現(xiàn)場控制層的各單元運行模式的命令下達、對各單元監(jiān)控數(shù)據(jù)的收集、判斷與上傳、對微網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)通信的管理、對數(shù)據(jù)的備份與管理；

的現(xiàn)場控制層包括通用微網(wǎng)單元控制器，并以dsp為通用微網(wǎng)單元控制器，擁有ad數(shù)據(jù)采集、pwm斬波輸出、大功率電力電子開關(guān)輸出、繼電器輸入輸出、以太網(wǎng)接口多種功能，實現(xiàn)對監(jiān)控層命令的接收與處理、根據(jù)上級命令決定各單元自身的控制模式與方法、對各單元運行參數(shù)的采集與上傳、對各單元自身運行的保護與故障報警、對上級無命令模式下的智能運行判斷等。

其中：在監(jiān)控層中，主微網(wǎng)控制器完成對整個微網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制，接收上級電網(wǎng)的指令與控制要求，設(shè)定底層各微網(wǎng)控制目標(biāo)、完成對微網(wǎng)母線的電壓、電流、功率、頻率、功率因素、負荷參數(shù)的實時監(jiān)控，接收底層各微源的運行參數(shù)；以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)完成主微網(wǎng)控制器與各通用微網(wǎng)單元控制器之間的數(shù)據(jù)通信，以及各通用微網(wǎng)單元控制器之間的數(shù)據(jù)通信；現(xiàn)場控制層的通用微網(wǎng)單元控制器為獨立的通用微網(wǎng)單元控制器，對不同的通用微網(wǎng)單元控制器進行獨立控制，接收主微網(wǎng)控制器的指令，制定該通用微網(wǎng)單元控制器的控制方法與發(fā)送運行參數(shù)給主微網(wǎng)控制器功能。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。