風光互補供電控制器及微電網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種微電網(wǎng)系統(tǒng)的分布式發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是風光互補供電控制器及微電網(wǎng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]能源是國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生活必須的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。建立在煤炭、石油、天然氣等化石燃料基礎(chǔ)上的能源體系帶來了嚴重的環(huán)境污染和生態(tài)系統(tǒng)破壞。近年來，世界各國紛紛開始根據(jù)國情，治理和緩解已經(jīng)惡化的環(huán)境，并把可再生、無污染的新能源的開發(fā)利用作為可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容。風光互補發(fā)電系統(tǒng)是利用風能和太陽能資源的互補性，具有較高性價比的一種新型能源發(fā)電系統(tǒng)，具有很好的應用前景。風光互補發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽能光伏發(fā)電陣列、風力發(fā)電機將發(fā)出的電能存儲到蓄電池組中，當用戶需要用電時，逆變器將蓄電池組中儲存的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，通過輸電線路送到用戶負載處。是風力發(fā)電機和太陽能光伏發(fā)電陣列兩種發(fā)電設(shè)備共同發(fā)電。作為微型或小型的發(fā)電系統(tǒng)，風光互補在路燈照明、智能交通、森林、水資源監(jiān)控等行業(yè)得到了大量的應用。
[0003]微電網(wǎng)是一種新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是一組微電源、負荷、儲能系統(tǒng)和控制裝置構(gòu)成的系統(tǒng)單元。微電網(wǎng)是一個能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護和管理的自治系統(tǒng)，既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行，也可以孤立運行。微電網(wǎng)是相對傳統(tǒng)大電網(wǎng)的一個概念，是指多個分布式電源及其相關(guān)負載按照一定的拓撲結(jié)構(gòu)組成的網(wǎng)絡(luò)，并通過靜態(tài)開關(guān)關(guān)聯(lián)至常規(guī)電網(wǎng)。開發(fā)和延伸微電網(wǎng)能夠充分促進分布式電源與可再生能源的大規(guī)模接入，實現(xiàn)對負荷多種能源形式的高可靠供給，是實現(xiàn)主動式配電網(wǎng)的一種有效方式，是傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)過渡。目前風光互補發(fā)電已經(jīng)在微電網(wǎng)系統(tǒng)中得到了應用，并取得了良好的效果。
[0004]但目前現(xiàn)有微電網(wǎng)系統(tǒng)的應用主要面向于功率較大系統(tǒng)的，對超微型小功率微電網(wǎng)系統(tǒng)缺少針對性的解決方案，存在以下問題:1)風光互補供電控制器與電力傳輸所需的升壓系統(tǒng)相分離，多次升降壓和交流直流變換降低了光伏/風力資源的利用效率；2)各分布式風光互補發(fā)電系統(tǒng)升壓并網(wǎng)一般采用集中式，無法解決如:高速公路沿線分布式全程監(jiān)控等應用場景下的發(fā)電并網(wǎng)等問題；3)現(xiàn)有的小功率風光互補供電控制器，在每個負荷處一般都獨立運行，所發(fā)電力未并網(wǎng)，一旦蓄電池組損壞，則導致系統(tǒng)癱瘓。若所發(fā)電力超過負載，則只能通過卸荷單元將多余電力泄放，系統(tǒng)性能價格比不高。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的技術(shù)任務(wù)是針對以上不足，提供風光互補供電控制器及微電網(wǎng)系統(tǒng)，來解決微電網(wǎng)資源利用效率低、電力未并網(wǎng)的問題。
[0006]本實用新型的技術(shù)任務(wù)是按以下方式實現(xiàn)的，
[0007]風光互補供電控制器，輸入端包括逆功率保護器和過流保護裝置1、過流保護裝置II ;過流保護裝置1、過流保護裝置II分別經(jīng)電壓變換模塊1、電壓變換模塊II連接至直流低壓母線，直流低壓母線經(jīng)過電壓變換模塊III連接至輸出端；逆功率保護器通過電壓變換模塊IV連接至直流高壓母線；直流高壓母線與直流低壓母線之間搭接有DC/DC直流降壓變換模塊1、DC/DC直流升壓變換模塊I ;直流低壓母線分別搭接DC/DC直流降壓變換模塊I1、DC/DC直流升壓變換模塊II與蓄電池組相連接；控制單元分別連接并控制電壓變換模塊1、電壓變換模塊I1、電壓變換模塊II1、電壓變換模塊IV、DC/DC直流降壓變換模塊1、DC/DC直流升壓變換模塊1、DC/DC直流降壓變換模塊I1、DC/DC直流升壓變換模塊II，控制單元還連接有通信模塊、顯示模塊。
[0008]所述的風光互補供電控制器，DC/DC直流降壓變換模塊I用于當直流低壓母線能量不足時從高壓直流母線獲得能量；DC/DC直流升壓變換模塊I用于當直流低壓母線能量過剩時向高壓直流母線充電；DC/DC直流降壓變換模塊II用于直流低壓母線為蓄電池組充電；DC/DC直流升壓變換模塊II用于蓄電池組給直流低壓母線放電。
[0009]所述的風光互補供電控制器，過流保護裝置1、過流保護裝置II均連接至卸荷單元，卸荷單元用于能量過剩時對風光互補供電控制器進行保護；直流低壓母線的正負極之間搭接大容量電容器，大容量電容器為系統(tǒng)臨時掉電提供能量儲存；蓄電池組與快速充電單元相連接，快速充電單元用于從風光互補供電控制器的外部獲得臨時能量供應給蓄電池組。
[0010]所述的風光互補供電控制器，電壓變換模塊1、電壓變換模塊I1、電壓變換模塊III均為DC/DC直流電壓變換模塊；電壓變換模塊IV為AC/DC電壓變換模塊或者為DC/DC直流電壓變換模塊，當逆功率保護器輸入端為交流供電時，電壓變換模塊IV為AC/DC電壓變換模塊，當逆功率保護器輸入端為直流供電時，電壓變換模塊IV為DC/DC直流電壓變換模塊。
[0011]所述的風光互補供電控制器，控制單元采用控制器，控制器用于判斷并控制能量流向，通信模塊包括無線通信模塊、有線通信模塊，控制器、無線通信模塊、有線通信模塊和顯示模塊構(gòu)成人機界面。
[0012]微電網(wǎng)系統(tǒng)，采用上述的任意一種的風光互補供電控制器組建微電網(wǎng)系統(tǒng)，微電網(wǎng)系統(tǒng)采用一個風光互補供電控制器；其中風光互補供電控制器的輸入端的逆功率保護器與市電網(wǎng)絡(luò)或遠程供電網(wǎng)絡(luò)相連接，風力發(fā)電機和光伏陣列分別與過流保護裝置1、過流保護裝置II相連接；輸出端連接用電負載，給用電負載提供能量輸入。
[0013]微電網(wǎng)系統(tǒng)，采用上述的任意一種的風光互補供電控制器組建微電網(wǎng)系統(tǒng)，微電網(wǎng)系統(tǒng)采用至少兩個風光互補供電控制器；其中一個風光互補供電控制器的輸入端的逆功率保護器與市電網(wǎng)絡(luò)或遠程供電網(wǎng)絡(luò)相連接，每個風光互補供電控制器中，風力發(fā)電機和光伏陣列連接至輸入端，即風力發(fā)電機和光伏陣列分別與過流保護裝置1、過流保護裝置II相連接；輸出端連接用電負載，給用電負載提供能量輸入；直流高壓母線用于各個風光互補供電控制器之間互連。
[0014]本實用新型的風光互補供電控制器及微電網(wǎng)系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:
[0015](1)、風光互補供電控制器，通過通信模塊和顯示模塊構(gòu)成了系統(tǒng)的人機界面，多個風光互補充放電控制器可通過此人機界面組建通信網(wǎng)絡(luò)，使用者可通過此人機界面或通信網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)視和控制各風光互補供電控制器，為進一步實現(xiàn)對微電網(wǎng)系統(tǒng)的非現(xiàn)場監(jiān)控提供了接口；
[0016](2)、風光互補供電控制器，解決了微電網(wǎng)系統(tǒng)只能每個發(fā)電單元獨立運行，無法相互連接并網(wǎng)運行、互為補充的局限性，兩個及兩個以上風光互補供電控制器可以相互連接，并網(wǎng)運行；在部分發(fā)電設(shè)備或蓄電池組出現(xiàn)故障時，各個風光互補供電控制器可以相互補充能源，不會影響整個微電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，不但提高了風光互補發(fā)電的利用效率，也提高了微電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性；另外，兩個及兩個以上風光互補供電控制器相互連接、并網(wǎng)運行時，還可以與市電網(wǎng)絡(luò)或其他遠程供電網(wǎng)絡(luò)相連接，將外來電能作為發(fā)電系統(tǒng)的后備能源，在發(fā)電不足和/或蓄電池組儲能不足時，從后備能源獲得能量，進一步的提高了發(fā)電系統(tǒng)的可靠性；
[0017](3)、風光互補供電控制器也可像傳統(tǒng)小微型風光互補充放電控制器一樣獨立運行，但是能量的流動方式與傳統(tǒng)方式不同，風力、光伏發(fā)電機所發(fā)電力，先經(jīng)過電壓變換后對低壓直流母線的電容充電，電容充電結(jié)束后，能量首先供用電負載設(shè)備使用，多余部分才經(jīng)過電壓變換對蓄電池組充電；所發(fā)電力不足時，從蓄電池組獲得能量補充；這種結(jié)構(gòu)，避免了發(fā)電機瞬間能量不足對蓄電池組造成的沖擊，大大延長了蓄電池組的使用壽命；另外，在蓄電池組損壞或其他原因造成的脫機時，只要所發(fā)電力大于負載需求，微電網(wǎng)系統(tǒng)仍然可以正常運行，供用電負載使用；這種特性在多個風光互補供電控制器并網(wǎng)運行時優(yōu)勢更為明顯，大大彌補了傳統(tǒng)分布式風光互補發(fā)電系統(tǒng)的缺陷，在高速公路沿線監(jiān)控、環(huán)保、森林防火監(jiān)控等系統(tǒng)的應用時尤為明顯，一舉將蓄電池組損壞導致所有監(jiān)控系統(tǒng)停止運行，改善為只要發(fā)電能量充足，系統(tǒng)仍可運行。
【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖對本實用新型進一步說明。
[0019]附圖1為風光互補供電控制器的電路結(jié)構(gòu)框圖；
[0020]附圖2為微電網(wǎng)系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)框圖；
[0021 ] 附圖3為微電網(wǎng)系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)框圖。
[0022]圖中虛線箭頭代表能量流向。
【具體實施方式】
[0023]參照說明書附圖和具體實施例對本實用新型的風光互補供電控制器及微電網(wǎng)系統(tǒng)作以下詳細地說明。