专利名称：一种蜂窝式智能集中控制的分布式多能源发电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种蜂窝式智能集中控制的分布式多能源发电系统。
背景技术：
随着人类社会的进步，人类对于能源的需求量日益增加。随着煤炭、石油等不可再生能源的消耗，可再生能源在能源结构中占据的份额越来越大。随着光伏发电技术的成熟，光伏发电、风力发电在整个能源架构中所占比例也越来越大。但是，建立大型光伏发电单元和风力发电站需要大量的资金以及广阔的场地。因此，通过建立大型的光伏和风力发电站并不能从根本上解决人类社会所面临的日益严重的能源匮乏问题。因此，未来光伏发电形式将会是建立低成本的微型发电站为主，通过网络对每个微型电站进行集中控制、管理。目前，提出的“分布式发电技术”的主要思想一在建筑物光照充足的部位架设光 伏发电板或是在具有架设风力发电机的场地架设风力发电机，通过将光伏发电板和风力发电机产生的电能变换成符合国家标准的交流电能，并将此交流电能通过输电电缆集中送入升压变压器后输送至市电供电电网中，实现光伏并网发电的目的。在实施过程中具有如下缺陷1、由于需要为光伏电站架设输电电缆，因此，增加了线路架设的成本。而光伏发电具有发电成本较高的特点，在增加了供电线路架设成本后，光伏发电的效益收获期将被延迟；
2、分布式发电规模小，且为不同用户所拥有，因此，为统一管理和电能的调度带来极大的不便；3、独立发电站产生的电能在送往市电电网的过程中会产生一定的损耗，降低了分布式发电的所产生的效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种蜂窝式智能集中控制的分布式多能源发电系统，能够提高风能的利用效率，并且解决目前用电高峰期时的电荒问题。一种蜂窝式智能集中控制的分布式多能源发电系统，其特别之处在于包括至少一个风力发电单元，该风力发电单元通过发电控制单元与低压变电所连接，从而将电力输送至低压变电所；还包括至少一个光伏发电单元，该光伏发电单元由相连接的光伏发电板和逆变器组成，该逆变器通过电源智能控制器与配电箱连接，从而将电力输送至配电箱。其中光伏发电单元架设在建筑的墙体上。其中风力发电单元架设在小区或城市绿化带中。其中在低压变电所内安装有服务器，该服务器与风力发电单元及其发电控制单元、光伏发电单元及其电源智能控制器通过无线或有线网络连接进行通信，从而存储风力发电单元、光伏发电单元上传的发电信息。其中逆变器采用微型逆变器，微型逆变器通过并联的连接方式将产生的交流电流送入与配电箱连接的交流母线中，其中所有微型逆变器之间通过CAN-BUS总线连接从而保证输出电流的相位一致。其中电源智能控制器包括控制模块，该控制模块分别与CAN-BUS模块、物联网模块、市电使用记录模块、接触器模块连接。其中风力发电单元采用额定输出功率不超过IOKW的小型风力发电机。其中发电控制单元包括控制模块，该控制模块分别与CAN-BUS模块、物联网模块、逆变模块、接触器模块连接。本发明的发电系统是依据“输出电能就地使用，富裕电能上传电网”的原则，节约了电缆铺设费用以及采购、安装大型升压变压器的各项费用。同时，发电系统中的风力发电机不但可以成为城市绿化区域中的一个组成部分，实现美化人们生活环境的目的，而且提高了风能的利用效率，解决目前用电高峰期时用电慌的问题。由于本发明的发电系统具有能源调度的功能，因此，本发明的发电系统也适用于“能源合同管理“的销售模式。
附图I为本发明发电系统的拓扑图； 附图2为本发明发电系统的逻辑原理图；附图3为本发明发电系统的工作流程图。
具体实施例方式如图1、2所示，本发明是一种蜂窝式智能集中控制的分布式多能源发电系统，包括至少一个风力发电单元，该风力发电单元通过发电控制单元与低压变电所连接，从而将电力输送至低压变电所；还包括至少一个光伏发电单兀，该光伏发电单兀由相连接的光伏发电板和逆变器组成，该逆变器通过电源智能控制器与配电箱连接，从而将电力输送至配电箱。其中光伏发电单元架设在独立的家庭建筑或楼宇建筑的墙体上，风力发电单元架设在小区或城市绿化带中。在低压变电所内安装有服务器，该服务器与风力发电单元及其发电控制单元、光伏发电单元及其电源智能控制器通过无线或有线网络连接进行通信，从而存储风力发电单元、光伏发电单元上传的发电信息。光伏发电单元的逆变器采用微型逆变器，微型逆变器通过并联的连接方式将产生的交流电流送入与配电箱连接的交流母线中，其中所有微型逆变器之间通过CAN-BUS总线连接从而保证输出电流的相位一致。而配套的电源智能控制器包括控制模块，该控制模块分别与CAN-BUS模块、物联网模块、市电使用记录模块、接触器模块连接。风力发电单元采用额定输出功率IOKW的小型风力发电机，而配套的发电控制单元包括控制模块，该控制模块分别与CAN-BUS模块、物联网模块、逆变模块、接触器模块连接。本发明的发电系统具体如下本发明涉及一种具有网络通讯以及能源调度功能的分布式发电系统，该系统通过检测光伏发电单元产生的电能以及用户实际使用的负载功率，判断当前负载是由光伏发电单元供电、市电供电或两者同时供电。如果光伏发电单元产生的电能在使用过程中存在富裕，则系统将富裕的电能发送至市电电网中。该发电系统不但实现了分布式发电，而且节约了电缆铺设的费用以及采购、安装大型升压变压器的各项费用。发电系统通过在有条件的空闲区域架设小型风力发电机，并将产生的电能输送至市电电网中，提闻了风能的利用效率。本发明通过为整个系统设置通讯管理级的方式，实现各种信息在系统各组成部件之间有条不紊的传递。本发明的蜂窝式发电系统，涉及下列名词，现解释如下蜂巢——整个分布式发电区域。蜂窝一一个低压变电所所覆盖的区域。蜂室-蜂窝中一个独立的发电单元。在发电技术方面依据“输出电能就地使用，富裕电能上传电网”的原则，将“蜂室”产生的电能就地消化，架设在家庭建筑上的光伏发电单元产生的电能通过电源智能控制器 送入家庭用电配电箱中，电源智能控制器实时检测光伏发电单元当前的发电电能以及家庭中负载实际的需求功率，通过对检测到的数据进行分析、判断，以决定是否需要将市电接入家庭供电线路中或是否需要将光伏发电单元产生的富裕能量传输至电网中，具体操作由接触器模块切换不同的线路即可完成。架设在空地上的小型风力发电机产生的电能直接送入市电电网中，作为市电的一部分。家庭中的电源智能控制器通过检测一天中光伏发电单元产生的电能以及家庭中用电负载一天使用的总的电能，计算出家庭中用电负载一天使用的市电的电能。发电系统的通信方面本系统为每个“蜂室”一独立的发电单元赋予唯一的系统编号，便于系统对于“蜂室”的每日/每月/每年的发电、用电信息进行数据存档、管理。“蜂室”的每日/每月/每年的发电、用电信息，通过无线通讯技术或者物联网通讯技术最终汇总至服务器上的终端数据库中。为实现便于管理的目的，将整个需要实现分式发电的区域划分成若干独立的区域，区域间的界限以每个区域中的低压变电所所覆盖的范围为标准，该独立区域中的终端数据库将区域中的发电单元的发电、用电、故障等信息进行存储、备份，最终汇总至整个区域的终端控数据库中。区域的终端数据库管理人员每月月底可以将每个家庭当月的发电量、所用电量信息通过手机短信方式通知每个家庭，以便每个家庭及时了解当月的电能使用情况，并及时缴纳相关电量使用费用。本发明的整套发电系统由“蜂巢”、“蜂窝”、“蜂室”组成，有效的实现分级控制，同级的单元间互不干扰，实现提高系统稳定性的目的。“蜂室”是整套发电系统最基本的组成单元。光伏发电单元架设在独立的家庭建筑或楼宇建筑的墙体上，风力发电单元以装饰景观形式架设在小区或城市绿化带中。“蜂窝”由若干个“蜂室”组成。每个“蜂窝”的中心位置为低压变电所，“蜂室”中产生的富裕电能都会集中至低压变电所的低压端，并成为市电的一部分，实现并网发电的目的。低压变电所中的服务器上设立该“蜂窝”区域的终端数据库，用于存储该“蜂窝”中每个“蜂室”上传的发电信息(包括光伏发电板/小型风力发电机当前产生的电流、电压值，微型逆变器当前输出的电流、电压值，微型逆变器输出电流的频率，微型逆变器每日/月/年产生的电能，故障代码、用户当前使用的市电的电能)。“蜂室”通过有线、无线网络或物联网技术与“蜂窝”之间实现信息的传输。“蜂窝”对“蜂室”的发送的信息进行处理、分析，并按照年/月/日的格式进行归档并将归档后的信息通过物联网上传至“蜂巢”的终端数据库中。“蜂巢”中的终端数据库用于记录整个区域中“蜂室”的发电、用电等信息。“蜂巢”的终端数据库按照“蜂窝”的编号将每个“蜂窝”上传的信息归档，并提取出每个“蜂室”当月的发电量和当月“蜂窝”使用市电电网中的电量。管理员通过整理后的信息，将相关信息通过短信的方式发送至该“蜂窝”对应的手机号中，使该“蜂窝”的归属者及时了解当月电能的使用情况。为了实现减少光伏发电和风力发电输电电网的建设费用的目的，光伏发电和风力发电的输出电能采取“输出电能就地使用，富裕电能上传电网”的原则。输出电能就地使用原则是指“蜂窝”中的“蜂室”所产生的电能由该“蜂室”独立使用，在保障该“蜂室”用电负荷不变的前提下，实现减少该“蜂室”对于市电用量的需求。 富裕电能上传电网原则是指当“蜂室”产生的电能超出自身携带的用电负荷的需求量时，多余的电能将上传至低压变电所的低压侧的供电电网中，作为市电的一部分。光伏发电单元由光伏发电板以及250W微型逆变器组成。微型逆变器通过并联连接方式将产生的交流电流送入交流母线中。每个微型逆变器之间通过CAN-BUS总线通讯，实现保证微型逆变器输出电流的相位一致的目的。每个“蜂室”一家庭均安装一个电源智能控制器，该电源智能控制器可以替换供电网络中的电表。电源智能控制器的组成及功能如下表
电源智能控制器
丰吴块名称fe块功能
~控制模块^用于记录该“蜂室”当日的电能的使用和产生情况；采 集该“蜂室”配电箱中电流的相位，并以该相位为基 准，控制微型逆变器输出的交流电的相位；控制接触 器触点的动作；具有计时功能。CAN-BUS模用于接收微型逆变器发送的数据，并发送对于微型逆
块变器的控制指令。
物联网模块通过物联网发送该“蜂室”的电能产生于使用情况。^ 市电使用记录用于采集该“蜂室”当日的市电使用量。
模块
接触器模块对逆变器输出电能进行调配；防止晚间市电电网中的交流电回流至微型逆变器的输出端。
“蜂室”中用电负荷的供能电源由两个并联的电源组成一架设于该“蜂窝”上的光伏发电板以及市电，由电源智能控制器决定由那个供能电源来供电。电源智能控制器通过CAN-BUS总线接收微型逆变器传输的发电信息，并对各项信息进行处理、分析。同时，电源智能控制器通过电流霍尔传感器采集当前用家庭用电电路中的电流量，通过计算得到当前家庭当前用电负荷需求的电能。如果用电负荷需求的电能小于微型逆变器产生的交流电能时，电源智能控制器控制接触器模块的触点进行相应的动作，实现由光伏发电板产生的电能为用电负荷供电，同时，将富裕的电能上传至市电电网中。如果用电负荷需求的电能大于微型逆变器产生的电能时，电源智能控制器控制接触器模块的触点进行相应的动作，实现由光伏发电板产生的电能与市电同时供电，减少用电负荷对市电的使用量。如果光伏发电板因故障或受环境影响无法产生电能时，电源智能控制器控制接触器模块的触点进行相应的动作，将光伏发电板切换出供电网络，由市电为用电负荷进行供 电。电源智能控制器通过CAN-BUS总线接受各个微型逆变器的发电信息以及故障代码，并将各项信息送入电源智能控制器的控制模块(即微控制器MCU，例如单片机)中进行分析，从而得到该“蜂室”一天的发电量以及判断微型逆变器以及相对应的光伏发电板是否存在故障。电源智能控制器通过其内部的市电使用记录模块收集该“蜂室” 一天中使用的市电电能。电源智能控制器中的MCU将各项信息进行整理后，通过有线、无线网络或者物联网将该“蜂室”当天的用电信息、发电信息，故障代码发送至“蜂窝”的终端数据库中，以便“蜂窝”的终端数据库及时的对该“蜂室”的各项信息进行记录、分析。城市建设以及小区中存在大量的绿化区域，有的绿化区域具有架设小型风力发电机的条件。将小型风力发电机产生的直流电能通过发电控制单元转变为三相交流电，产生的三相交流电作为市电的一个组成部分为“蜂窝”中的“蜂室”进行供能。发电控制单元的组成及功能如下表
权利要求
1.一种蜂窝式智能集中控制的分布式多能源发电系统，其特征在于包括至少一个风力发电单元，该风力发电单元通过发电控制单元与低压变电所连接，从而将电力输送至低压变电所；还包括至少一个光伏发电单元，该光伏发电单元由相连接的光伏发电板和逆变器组成，该逆变器通过电源智能控制器与配电箱连接，从而将电力输送至配电箱。
2.如权利要求I所述的一种蜂窝式智能集中控制的分布式多能源发电系统，其特征在于其中光伏发电单元架设在建筑的墙体上。
3.如权利要求I所述的一种蜂窝式智能集中控制的分布式多能源发电系统，其特征在于其中风力发电单元架设在小区或城市绿化带中。
4.如权利要求I所述的一种蜂窝式智能集中控制的分布式多能源发电系统，其特征在于其中在低压变电所内安装有服务器，该服务器与风力发电单元及其发电控制单元、光伏发电单元及其电源智能控制器通过无线或有线网络连接进行通信，从而存储风力发电单元、光伏发电单元上传的发电信息。
5.如权利要求I所述的一种蜂窝式智能集中控制的分布式多能源发电系统，其特征在于其中逆变器采用微型逆变器，微型逆变器通过并联的连接方式将产生的交流电流送入与配电箱连接的交流母线中，其中所有微型逆变器之间通过CAN-BUS总线连接从而保证输出电流的相位一致。
6.如权利要求I所述的一种蜂窝式智能集中控制的分布式多能源发电系统，其特征在于其中电源智能控制器包括控制模块，该控制模块分别与CAN-BUS模块、物联网模块、市电使用记录模块、接触器模块连接。
7.如权利要求I所述的一种蜂窝式智能集中控制的分布式多能源发电系统，其特征在于其中风力发电单元采用额定输出功率不超过IOKW的小型风力发电机。
8.如权利要求I所述的一种蜂窝式智能集中控制的分布式多能源发电系统，其特征在于其中发电控制单元包括控制模块，该控制模块分别与CAN-BUS模块、物联网模块、逆变模块、接触器模块连接。
全文摘要
本发明涉及一种蜂窝式智能集中控制的分布式多能源发电系统。其特点是包括至少一个风力发电单元，该风力发电单元通过发电控制单元与低压变电所连接，从而将电力输送至低压变电所；还包括至少一个光伏发电单元，该光伏发电单元由相连接的光伏发电板和逆变器组成，该逆变器通过电源智能控制器与配电箱连接，从而将电力输送至配电箱。本发明的发电系统是依据“输出电能就地使用，富裕电能上传电网”的原则，节约了电缆铺设费用以及采购、安装大型升压变压器的各项费用。同时，发电系统中的风力发电机不但可以成为城市绿化区域中的一个组成部分，实现美化人们生活环境的目的，而且提高了风能的利用效率，解决目前用电高峰期时用电荒的问题。
文档编号H02J3/38GK102916448SQ20121046394
公开日2013年2月6日 申请日期2012年11月16日 优先权日2012年11月16日
发明者石晓波 申请人:宁夏银星能源光伏发电设备制造有限公司