基于可再生能源的分布式发电装置的制作方法

文档序号:7480891阅读:229来源:国知局
专利名称:基于可再生能源的分布式发电装置的制作方法
技术领域
本实用新型涉及一种基于可再生能源的分布式发电装置,具体是一种基于风力发电、沼气发电和太阳能发电为一体的分布式发电装置。
背景技术
由于可再生能源的分散性、多样性和随机性,分布式发电的网络结构的研究与应用越来越引起人们的重视,包括太阳能在内的可再生能源的能量密度低,随机性强,由其构成的分布式发电系统的网络拓扑结构与传统的集中式发电系统的网络结构有显著的区别。在此方面,应根据对当地可再生能源的分布预测、随机性与可用性评估、负荷水平评估,提出基于可再生能源的分布式发电装置的网络拓扑;研究分布式发电系统中母线电压的形式(交流或直流)、大小、频率(对于交流形式)等物理量的选择方法;提出该分布式发电系统中对太阳能光伏发电单元、风力发电单元、多元复合储能单元(含飞轮、超级电容和蓄电 池)的容量配置方法,以降低系统成本;研究分布式发电系统中各种电力电子变换器的配置及其输入输出电压、功率等级的选择。针对分布式源的随机性、分布式发电单元的投切、负荷变化、敏感负荷对供电可靠性和电能质量高要求、分布式发电系统附近配电线路拥塞、分布式发电系统与电网之间的供购电计划等问题;在分布式系统的相关并网规范中,对各发电单元的端口特性提出了具体的要求,为此,需要分析分布式发电系统的稳态及动态特性,包括不同分布式发电单元以及分布式发电系统并网端口特性。稳态情况下主要包括有功、无功、电压、频率和谐波等特性,考虑到分布式发电高度随机性,还要研究这些特性随时间变化规律。由于上述存在的问题,从而造成发电系统所输出的电能质量较差,电能利用率不高,并且工作性能也够稳定,故对可再生能源的分布式发电系统进行有效的能量管理和协调控制,是目前所要研究的课题。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种工作性能稳定、输出的电能质量佳、电能利用率高的基于可再生能源的分布式发电装置。为解决上述技术问题,该技术方案如下基于可再生能源的分布式发电装置,包括多个风电机组、多个光伏阵列、蓄电池和智能控制器,每个风电机组都设有风电功率控制器、每个光伏阵列都设有光伏功率控制器,每个风电功率控制器通过分隔器与交流母线电连接,每个光伏功率控制器通过逆变器与交流母线电连接,所述蓄电池通过充放电控制模块与光伏功率控制器电连接,其特征在于所述智能控制器采用四级智能协调控制的结构,它主要由一级风电机组智能控制单元、二级风电机组群控制单元、一级光伏阵列智能控制单元、二级光伏阵列群控制单元、三级智能化能量协调控制单元和四级电网电能管理与协调智能控制单元构成,每个风电机组都电连接有所述的一级风电机组智能控制单元,每个光伏阵列都电连接有所述的一级光伏阵列智能控制单元,二级风电机组群控制单元同时与每个一级风电机组智能控制单元电连接,二级光伏阵列群控制单元同时与每个一级光伏阵列智能控制单元电连接,三级智能化能量协调控制单元同时与二级光伏阵列群控制单元、二级风电机组群控制单元和四级电网电能管理与协调智能控制单元电连接;二级风电机组群控制单元和二级光伏阵列群控制单元分别依据风电机组的运行状态信息、光伏阵列的运行状态信息,分别对分隔器和逆变器进行实时控制。还包括有多个沼气发电机组,每个沼气发电机组都设有沼气功率控制器,每个沼气功率控制器通过分隔器与所述的交流母线电连接,所述智能控制器中还包括一级沼气发电机组智能控制单元和二级沼气发电机组群控制单元,每个沼气发电机组都电连接有所述的一级沼气发电机组智能控制单元,二级沼气发电机组群控制单元同时与所述的三级智能化能量协调控制单元以及每个一级沼气发电机组智能控制单元电连接,二级沼气发电机组群控制单元依据一级沼气发电机组智能控制单元传送过来的沼气发电机组的运行状态信息对分隔器进行实时控制。所述交流母线上设有主分隔器,所述四级电网电能管理与协调智能控制单元,依 据三级智能化能量协调控制单元传送过来的各发电机组的运行信息,对主分隔器进行实时控制。还包括主负载和可中断负载,主负载和交流母线电连接,可中断负载通过负载分隔器与交流母线电连接,所述智能控制器中还包括负载需求智能控制单元,负载需求智能控制单元与三级智能化能量协调控制单元交互,并对负载分隔器进行实时控制。本实用新型的有益效果由于采用四级智能化控制的方式,对各发电机组进行能量管理和协调控制,达到动态能量最优化,保证了分布式发电系统的稳定可靠运行,具有输出的电能质量佳、电能成本低和电能利用率高的特点。
以下结合附图
对本实用新型作进一步的详细说明。图I为本实用新型的电原理框图。图中1、风电机组;2、光伏阵列;3、蓄电池;4、一级风电机组智能控制单元;
5、沼气发电机组;6、主负载;7、可中断负载;8、风电功率控制器;9、光伏功率控制器;10、分隔器;11、交流母线;12、逆变器;13、充放电控制模块;14、二级风电机组群控制单元;15、一级光伏阵列智能控制单元;16、二级光伏阵列群控制单元;17、三级智能化能量协调控制单元;18、四级电网电能管理与协调智能控制单元;19、主分隔器;20、沼气功率控制器;21、分隔器;22、一级沼气发电机组智能控制单元;23、二级沼气发电机组群控制单元;24、负载分隔器;25、负载需求智能控制单元。
具体实施方式
如图I所示,基于可再生能源的分布式发电装置,包括多个风电机组I、多个光伏阵列2、蓄电池3和智能控制器、多个沼气发电机组5、主负载6和可中断负载7,每个风电机组I都设有风电功率控制器8、每个光伏阵列2都设有光伏功率控制器9,每个风电功率控制器8通过分隔器10与交流母线11电连接,每个光伏功率控制器9通过逆变器12与交流母线11电连接,所述蓄电池3通过充放电控制模块13与光伏功率控制器9电连接,所述智能控制器采用四级智能协调控制的结构,它主要由一级风电机组智能控制单元4、二级风电机组群控制单元14、一级光伏阵列智能控制单元15、二级光伏阵列群控制单元16、三级智能化能量协调控制单元17和四级电网电能管理与协调智能控制单元18构成,每个风电机组I都电连接有所述的一级风电机组智能控制单元4,每个光伏阵列2都电连接有所述的一级光伏阵列智能控制单元15,二级风电机组群控制单元14同时与每个一级风电机组智能控制单元4电连接,二级光伏阵列群控制单元16同时与每个一级光伏阵列智能控制单元15 电连接,三级智能化能量协调控制单元17同时与二级光伏阵列群控制单元16、二级风电机组群控制单元14和四级电网电能管理与协调智能控制单元18电连接;二级风电机组群控制单元14和二级光伏阵列群控制单元16分别依据风电机组I的运行状态信息、光伏阵列2的运行状态信息,分别对分隔器10和逆变器12进行实时控制。所述交流母线11上设有主分隔器19,所述四级电网电能管理与协调智能控制单元18,依据三级智能化能量协调控制单元传送过来的各发电机组的运行信息,对主分隔器19进行实时控制。多个沼气发电机组5中,每个沼气发电机组5都设有沼气功率控制器20,每个沼气功率控制器20通过分隔器21与所述的交流母线11电连接,所述智能控制器中还包括一级沼气发电机组智能控制单元22和二级沼气发电机组群控制单元23,每个沼气发电机组5都电连接有所述的一级沼气发电机组智能控制单元22,二级沼气发电机组群控制单元23同时与所述的三级智能化能量协调控制单元17以及每个一级沼气发电机组智能控制单元22电连接,二级沼气发电机组群控制单元23依据一级沼气发电机组智能控制单元22传送过来的沼气发电机组的运行状态信息对分隔器21进行实时控制。主负载6和交流母线11电连接,可中断负载7通过负载分隔器24与交流母线11电连接,所述智能控制器中还包括负载需求智能控制单元25,负载需求智能控制单元25与三级智能化能量协调控制单元17交互,并对负载分隔器24进行实时控制。工作过程一级风电机组智能控制单元,用以采集风电机组的连续运行状态信息,并上报给二级风电机组群控制单元,然后接收二级风电机组群控制单元的决策指令,对风机组的连续运行状态进行实时控制,具体地说,包括最大风能捕获、有功和无功的解耦控制、变速恒频控制等,其中,最大风能捕获是指在风速低于额定风速时,进行叶尖速比跟踪控制,保持最大的叶尖速比,从而可以使风能输出根据风速达到最优输出;在无功补偿方面,风力迅速变动产生电力传输的不稳定,需要通过对风力发电的无功补偿设施的监控与控制,达到风力发电稳定的要求;在变速恒频方面,风力机采取变速运行,发电机的转速随风速变化而变化,通过电力电子变换装置得到恒频电能;二级风电机组群控制单元与三级智能化能量协调控制单元进行交互,所述四级电网电能管理与协调智能控制单元,依据三级智能化能量协调控制单元传送过来的各发电机组的运行信息,对主分隔器进行实时控制;同理,对沼气发电机组和光伏阵列的智化控制与风电机组的控制方式相同。以上所述是本实用新型的优选实施方式而已,当然不能以此来限定本实用新型之权利范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换,都不脱离本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种基于可再生能源的分布式发电装置,包括多个风电机组、多个光伏阵列、蓄电池和智能控制器,每个风电机组都设有风电功率控制器、每个光伏阵列都设有光伏功率控制器,每个风电功率控制器通过分隔器与交流母线电连接,每个光伏功率控制器通过逆变器与交流母线电连接,所述蓄电池通过充放电控制模块与光伏功率控制器电连接,其特征在于所述智能控制器采用四级智能协调控制的结构,它主要由一级风电机组智能控制单元、二级风电机组群控制单元、一级光伏阵列智能控制单元、二级光伏阵列群控制单元、三级智能化能量协调控制单元和四级电网电能管理与协调智能控制单元构成,每个风电机组都电连接有所述的一级风电机组智能控制单元,每个光伏阵列都电连接有所述的一级光伏阵列智能控制单元,二级风电机组群控制单元同时与每个一级风电机组智能控制单元电连接,二级光伏阵列群控制单元同时与每个一级光伏阵列智能控制单元电连接,三级智能化能量协调控制单元同时与二级光伏阵列群控制单元、二级风电机组群控制单元和四级电网电能管理与协调智能控制单元电连接;二级风电机组群控制单元和二级光伏阵列群控制单元分别依据风电机组的运行状态信息、光伏阵列的运行状态信息,分别对分隔器和逆变器进行实时控制。
2.根据权利要求I所述的基于可再生能源的分布式发电装置,其特征在于还包括有多个沼气发电机组,每个沼气发电机组都设有沼气功率控制器,每个沼气功率控制器通过分隔器与所述的交流母线电连接,所述智能控制器中还包括一级沼气发电机组智能控制单元和二级沼气发电机组群控制单元,每个沼气发电机组都电连接有所述的一级沼气发电机组智能控制单元,二级沼气发电机组群控制单元同时与所述的三级智能化能量协调控制单元以及每个一级沼气发电机组智能控制单元电连接,二级沼气发电机组群控制单元依据一级沼气发电机组智能控制单元传送过来的沼气发电机组的运行状态信息对分隔器进行实时控制。
3.根据权利要求I或2所述的基于可再生能源的分布式发电装置,其特征在于所述交流母线上设有主分隔器,所述四级电网电能管理与协调智能控制单元,依据三级智能化能量协调控制单元传送过来的各发电机组的运行信息,对主分隔器进行实时控制。
4.根据权利要求I或2所述的基于可再生能源的分布式发电装置,其特征在于还包括主负载和可中断负载,主负载和交流母线电连接,可中断负载通过负载分隔器与交流母线电连接,所述智能控制器中还包括负载需求智能控制单元,负载需求智能控制单元与三级智能化能量协调控制单元交互,并对负载分隔器进行实时控制。
专利摘要本实用新型涉及一种基于可再生能源的分布式发电装置,具体是一种基于风力发电、沼气发电和太阳能发电为一体的分布式发电装置。包括多个风电机组、多个光伏阵列、蓄电池和智能控制器,每个风电机组都设有风电功率控制器、每个光伏阵列都设有光伏功率控制器,每个风电功率控制器通过分隔器与交流母线电连接,每个光伏功率控制器通过逆变器与交流母线电连接,所述蓄电池通过充放电控制模块与光伏功率控制器电连接。由于采用四级智能化控制的方式,对各发电机组进行能量管理和协调控制,达到动态能量最优化,保证了分布式发电系统的稳定可靠运行,具有输出的电能质量佳、电能成本低和电能利用率高的特点。
文档编号H02J7/35GK202737479SQ20122027989
公开日2013年2月13日 申请日期2012年6月14日 优先权日2012年6月14日
发明者张红斌, 王红胜 申请人:广东迪奥技术工程有限公司
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