一种基于智能电网的分布式发电并网优化系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电力设备技术领域，涉及一种基于智能电网的分布式发电并网优化系统。
【背景技术】
[0002]随着国家新能源利好政策的实施，太阳能、风能等分布式发电已成为当前建设与投资的热点。目前我国大部分分布式发电的并网采用“即发即上”的直接并网式，这种方式虽降低了投资成本，但对电网冲击较大，尤其是大规模光伏电站并入电网，会导致当地电网电压随太阳光的变化产生较大的波动，影响电网的运行安全和电能质量。随着我国智能电网(Smart Grid)建设的推进，智能用电、优化能源效率已成为智能电网的关键词，实施“峰、谷、平”阶梯式电价“售电”与“购电”方案是智能电网推行智能用电、优化能源效率的措施之一。
【发明内容】
[0003]为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种能缓解电网时段性峰谷不平衡、避免光伏发电对电网产生冲击并提高分布式发电收益的基于智能电网的分布式发电并网优化系统。
[0004]本实用新型解决上述问题的技术方案是:一种基于智能电网的分布式发电并网优化系统，包括光伏电池阵列、蓄电池、控制器、逆变器、并网开关、双向电能表、功率检测电阻、负载功率检测模块、光耦模块和通讯模块，光伏电池阵列、蓄电池分别与控制器相连，所述控制器、逆变器、并网开关、双向电能表依次串接，双向电能表与电网相连，所述功率检测电阻的一端连接在逆变器与并网开关之间，另一端连接负载，所述负载功率检测模块的输入端与功率检测电阻相连，输出端经光耦模块与控制器相连，所述控制器分别与通讯模块、并网开关相连，所述通讯模块分别与双向电能表、集中器相连，所述集中器与上位机相连。
[0005]上述基于智能电网的分布式发电并网优化系统中，所述控制器包括单片机、存储器、显示模块、时钟模块、键盘和状态指示灯，所述单片机分别与存储器、显示模块、时钟模块、键盘、状态指示灯相连。
[0006]上述基于智能电网的分布式发电并网优化系统中，所述单片机的主芯片采用STC12C5A60S2。
[0007]本实用新型的有益效果在于:双向电能表根据实时电价信息进行正反向电能计量和电价核算，并通过通讯模块反馈到控制器和上位机；控制器根据实时电价，在电网峰段，控制并网开关闭合，蓄电池与光伏电池阵列同时向电网送电；在电网平段，光伏电池陈列为用户供电和蓄电池充电，多余电量再向电网售电；在电网谷段，蓄电池放电开关断开，充电开关闭合，并网开关打开，光伏电池阵列或电网为用户供电和对蓄电池补充电能；通过双向电能表自动识别智能电网的“峰、谷、平”电价，优化并网售电方案，从而缓解电网时段性峰谷不平衡，避免光伏发电对电网产生冲击，并提高分布式发电的收益。
【附图说明】
[0008]图1为本实用新型的结构框图。
[0009]图2为图1中控制器的结构框图。
[0010]图3为图1的电路图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0012]如图1所示，本实用新型包括光伏电池阵列1、蓄电池、控制器、逆变器、并网开关、双向电能表、功率检测电阻、负载功率检测模块、光耦模块和通讯模块，光伏电池阵列1、蓄电池分别与控制器相连，所述控制器、逆变器、并网开关、双向电能表依次串接，双向电能表与电网相连，所述功率检测电阻的一端连接在逆变器与并网开关之间，另一端连接负载，所述负载功率检测模块的输入端与功率检测电阻相连，输出端经光耦模块与控制器相连，所述控制器分别与通讯模块、并网开关相连，所述通讯模块分别与双向电能表、集中器相连，所述集中器与上位机相连。
[0013]蓄电池选用24V (或48V)铅酸蓄电池组串；逆变器实现将蓄电池和光伏电池阵列1输出的直流电逆变成220V交流电；双向电能表是智能电网实现“峰、谷、平”阶梯式电价正反售电的关键，其既具备阶梯式电价正向售电的功能，同时还具备阶梯式电价反向售电的功能。上位机与集中器采用光纤通信方式，集中器在居民小区中以楼栋为单位进行安装，通信模块选福星晓程科技公司生产的PL2102芯片，通讯模块与双向电能表、控制器采用RS485工业总线方式通信。
[0014]控制器是系统核心，其除了具备传统光伏发电控制器的功能外，还具备人机交换、状态信息显示、收发和处理上位机管理信息、本地负载功率检测、并网开关控制等功能；如图2所示，所述控制器包括单片机、存储器、显示模块、时钟模块、键盘和状态指示灯，所述单片机分别与存储器、显示模块、时钟模块、键盘、状态指示灯相连，所述单片机的主芯片采用 STC12C5A60S2。
[0015]单片机采用STC12C5A60S2，其指令系统完全兼容8051系统，并集成了 2路PWM、8路高速10位A/D转换、MAX810专用复位电路以及60K FLASH ROM，速度为传统8051单片机的的8-12倍，满足本设计的A/D转换及存储器容量的需求。显示模块采用128*64阵列的黑白液晶显示屏，可显示汉字、英文字符及图片；时钟模块采用时钟芯片DS1302，用来提供系统时间，以便响应上位机时段性阶梯电价，为控制器校时；存储器24LC256为8*32Kbit的I2C串行口 EEPR0M，由于单片机没有1?串行口，因此将P2.0、P2.1虚拟成SDA、SDL实现数据读写。
[0016]如图3所示，VT1为蓄电池控制开关，VT2为放电开关，VT3为蓄电池补充开关，JK1为并网开关，电阻R2与R3组成蓄电池电压检测电路，电阻R1为本地负载功率检测电阻，VD1、VD2为防逆流二极管。为了保证光伏电池阵列1在极端气象环境下也能对蓄电池充电，光伏电池阵列1输出的峰值电压一般要为蓄电池的1.43倍左右，因此光伏电池阵列1的峰值电压为34V。
[0017]蓄电池充放电控制原理如下:
[0018]控制器通过电阻R2、R3将蓄电池电压分压后，返回单片机的PL 2端(此端具备A/D转换功能)，单片机通过P1.2端检测蓄电池的电压值来判断蓄电池状态，并通过P2.6、P2.7两端口控制VT1与VT2来实现对蓄电池的过充和过放保护。充电时，P2.6输出高电平，VT1导通，光伏电池阵列1通过VT1对蓄电池充电，当蓄电池电压达到过充保护电压(28.2V)时，P2.6输出低电平，VT1断开，停止充电；放电时，P2.7、P2.6均输出高电平，VT1、VT2均导通，蓄电池通过VT1、VT2、逆变器对本地负载或外电网放电，防逆流二极管VD1防止在光伏电池阵列1未发电时电流反窜，当蓄电池电压低于过放保护电压(一般为21.6V)，P2.7切换为低电平，VT2断开，停止放电。
[0019]并网控制原理如下:
[0020]当检测出当前状态为电网峰段时，P2.5、P2.6、P2.7输出均为高电平，VT1、VT2与并网开关JK1均导通，光伏电池阵列1与蓄电池同时通过逆变器将电能逆变成交流电后并网售电。
[0021]当检测出当前状态为电网谷段时，P2.5输出高电压，P2.7输出低电平，并网开关JK1导通，放电开关VT2断开，本地负载由电网供电，此时P1.2端如检测出蓄电池欠压，则P2.6和P3.5输出高电平，VT1与VT3导通，由外电网供电的电源模块的28V或光伏电池阵列1对蓄电池充电，直致达到设定值。
[0022]当检测出当前状态为平段时，P2.5，P2.6，P2.7为高电平，光伏电池阵列1对蓄电池充电，本地负载由光伏阵列的多余电量或外电网供电，如本负载较轻，光伏阵列的多余电量向外电网售电。
[0023]当检测出外电网停电时，P2.5输出低电平，P2.6、P2.7输出高电平，并网开关JK1断开，本地负载由光伏电池阵列1和蓄电池供电，形成一个独立型光伏发电系统。
【主权项】
1.一种基于智能电网的分布式发电并网优化系统，其特征在于:包括光伏电池阵列、蓄电池、控制器、逆变器、并网开关、双向电能表、功率检测电阻、负载功率检测模块、光耦模块和通讯模块，光伏电池阵列、蓄电池分别与控制器相连，所述控制器、逆变器、并网开关、双向电能表依次串接，双向电能表与电网相连，所述功率检测电阻的一端连接在逆变器与并网开关之间，另一端连接负载，所述负载功率检测模块的输入端与功率检测电阻相连，输出端经光耦模块与控制器相连，所述控制器分别与通讯模块、并网开关相连，所述通讯模块分别与双向电能表、集中器相连，所述集中器与上位机相连。2.如权利要求1所述的基于智能电网的分布式发电并网优化系统，其特征在于:所述控制器包括单片机、存储器、显示模块、时钟模块、键盘和状态指示灯，所述单片机分别与存储器、显不t吴块、时钟t吴块、键盘、状态指不灯相连。3.如权利要求2所述的基于智能电网的分布式发电并网优化系统，其特征在于:所述单片机的主芯片采用STC12C5A60S2。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于智能电网的分布式发电并网优化系统，包括光伏电池阵列、蓄电池、控制器、逆变器、并网开关、双向电能表、功率检测电阻、负载功率检测模块、光耦模块和通讯模块，光伏电池阵列、蓄电池分别与控制器相连，控制器、逆变器、并网开关、双向电能表依次串接，双向电能表与电网相连，功率检测电阻一端连接逆变器、并网开关，另一端连接负载，负载功率检测模块输入端与功率检测电阻相连，输出端与控制器相连，控制器与通讯模块、并网开关相连，通讯模块与双向电能表、集中器相连，集中器与上位机相连。本实用新型在电网谷段时对蓄电池充电储能，平段时自发自用，峰段时售电上网，缓解电网时段性峰谷不平衡，避免对电网产生冲击。
【IPC分类】H02J3/32, H02J3/46
【公开号】CN204967282
【申请号】CN201520760833
【发明人】田拥军, 黄国庆, 彭虎
【申请人】湖南理工职业技术学院
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年9月29日