专利名称：电网系统的制作方法
技术领域：
电网系统技术领域[0001]本实用新型涉及电力领域，特别是涉及一种电网系统。
技术背景[0002]随着我国经济的高速发展，电力需求持续快速增长。然而，火力发电所需的煤炭资源是有限的和不可再生的，若在电网系统中增加风能、太阳能等新能源发电技术，可以减少停电时间，弥补部分因电网停电造成的损失。[0003]但是风能和太阳能具有一定的随机性和波动性，被认为是不可控能源，发出的电能若直接并入公共电网，可能会对公共电网造成冲击甚至会破坏公共电网的安全可靠性。发明内容[0004]本实用新型旨在至少解决上述技术问题之一。[0005]为此，本实用新型的一个目的在于提出一种安全并入或脱离公共电网的电网系统。[0006]为了实现上述目的，根据本实用新型的电网系统包括电能生成装置、储能装置、电能转换装置和控制装置，所述控制装置与所述电能生成装置、所述储能装置以及所述电能转换装置分别相连，其中，所述电能生成装置进一步与所述储能装置和所述电能转换装置相连，所述电能生成装置生成电能；所述储能装置存储所述电能生成装置生成的电能并输出稳定的电能；所述电能转换装置将所述电能生成装置生成的电能转换为与公共电网匹配的交流电；以及所述控制装置根据所述电能生成装置、所述储能装置和所述公共电网的状态控制所述电能转换装置并入所述公共电网或脱离所述公共电网。[0007]根据本实用新型的电网系统，可以在电能生成装置发生故障时，自动切换至由公共电网独立向负载供电，可以在公共电网发生故障时，自动切换至由电网系统独立为负载供电，可以实现并网到离网，离网到并网的平滑过渡，为用户提供安全、可靠的供电系统。[0008]另外，根据本实用新型的电网系统，还可以具有如下附加的技术特征[0009]在本实用新型中，所述电网系统进一步包括充电装置，所述充电装置与所述电能生成装置和所述储能装置相连，将所述电能生成装置或所述储能装置的电能提供给电动汽车。[0010]根据本实用新型的电网系统，可利用电能生成装置生成的电能或储能装置存储的电能为电动汽车充电，降低或消除电动汽车充电时(尤其在用电高峰期充电时)，对公共电网带来的冲击。[0011]在本实用新型中，所述充电装置包括直流充电装置和交流充电装置中的至少一个。[0012]在本实用新型中，所述电能生成装置包括太阳能电池组件和风力发电机中的至少一个。[0013]根据本实用新型的电网系统，可以采用风能、太阳能互补发电，利用白天有日照、夏季日照强的优点采用太阳能发电，利用晚上和冬季风速大的优点采用风能发电，风能、太阳能互补发电能够更大限度利用自然资源发电。[0014]在本实用新型中，所述电网系统进一步包括监测装置，所述监测装置与所述控制装置相连，监测风速和光照强度并将监测到的风速和光照强度提供给所述控制装置。[0015]在本实用新型中，所述电能转换装置包括风力发电机控制器、太阳能电池组件控制器、并网逆变器和并网开关，其中所述风力发电机控制器连接到所述风力发电机，所述风力发电机控制器控制将所述风力发电机生成的电能发送到所述并网逆变器，所述太阳能发电控制器连接到所述太阳能电池组件，所述太阳能发电控制器控制将所述太阳能电池组件生成的电能发送到所述并网逆变器，所述并网逆变器将所述风力发电机控制器发送的电能或所述太阳能发电控制器发送的电能转换为与公共电网匹配的交流电，和所述并网开关根据所述控制装置的控制接通或断开与公共电网的连接。[0016]根据本实用新型的电网系统，可以将太阳能或风能转换的电能安全地接入公共电网。[0017]在本实用新型中，电网系统进一步包括电能检测装置，所述电能检测装置连接到所述并网开关和所述公共电网之间，检测所述并网开关和所述公共电网之间的有功功率。[0018]在本实用新型中，所述储能装置包括微型抽水储能机组、阀门、调压井、高位蓄水池、低位蓄水池及输水管道，其中所述微型抽水储能机组包括可逆式水泵-水轮机和可逆式电动-发电机，所述可逆式水泵-水轮机与所述可逆式电动-发电机的传动轴固接，所述微型抽水储能机组经所述输水管道与所述高位蓄水池和所述低位蓄水池相连，和所述阀门和所述调压井设在所述输水管道中，所述阀门控制水流方向，所述调压井监测所述高位蓄水池和所述低位蓄水池的水位和压力。[0019]根据本实用新型的电网系统，可以采用微型抽水储能机组，利用城市中高层建筑物的落差，使储能装置微型化，从而解决大型抽水储能系统对大型水库和高落差地形的依赖问题，且具有运行成本低、循环寿命长、适用各种类型电源及无污染等优点。[0020]在本实用新型中，所述低位蓄水池安装在地平面上或地下室中，所述高位蓄水池安装在高层建筑物顶层。所述高位蓄水池和所述低位蓄水池的落差在6米以上。[0021]根据本实用新型的电网系统，可以利用城市建筑构造储能装置，具有方便、环保的优点。[0022]本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
[0023]本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中[0024]图1是根据本实用新型一个实施例的电网系统的结构框图；[0025]图2是根据本实用新型一个实施例的能量装换装置的结构框图；[0026]图3是根据本实用新型一个实施例的电网系统的结构示意图；以及[0027]图4是根据本实用新型一个实施例的储能装置的结构框图。
具体实施方式
[0028]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。[0029]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、 “前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。[0030]在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。下面参考附图描述根据本实用新型实施例的电网系统。[0031]图1是根据本实用新型一个实施例的电网系统的结构框图。如图1所示，电网系统100可以包括电能生成装置10、储能装置20、电能转换装置30和控制装置40。[0032]具体地，控制装置40与电能生成装置10、储能装置20和电能转换装置30分别相连。电能生成装置10进一步与储能装置20和电能转换装置30相连，用于生成电能。储能装置20存储电能生成装置10生成的电能并输出稳定的电能。电能转换装置30将电能生成装置10生成的电能转换为与公共电网200匹配的交流电。控制装置40根据电能生成装置10、储能装置20和公共电网200的状态控制电能转换装置30并入公共电网200或脱离公共电网200。[0033]根据本实用新型实施例的电网系统100，可以在电能生成装置10发生故障时，自动切换至由公共电网200独立向负载供电，可以在公共电网200发生故障时，自动切换至由电网系统100独立为负载供电，可以实现并网到离网，离网到并网的平滑过渡，为用户提供安全、可靠的供电系统。[0034]在本实用新型的一个实施例中，电网系统100还可以包括充电装置50，充电装置 50与电能生成装置10和储能装置20相连，将电能生成装置10或储能装置20的电能提供给电动汽车。可选地，充电装置包括直流充电装置和交流充电装置。[0035]现有公共电网的特点是白天为用电高峰期，消耗电能较大，公共电网处于亏电状态；夜晚为用电低谷期，消耗电能较少，公共电网处于余电状态。若在用电高峰期给电动汽车充电，会对公共电网造成电力冲击，使公共电网更加亏电。根据本实用新型的电网系统 100，可利用电能生成装置10生成的电能或储能装置20存储的电能为电动汽车充电，降低或消除电动汽车充电时(尤其在用电高峰期充电时)，对公共电网200带来的冲击。[0036]在本实用新型的一个实施例中，电能生成装置10可以包括太阳能电池组件和风力发电机。根据本实用新型的电网系统，可以采用风能、太阳能互补发电，利用白天有日照、 夏季日照强的优点采用太阳能发电，利用晚上和冬季风速大的优点采用风能发电，风能、太阳能互补发电能够更大限度利用自然资源发电。[0037]图2是根据本实用新型一个实施例的能量转换装置的结构框图。如图2所示，电能转换装置30包括风力发电机控制器310、太阳能发电控制器320、并网逆变器330和并网开关340。[0038]具体地，风力发电机控制器310连接到风力发电机，风力发电机控制器310控制将风力发电机生成的电能发送到并网逆变器330，太阳能发电控制器320连接到太阳能电池组件，太阳能发电控制器320控制将太阳能电池组件生成的电能发送到并网逆变器330。并网逆变器将330风力发电机控制器310发送的电能或太阳能发电控制器320发送的电能转换为与公共电网匹配的交流电。并网开关340根据控制装置40的控制接通或断开与公共电网200的连接。[0039]根据本实用新型的电网系统100，可以将太阳能或风能转换的电能安全地接入公共电网。[0040]在本实用新型的一个实施例中，电网系统100进一步包括电能检测装置60，电能检测装置60连接到并网开关340和公共电网200之间，检测并网开关340和公共电网200 之间的有功功率。[0041]在本实用新型的一个实施例中，电网系统100进一步包括监测装置70，监测装置 70与控制装置40相连，监测风速和光照强度并将监测到的风速和光照强度提供给控制装置40。[0042]图3是根据本实用新型一个实施例的电网系统的结构示意图。如图3所示，本实施例中的电网系统100主要包括电能生成装置10、电能转换装置30、储能装置20、充电装置 50、其它负载以及控制装置40。[0043]具体地，电能生成装置10的风能发电机和太阳能电池组件分别连接到风力发电机控制器310和太阳能发电控制器320，再经过并网逆变器330将分布式能源产生电能转换为与公共电网200相匹配的交流电，然后通过并网开关340与公共电网200进行并网连接， 共同为电网系统100内所有负载供电。在公共电网200和电网系统100之间还可以包括升压变压器350，用于对电压进行处理。储能装置20用于存储电能生成装置10生成的电能并输出稳定的电能。充电装置50用于为电动汽车提供充电接口。控制装置40用于整个电网系统100的监测与控制，当公共电网失压时，通过控制装置40立即将电网系统100与公共电网200断开，保证公共电网200的安全，且独立为负载供电；当公共电网200恢复正常时， 控制装置40控制自动、柔性地恢复并网状态，实现风能和太阳能互补发电系统与公共电网 200的无缝连接。电网系统100可以自由、柔性的并入或脱离公共电网200，为用户提供安全、可靠的供电系统，对电网系统100内的负载均可实现不间断供电，并使风能、太阳能发出的电力得到最大限度利用。[0044]图4是根据本实用新型一个实施例的储能装置的示意图。如图4所示，储能装置 20包括微型抽水储能机组(包括可逆式水泵-水轮机3和可逆式电动-发电机4)、阀门5、 调压井2、高位蓄水池7、低位蓄水池1及输水管道6。[0045]具体地，可逆式水泵-水轮机3与可逆式电动-发电机4的传动轴固接，微型抽水储能机组经输水管道6与高位蓄水池7和低位蓄水池1相连。阀门5和调压井2设在输水管道6中。阀门5控制水流方向，调压井2监测高位蓄水池7和低位蓄水池1的水位和压力。低位蓄水池1安装在地平面上或地下室中，高位蓄水池7安装在高层建筑物顶层。高位蓄水池7和低位蓄水池1的落差在6米以上。[0046]储能时，阀门5打开，太阳能、风能发电产生的电能或公共电网低谷(低价)电驱动可逆式水泵-水轮机4，将低位蓄水池1中水通过管道6输送至高位蓄水池7，从而将电能转换为水的势能存储起来，储能过程结束后阀门5关闭。释能时，阀门5打开，水从高位蓄水池7经管道6排放至低位蓄水池1并驱动可逆式电动-发电机3进行发电，释能过程结束后阀门5关闭。一般情况下，储能与释能过程不能同时进行，储能时，可逆式式储能系统工作在电动-水泵模式；释能时，可逆式储能系统工作在水轮机-发电机模式。系统储能时驱动可为风能发电、太阳能发电或公共电网的低谷电中的一种或多种。储能过程在可再生能源发电富余、电力低谷(低电价)时启用；释能过程在用电高峰(高电价)、电力事故、 可再生能源发电不足或不符合要求时启用。[0047]根据本实用新型的电网系统10，可以采用微型抽水储能机组，利用城市中高层建筑物的落差，使储能装置微型化，从而解决大型抽水储能系统对大型水库和高落差地形的依赖问题，且具有运行成本低、循环寿命长、适用各种类型电源及无污染等优点。[0048]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。[0049]尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解 在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
权利要求1.一种电网系统，其特征在于，包括电能生成装置、储能装置、电能转换装置和控制装置，所述控制装置与所述电能生成装置、所述储能装置以及所述电能转换装置分别相连，其中，所述电能生成装置进一步与所述储能装置和所述电能转换装置相连，所述电能生成装置生成电能；所述储能装置存储所述电能生成装置生成的电能并输出稳定的电能；所述电能转换装置将所述电能生成装置生成的电能转换为与公共电网匹配的交流电；以及所述控制装置根据所述电能生成装置、所述储能装置和所述公共电网的状态控制所述电能转换装置并入所述公共电网或脱离所述公共电网。
2.根据权利要求1所述的电网系统，其特征在于，进一步包括充电装置，所述充电装置与所述电能生成装置和所述储能装置相连，将所述电能生成装置或所述储能装置的电能提供给电动汽车。
3.根据权利要求2所述的电网系统，其特征在于，所述充电装置包括直流充电装置和交流充电装置中的至少一个。
4.根据权利要求1或2所述的电网系统，其特征在于，所述电能生成装置包括太阳能电池组件和风力发电机中的至少一个。
5.根据权利要求4所述的电网系统，其特征在于，进一步包括监测装置，所述监测装置与所述控制装置相连，监测风速和光照强度并将监测到的风速和光照强度提供给所述控制直ο
6.根据权利要求4所述的电网系统，其特征在于，所述电能转换装置包括风力发电机控制器、太阳能发电控制器、并网逆变器和并网开关，其中所述风力发电机控制器连接到所述风力发电机，所述风力发电机控制器控制将所述风力发电机生成的电能发送到所述并网逆变器，所述太阳能发电控制器连接到所述太阳能电池组件，所述太阳能发电控制器控制将所述太阳能电池组件生成的电能发送到所述并网逆变器，所述并网逆变器将所述风力发电机控制器发送的电能或所述太阳能发电控制器发送的电能转换为与公共电网匹配的交流电，和所述并网开关根据所述控制装置的控制接通或断开与所述公共电网的连接。
7.根据权利要求6所述的电网系统，其特征在于，进一步包括电能检测装置，所述电能检测装置连接到所述并网开关和所述公共电网之间，检测所述并网开关和所述公共电网之间的有功功率。
8.根据权利要求1或2所述的电网系统，其特征在于，所述储能装置包括微型抽水储能机组、阀门、调压井、高位蓄水池、低位蓄水池及输水管道，其中所述微型抽水储能机组包括可逆式水泵-水轮机和可逆式电动-发电机，所述可逆式水泵-水轮机与所述可逆式电动-发电机的传动轴固接，所述微型抽水储能机组经所述输水管道与所述高位蓄水池和所述低位蓄水池相连，和所述阀门和所述调压井设在所述输水管道中，所述阀门控制水流方向，所述调压井监测所述高位蓄水池和所述低位蓄水池的水位和压力。
9.根据权利要求8所述的电网系统，其特征在于，所述低位蓄水池安装在地平面上或地下室中，所述高位蓄水池安装在高层建筑物顶层。
10.根据权利要求9所述的电网系统，其特征在于，所述高位蓄水池和所述低位蓄水池的落差在6米以上。
专利摘要本实用新型公开了一种电网系统。电网系统包括电能生成装置、储能装置、电能转换装置和控制装置，所述控制装置与所述电能生成装置、所述储能装置以及所述电能转换装置分别相连，其中，所述电能生成装置进一步与所述储能装置和所述电能转换装置相连，所述电能生成装置生成电能；所述储能装置存储所述电能生成装置生成的电能并输出稳定的电能；所述电能转换装置将所述电能生成装置生成的电能转换为与公共电网匹配的交流电；以及所述控制装置根据所述电能生成装置、所述储能装置和所述公共电网的状态控制所述电能转换装置并入所述公共电网或脱离所述公共电网。根据本实用新型的电网系统，可以为用户提供安全、可靠的供电系统。
文档编号F03D9/00GK202276156SQ201120392689
公开日2012年6月13日 申请日期2011年10月14日 优先权日2011年10月14日
发明者孙增光, 李峰, 王祥振 申请人:北汽福田汽车股份有限公司