一种混合能源智能并网供电系统的制作方法

本实用新型涉及新能源与传统能源混合供电系统，尤其涉及一种混合能源智能并网供电系统。

背景技术：

光伏发电和风力发电作为清洁的可再生的新能源已经逐渐进行普及。对于一些用电需求大且电源质量要求较严格的用电环境，若能够将传统能源，如市电、蓄电池、内燃发电机等，和新能源，如光伏、风力等做能源混合，可提高资源利用率。但是如何进行管控以达到资源最优的方案，是需要改进的，并且能否最大化减少市电和发电机组的消耗是关键，若还能对发电机的耗能与产能进行监控，并能进一步提高光伏板的效率，将更加利于该能源系统的应用与推广。

技术实现要素：

本实用新型提供一种混合能源智能并网供电系统，不仅实现利用包括光伏、风力、市电、蓄电池和发电机的混合能源系统为用电设施供电，通过智能监测各参数实现供电源的智能切换以减少能源消耗，并对蓄电池组以及发电机模块的加油、耗油与产能进行监测，还能通过自清洁模块对光伏板进行冲洗以提高光电转换效率，适合推广应用，尤其适合应用于无人值守的偏远山区的用电场所。

本实用新型采用的技术方案是：

一种混合能源智能并网供电系统，其特征在于，包括分别连接用电设施的光伏发电模块、风力发电模块、蓄电池组模块、市电接入模块和发电机模块，以及控制模块，光伏发电模块还连接市电接入模块、蓄电池组模块、控制模块，风力发电模块还连接市电接入模块、蓄电池组模块、控制模块，蓄电池组模块还连接控制模块，控制模块还连接发电机模块，其中：光伏发电模块，用于将太阳能转换为电能，并可并网送入市电，或给蓄电池组模块充电，或给用电设施供电；风力发电模块，用于将风能转换为电能，并可并网送入市电，或给蓄电池组模块充电，或给用电设施供电；蓄电池组模块，用于存储光电转换的电能和风电转换电能，并可为用电设施供电；市电接入模块，可接收光伏发电或风力发电的并网电能，并可直接为用电设施供电；发电机模块，用于在市电断电，且光伏发电和风力发电不足、蓄电池组模块残余电量也不足时，为用电设施供电；控制模块，对各供电模块进行监测和管控，记录蓄电池组模块的电量信息，记录发电机模块的加油量、耗油量和产能信息，具体的，控制模块在检测到光伏发电模块和风力发电模块发电均充足时，控制其一为用电设施供电，并让另一为蓄电池组模块充电，在充满后停止充电将电能并网送入市电接入模块；在检测到光伏发电模块或风力发电模块发电中仅有一个发电充足时，控制发电充足者为用电设施供电，并让发电不充足者为蓄电池组模块充电，在充满后停止充电将电能并网送入市电接入模块；在检测到光伏发电模块和风力发电模块发电的均不充足时，控制市电接入模块为用电设施供电，让光伏发电模块和风力发电模块均为蓄电池组模块充电，在充满后停止充电将两者产生的电能并网送入市电接入模块；在检测到光伏发电模块和风力发电模块发电的均不充足，且市电接入模块断电时，先检测蓄电池组模块的电量是否充足，若充足，控制蓄电池组模块为用电设施供电，直到蓄电池组模块电量残余不足，换作由发电机模块为用电设施供电。

进一步，所述用电设施包括直流用电设施和交流用电设施。

进一步，所述光伏发电模块包括光伏板组件、光电能量切换模块、光电并网逆变模块、DC-DC和逆变器，光伏板组件连接光电能量切换模块和控制模块，光电能量切换模块分别连接光电并网逆变模块、蓄电池组模块、DC-DC和控制模块，光电并网逆变模块连接市电接入模块，DC-DC连接直流用电设备和逆变器，逆变器连接交流用电设备，其中，光伏板组件用于转换太阳能为电能，光电能量切换模块用于对光伏板组件输送的电能进行选择性切换输出，光电并网逆变模用于将电能转换为可并网的电能送入市电接入模块。

进一步，所述风力发电模块包括风力发电机、风电能量切换模块、风电并网逆变模块、DC-DC和逆变器，风力发电机连接风电能量切换模块和控制模块，风电能量切换模块分别连接光风电并网逆变模块、蓄电池组模块、DC-DC和控制模块，风电并网逆变模块连接市电接入模块，DC-DC连接直流用电设备和逆变器，逆变器连接交流用电设备，其中，风力发电机用于转换风为电能，风电能量切换模块用于对风力发电机输送的电能进行选择性切换输出，风电并网逆变模用于将电能转换为可并网的电能送入市电接入模块。

进一步，所述蓄电池组模块包括光电充电模块、光电蓄电池组、风电充电模块、风电蓄电池组、电池组监测控制模块、DC-DC和逆变器，光电充电模块的输入端连接光伏发电模块，输出端连接光电蓄电池组，风电充电模块的输入端连接风力发电模块，输出端连接风电蓄电池组，电池组监测控制模块连接光电蓄电池组、风电蓄电池组和控制模块，光电蓄电池组和风电蓄电池组还连接DC-DC，DC-DC连接直流用电设备和逆变器，逆变器连接交流用电设备。

进一步，所述市电接入模块包括防孤岛器、导通开关和AC-DC，市电通过防孤岛器连接导通开关，导通开关连接AC-DC和交流用电设备，AC-DC连接直流用电设备，控制模块连接市电和导通开关，防孤岛器还连接光伏发电模块和风力发电模块。

进一步，所述发电机模块包括机房油箱、燃油发电机、DC-DC和逆变器，机房油箱通过管道连接加油管道接口和燃油发电机，燃油发电机连接DC-DC，DC-DC连接直流用电设备和逆变器，逆变器连接交流用电设备，机房油箱和加油管道接口之间的管路上设有第一流量检测计，用于检测发电机模块的加油量信息，第一流量检测计连接控制模块，控制模块还连接燃油发电机及燃油发电机的输出端。

进一步，所述发电机模块还包括有第二流量检测计，用于检测燃油发电机的油量消耗信息，设在机房油箱和燃油发电机之间的管路上，并连接控制模块。

进一步，所述控制模块包括市电参数检测模块、光伏发电参数检测模块、风力发电参数检测模块、中央处理控制器和输出参数检测模块，市电参数检测模块、光伏发电参数检测模块、风力发电参数检测模和输出参数检测模块均连接中央处理控制器，市电参数检测模块还连接市电接入模块，光伏发电参数检测模块还连接光伏发电模块，风力发电参数检测模块还连接风力发电模块，输出参数检测模块还连接发电机模块，中央处理控制器还连接蓄电池组模块、光伏发电模块、风力发电模块、市电接入模块和发电及模块。更进一步的，所述控制模块还包括无线收发模块，无线收发模块连接中央处理控制器，无线收发模块还通过无线通讯方式连接远程终端。

进一步，所述光伏板组件的上方设有多个喷头，喷头位于管道上，管道）连接自冲洗模块，所述自冲洗模块包括制冷设备、存水箱、液位检测器、水泵和自冲洗控制器，制冷设备的冷凝端通过管道连接存水箱，液位检测器位于存水箱内，存水箱通过管道连接水泵，水泵连接有伸到光伏板组件的上方的管道，制冷设备、液位检测器、水泵均连接自冲洗控制器，自冲洗控制器连接有供电电源。

本实用新型的有益效果是：

1、将光伏发电的能源、风力发电的能源、市电以及蓄电池组、发电机组的能源做混合为用电设备智能切换供电，通过这种系统结构设计和控制，实现了新能源的最大化利用，最大程度减小市电和发电机的消耗，实现了资源最大化利用；

2、光伏发电充足和风力发电充足时候，不仅能够满足用电设施，而且还可以将多余的电能优先对蓄电池组模块进行充电，充满后还可将电能通过并网逆变模块送入市电；

3、在检测到光伏发电模块和风力发电模块发电的均不充足，且市电接入模块断电时，先检测蓄电池组模块的电量是否充足，若充足，控制蓄电池组模块为用电设施供电，直到蓄电池组模块电量残余不足，再换作由发电机模块为用电设施供电，极大提高了能源利用率，优化发电机的工作时间，减少能耗；

4、发电机模块中设有检测机房油箱加油量信息的第一流量检测计，便于管理者知晓每次为发电机模块的实际加油量，并且设有检测发电机油量消耗的第二流量检测计，便于管理者知晓在一次发电机工作运行状态后，实际从机房油箱流到发电机的油量，同时还通过输出参数检测模块检测发电机的产能信息，便于管理者知晓在每次运行状态，发电机实际发电量，并综合加油量、耗油量、发电量信息，可知道发电机模块实际能量消耗，且知道加油量与消耗量、耗油量与发电量是否有很大出入，若存在很大出入，则可能存在漏油或泄油等其他问题，若出入不大，也可获知能量消耗与能量产生的比例关系；

5、通过无线发送模块和远程终端，可在远程终端实时获得光伏发电、风力发电、市电的情况，以及蓄电池组的电量信息，以及发动机模块的加油量信息、工作时间、耗油量信息、发电电量信息，有利于管理人员进行智能化远程分析；

6、光伏板组件配有自清洗系统，制冷设备的冷凝端收集空气中的水汽，转换为液态存储在存水箱，当液位达到一定程度时，通过水泵抽送作用，经管道从喷头喷出，对光伏板组件进行冲洗；当液位下降到一定程度时，停止抽送，待再次收集足够水时，重新开启，如此循环，实现自冲洗，可很大程度的去除光伏板组件表面的灰尘等，提高光伏发电效率；

7、适合推广应用，尤其适合应用于无人值守的偏远山区的用电场所。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图。

图2是本实用新型光伏发电模块的结构示意图。

图3是本实用新型风力发电模块的结构示意图。

图4是本实用新型市电接入模块的结构示意图。

图5是本实用新型蓄电池组模块的结构示意图。

图6是本实用新型发电机模块的结构示意图。

图7是本实用新型控制模块的结构示意图。

图8是本实用新型自冲洗模块的结构示意图。

具体实施方式

如附图1~8所示，一种混合能源智能并网供电系统，包括分别连接用电设施的光伏发电模块、风力发电模块、蓄电池组模块、市电接入模块和发电机模块，以及控制模块，光伏发电模块还连接市电接入模块、蓄电池组模块、控制模块，风力发电模块还连接市电接入模块、蓄电池组模块、控制模块，蓄电池组模块还连接控制模块，控制模块还连接发电机模块，其中：光伏发电模块，用于将太阳能转换为电能，并可并网送入市电，或给蓄电池组模块充电，或给用电设施供电；风力发电模块，用于将风能转换为电能，并可并网送入市电，或给蓄电池组模块充电，或给用电设施供电；蓄电池组模块，用于存储光电转换的电能和风电转换电能，并可为用电设施供电；市电接入模块，可接收光伏发电或风力发电的并网电能，并可直接为用电设施供电；发电机模块，用于在市电断电，且光伏发电和风力发电不足、蓄电池组模块残余电量也不足时，为用电设施供电；控制模块，对各供电模块进行监测和管控，记录蓄电池组模块的电量信息，记录发电机模块的加油量、耗油量和产能信息。

工作时，控制模块在检测到光伏发电模块和风力发电模块发电均充足时，控制其一为用电设施供电，并让另一为蓄电池组模块充电，在充满后停止充电将电能并网送入市电接入模块；在检测到光伏发电模块或风力发电模块发电中仅有一个发电充足时，控制发电充足者为用电设施供电，并让发电不充足者为蓄电池组模块充电，在充满后停止充电将电能并网送入市电接入模块；在检测到光伏发电模块和风力发电模块发电的均不充足时，控制市电接入模块为用电设施供电，让光伏发电模块和风力发电模块均为蓄电池组模块充电，在充满后停止充电将两者产生的电能并网送入市电接入模块；在检测到光伏发电模块和风力发电模块发电的均不充足，且市电接入模块断电时，先检测蓄电池组模块的电量是否充足，若充足，控制蓄电池组模块为用电设施供电，直到蓄电池组模块电量残余不足，换作由发电机模块为用电设施供电。

具体的，所述用电设施包括直流用电设施和交流用电设施。所述控制模块包括市电参数检测模块、光伏发电参数检测模块、风力发电参数检测模块、中央处理控制器和输出参数检测模块，市电参数检测模块、光伏发电参数检测模块、风力发电参数检测模和输出参数检测模块均连接中央处理控制器，市电参数检测模块还连接市电接入模块，光伏发电参数检测模块还连接光伏发电模块，风力发电参数检测模块还连接风力发电模块，输出参数检测模块还连接发电机模块，中央处理控制器还连接蓄电池组模块、光伏发电模块、风力发电模块、市电接入模块和发电及模块。更进一步的，所述控制模块还包括无线收发模块，无线收发模块连接中央处理控制器，无线收发模块还通过无线通讯方式连接远程终端。

具体的，所述光伏发电模块包括光伏板组件、光电能量切换模块、光电并网逆变模块、DC-DC和逆变器，光伏板组件连接光电能量切换模块和控制模块，光电能量切换模块分别连接光电并网逆变模块、蓄电池组模块、DC-DC和控制模块，光电并网逆变模块连接市电接入模块，DC-DC连接直流用电设备和逆变器，逆变器连接交流用电设备，其中，光伏板组件用于转换太阳能为电能，光电能量切换模块用于对光伏板组件输送的电能进行选择性切换输出，光电并网逆变模用于将电能转换为可并网的电能送入市电接入模块。更具体的，光伏板组件是连接控制模块的光伏发电参数检测模块，光电能量切换模块是连接控制模块的中央处理控制器，光电能量切换模块是连接蓄电池组模块的光电充电模块。

具体的，所述风力发电模块包括风力发电机、风电能量切换模块、风电并网逆变模块、DC-DC和逆变器，风力发电机连接风电能量切换模块和控制模块，风电能量切换模块分别连接光风电并网逆变模块、蓄电池组模块、DC-DC和控制模块，风电并网逆变模块连接市电接入模块，DC-DC连接直流用电设备和逆变器，逆变器连接交流用电设备，其中，风力发电机用于转换风为电能，风电能量切换模块用于对风力发电机输送的电能进行选择性切换输出，风电并网逆变模用于将电能转换为可并网的电能送入市电接入模块。更具体的，风力发电机是连接控制模块的风力发电参数检测模块，风电能量切换模块是连接控制模块的中央处理控制器，风电能量切换模块是连接蓄电池组模块的风电充电模块。

具体的，所述蓄电池组模块包括光电充电模块、光电蓄电池组、风电充电模块、风电蓄电池组、电池组监测控制模块、DC-DC和逆变器，光电充电模块的输入端连接光伏发电模块，输出端连接光电蓄电池组，风电充电模块的输入端连接风力发电模块，输出端连接风电蓄电池组，电池组监测控制模块连接光电蓄电池组、风电蓄电池组和控制模块，光电蓄电池组和风电蓄电池组还连接DC-DC，DC-DC连接直流用电设备和逆变器，逆变器连接交流用电设备。更具体的，电池组监测控制模块是连接控制模块的中央处理控制器，光电充电模块是连接光伏发电模块的光电能量切换模块，风电充电模块是连接风力发电模块的风电能量切换模块。

具体的，所述市电接入模块包括防孤岛器、导通开关和AC-DC，市电通过防孤岛器连接导通开关，导通开关连接AC-DC和交流用电设备，AC-DC连接直流用电设备，控制模块连接市电和导通开关，防孤岛器还连接光伏发电模块和风力发电模块。更具体的是，光伏发电模块的光电并网逆变模块连接防孤岛器，风力发电模块的风电并网逆变模块连接防孤岛器，控制模块的市电参数检测模块连接市电，中央处理控制器连接导通开关。

具体的，所述发电机模块包括机房油箱、燃油发电机、DC-DC和逆变器，机房油箱通过管道连接加油管道接口和燃油发电机，燃油发电机连接DC-DC，DC-DC连接直流用电设备和逆变器，逆变器连接交流用电设备，机房油箱和加油管道接口之间的管路上设有第一流量检测计，用于检测发电机模块的加油量信息，第一流量检测计连接控制模块，控制模块还连接燃油发电机及燃油发电机的输出端。所述发电机模块还包括有第二流量检测计，用于检测燃油发电机的油量消耗信息，设在机房油箱和燃油发电机之间的管路上，并连接控制模块。更具体的是，第一流量检测计和第二流量检测计是连接中央处理控制器，燃油发电机是连接中央处理控制器，燃油发电机的输出端还连接输出参数检测模块。

工作时，光伏发电参数检测模块和风力发电参数检测模块检测到光伏板组件和风力发电机发电均充足时，中央处理控制器控制其一为用电设施供电，具体的，如控制光电能量切换模块，输出至DC-DC，DC-DC为直流用电设备送去直流电，DC-DC再通过逆变器为交流用电设备送去交流电，控制风力能量切换模块输出至风电充电模块，待电池组监测控制模块检测到风电蓄电池组充满时，停止充电，控制风力能量切换模块输出至风电并网逆变模块，将多余的风电能并入市电；也可以控制风力发电模块为用电设施供电，而控制光伏发电模块为蓄电池组模块充电和并网入市电。

当光伏发电参数检测模块和风力发电参数检测模块检测到光伏板组件和风力发电机发电仅有一个充足时，若检测到光伏发电充足、风力发电不足，则中央处理控制器控制光电能量切换模块，输出至DC-DC，DC-DC为直流用电设备送去直流电，DC-DC再通过逆变器为交流用电设备送去交流电，中央处理控制器控制风力能量切换模块输出至风电充电模块，待电池组监测控制模块检测到风电蓄电池组充满时，停止充电，控制风力能量切换模块输出至风电并网逆变模块，将多余的风电能并入市电；若是检测到光伏发电不足、风力发电充足，则换做另一套相似控制方案。

当光伏发电参数检测模块和风力发电参数检测模块检测到光伏板组件和风力发电机发电均不足时，中央处理控制器控制导通开关打开，直接为交流用电设备供电，和通过AC-DC为直流用电设备供电，同时，中央处理控制器控制光电能量切换模块和风电能力切换模块均输出至蓄电池组模块，分别通过光电充电模块和风电充电模块为光电蓄电池组和风电蓄电池组供电，待电池组监测控制模块检测到光电蓄电池组和风电蓄电池组充满时，中央处理控制器控制光电能量切换模块和风电能力切换模块分别输出至光电并网逆变模块和风电并网逆变模块，让光电和风电并网送入市电。

当光伏发电参数检测模块和风力发电参数检测模块检测到光伏板组件和风力发电机发电均不足时，且市电参数检测模块检测到市电断电时，电池组监测控制模块检测光电蓄电池组和风电蓄电池组的电量，若电量均充足时，先控制其一为用电设施供电，待电量将尽时，再控制另一为用电设施供电，电量将尽时，再控制燃油发电机工作，直到光电蓄电池组和风电蓄电池的电量再次充足，或直到市电来电，或直到光伏板组件和风力发电机发电充足。

在供电过程中，光伏发电参数检测模块、风力发电参数检测模块、市电参数检测模块、电池组监测控制模块、输出参数检测模块、第一流量检测计、第二流量检测计实时检测各项参数，并反馈给中央处理控制器记录，管理者可获得太阳能发电数据、风力发电数据、市电接入时间、市电断电时间、电池组充放电信息、机房油箱加油量信息、燃油发电机燃油消耗信息、燃油发电机发电量信息等，便于管理分析。通过无线收发模块，这些数据均可以发送到远程终端，便于进行远程智能分析和管理。管理职可获知加油量与消耗量、耗油量与发电量是否有很大出入，若存在很大出入，则可能存在漏油或泄油等其他问题，若出入不大，也可获知能量消耗与能量产生的比例关系，便于能耗管理。

具体的，所述光伏板组件的上方设有多个喷头5，喷头5位于管道2上，管道2连接自冲洗模块7，所述自冲洗模块7包括制冷设备1、存水箱3、液位检测器31、水泵4和自冲洗控制器6，制冷设备1的冷凝端11通过管道2连接存水箱3，液位检测器31位于存水箱3内，存水箱3通过管道2连接水泵2，水泵2连接有伸到光伏板组件的上方的管道2，制冷设备1、液位检测器31、水泵2均连接自冲洗控制器6，自冲洗控制器6连接有供电电源。制冷设备1的冷凝端11收集空气中的水汽，转换为液态存储在存水箱3，当液位检测器31检测到液位达到一定程度时，自冲洗模块7控制水泵4抽送，经管道从喷头5喷出，对光伏板组件进行冲洗；当液位下降到一定程度时，停止抽送，待再次收集足够水时，重新开启，如此循环，实现自冲洗，可很大程度的去除光伏板组件表面的灰尘等，提高光伏发电效率。

本系统不仅实现利用包括光伏、风力、市电、蓄电池和发电机的混合能源系统为用电设施供电，通过智能监测各参数实现供电源的智能切换以减少能源消耗，并对蓄电池组以及发电机模块的加油、耗油与产能进行监测，还能通过自清洁模块对光伏板进行冲洗以提高光电转换效率，适合推广应用，尤其适合应用于无人值守的偏远山区的用电场所。