一种燃气分布式能源系统的制作方法

本实用新型涉及分布式能源技术领域，特别涉及一种燃气分布式能源系统。

背景技术：

随着新能源技术的发展，分布式能源技术应用到了越来越多的技术领域，传统的居住建筑中的供暖方式是集中动力式输配系统的集中供暖，但是集中动力式输配系统采用复杂的供热网管进行能量输送，因此在能量输送的过程中存在巨大的能量损失与浪费。而燃气分布式能源系统是指安装在用户负荷附近的，更接近用户负荷，无需复杂的热力管网以及输配电系统的高效热电联供系统。随着售电侧的放开，热电联供系统在居住建筑中的应用迎来了新的发展机遇。

热电联供系统应用到居住建筑中时，我们希望可以实现全时段运行发电。由于用户在不同的季节或者不同的时间段的用电情况也不同，即存在用电低谷期和用电高峰期。当处于用电低谷期时，热电联供系统全时段满负荷运行的发电量高于用电负荷所需的电量，此时容易造成用电负荷的烧毁，因此给热电联供系统的全时段运行的实现带来了困难。

技术实现要素：

本实用新型公开了一种燃气分布式能源系统，用以解决热电联供系统全时段运行时发电量高于用电负荷所需的电量，造成的用电负荷烧毁的问题。

本实用新型提供了一种燃气分布式能源系统，所述燃气分布式能源系统包括热电联供系统，所述燃气分布式能源系统还包括：变配电系统和控制器；

所述变配电系统包括自动同期装置、第一电能计量装置、第一断路器；

所述第一电能计量装置与用电负荷、热电联供系统内的发电机及控制器连接，用于统计用电负荷的用电量，并将所述用电量发送给所述控制器；

所述控制器与所述第一电能计量装置及自动同期装置连接，用于接收所述第一电能计量装置发送的用电量，当判断所述用电量小于设定阈值时，向所述自动同期装置发送所述并网控制指令；

所述自动同期装置分别与所述控制器、电网、所述发电机及所述第一断路器连接，用于接收所述控制器发送的并网控制指令，并根据获取的电网的电压、频率和相位及所述发电机的电压、频率和相位，确定该将所述发电机的电压、频率和相位调整到与所述电网的电压、频率和相位一致时的调整参数，根据所述调整参数调整所述发电机的电压、频率和相位，并向所述第一断路器发送合闸指令；

所述第一断路器与所述自动同期装置、所述发电机及电网连接，用于接收所述自动同期装置发送的合闸指令，将所述发电机与所述电网连通。

进一步地，所述变配电系统还包括：第一变压器；

所述第一变压器的高压侧与所述电网连接，所述第一变压器的低压侧与所述自动同期装置连接，用于降低所述电网侧的电压，并由所述自动同期装置获取降压之后所述电网的电压、频率和相位。

进一步地，所述变配电系统还包括：第二变压器；

所述第二变压器的高压侧通过所述第一断路器与所述电网连接，所述第二变压器的低压侧与所述发电机连接。

进一步地，所述变配电系统还包括：励磁调节器和励磁功率单元；

所述励磁调节器与所述自动同期装置及所述励磁功率单元连接，用于接收所述自动同期装置发送的电压调节参数，并控制所述励磁功率单元的励磁电流输出；

所述励磁功率单元分别与所述励磁调节器及所述发电机连接，用于接收所述励磁调节器的励磁调节信号，并向所述发电机提供励磁电流。

进一步地，所述变配电系统还包括：调速器；

所述调速器分别与所述自动同期装置及所述发电机连接，用于接收所述自动同期装置发送的频率调节参数，并控制所述发电机的频率输出。

进一步地，所述变配电系统还包括：第二电能计量装置；

所述第二电能计量装置连接在所述发电机与所述电网连接的回路中，用于计量发电机供给电网的电量。

进一步地，所述变配电系统还包括：

第三变压器；

所述第三变压器连接在所述发电机向所述用电负荷供电的回路中，用于根据所述用电负荷的电压对所述发电机的电压进行调整。

进一步地，所述变配电系统还包括：

第二断路器；

所述第二断路器连接在所述第三变压器向所述用电负荷供电的回路中，用于闭合或断开所述第三变压器与所述用电负荷的连接。

进一步地，所述热电联供系统包括：

第一发电机、压气机、燃烧室、透平机、余热锅炉、蒸汽轮机、第二发电机、分气缸和汽水换热器；

所述压气机与所述燃烧室及所述透平机连接；

所述透平机分别与所述压气机、所述燃烧室、所述第一发电机和所述余热锅炉连接；

余热锅炉的输入端与所述透平机连接，输出端分别连接所述蒸汽轮机和分气缸连接；

所述蒸汽轮机的输入端与所述余热锅炉连接，输出端和所述第二发电机连接；

所述分气缸的输入端与所述余热锅炉连接，所述分气缸输出的蒸汽传出给所述汽水换热器和为用户端的供暖设备提供蒸汽。

进一步地，所述热电联供系统还包括：连接在所述余热锅炉输出端的调节阀；

所述调节阀的第一输出端与所述蒸汽轮机连接，第二输出端与所述分气缸连接。

本实用新型提供了一种燃气分布式能源系统，该燃气分布式能源系统包括热电联供系统，所述燃气分布式能源系统还包括：变配电系统和控制器；所述变配电系统包括自动同期装置、第一电能计量装置、第一断路器；所述第一电能计量装置与用电负荷及控制器连接，用于统计用电负荷的用电量，并将所述用电量发送给所述控制器；所述控制器与所述第一电能计量装置及自动同期装置连接，用于接收所述第一电能计量装置发送的用电量，当判断所述用电量小于设定阈值时，向所述自动同期装置发送所述并网控制指令；所述自动同期装置分别与所述控制器、电网、热电联供系统内的发电机及所述第一断路器连接，用于接收所述控制器发送的并网控制指令，并根据获取的电网的电压、频率和相位及所述发电机的电压、频率和相位，确定该将所述发电机的电压、频率和相位调整到与所述电网的电压、频率和相位调整到一致时的调整参数，根据所述调整参数调整所述发电机的电压、频率和相位，并向所述第一断路器发送合闸指令；所述第一断路器与所述自动同期装置、所述发电机及电网连接，用于接收所述自动同期装置发送的合闸指令，将所述发电机与所述电网连通。由于所述燃气分布式能源系统中的自动同期装置能够在电负荷的用电量小于设定阈值时，将发电机的电压、频率和相位调整到与所述电网的电压、频率和相位一致，将所述发电机与所述电网连通，因此，实现了热电联供系统全时段运行时向电网输电，避免造成用电负荷烧毁。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例1提供的一种燃气分布式能源系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例2提供的一种燃气分布式能源系统结构示意图；

图3为本实用新型实施例3提供的一种燃气分布式能源系统结构示意图；

图4和图5为本实用新型实施例4提供的一种燃气分布式能源系统结构示意图；

图6为本实用新型实施例5提供的一种燃气分布式能源系统结构示意图；

图7为本实用新型实施例6提供的一种燃气分布式能源系统结构示意图；

图8为本实用新型实施例7提供的一种燃气分布式能源系统结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

图1为本实用新型实施例1提供的一种燃气分布式能源系统结构示意图，所述燃气分布式能源系统包括热电联供系统，所述燃气分布式能源系统还包括：变配电系统和控制器13；

所述变配电系统包括自动同期装置121、第一电能计量装置122、第一断路器123；

所述第一电能计量装置122与用电负荷14、热电联供系统内的发电机111及控制器13连接，用于统计用电负荷14的用电量，并将所述用电量发送给所述控制器13；

所述控制器13与所述第一电能计量装置122及自动同期装置121连接，用于接收所述第一电能计量装置122发送的用电量，当判断所述用电量小于设定阈值时，向所述自动同期装置121发送并网控制指令；

所述自动同期装置121分别与所述控制器13、电网15、所述发电机111及所述第一断路器123连接，用于接收所述控制器13发送的并网控制指令，并根据获取的电网15的电压、频率和相位及所述发电机111的电压、频率和相位，确定该将所述发电机111的电压、频率和相位调整到与所述电网15的电压、频率和相位一致时的调整参数，根据所述调整参数调整所述发电机111的电压、频率和相位，并向所述第一断路器123发送合闸指令；

所述第一断路器123与所述自动同期装置121、所述发电机111及电网15连接，用于接收所述自动同期装置121发送的合闸指令，将所述发电机111与所述电网15连通。

具体的，所述燃气分布式能源系统包括热电联供系统、变配电系统和控制器13，其中，所述变配电系统包括自动同期装置121、第一电能计量装置122、第一断路器123。所述第一电能计量装置122串联在发电机111与所述用电负荷14之间，用于统计所述用电负荷的用电量，所述第一电能计量装置122还与所述控制器13连接，用于将统计的用电量发送给该控制器13；所述控制器13接收所述第一电能计量装置122发送的用电量。当控制器13判断所述用电量达到设定阈值时，向与其连接的自动同期装置121发送并网控制指令。其中该设定阈值为预先设定的数值，该设定阈值相对于发电机的发电量是一个较小的数值，当用电负荷的用电量小于该设定阈值时，说明发电机的发电量远远大于用电负荷的用电量，为了避免造成用电负荷烧毁，该控制器13向该自动同期装置121发送并网控制指令，以便向电网输电，避免造成用电负荷烧毁。

该自动同期装置121分别与控制器13、电网15及所述发电机111连接，当该自动同期装置121接收到所述控制器13发送的所述并网控制指令之后，分别采集电网15的电压、频率和相位与该发电机111的电压、频率和相位，并确定该将所述发电机111的电压、频率和相位调整到与所述电网15的电压、频率和相位一致时的调整参数，根据所述调整参数调整所述发电机111的电压、频率和相位；所述自动同期装置121还与所述第一断路器123连接，其中第一断路器123串联在发电机111及电网15之间，当所述发电机111的电压、频率和相位调整到与所述电网15的电压、频率和相位一致时，该自动同期装置121向所述第一断路器123发送合闸指令，该第一断路器123将所述发电机111与所述电网15连通。

由于所述燃气分布式能源系统中的自动同期装置能够在电负荷的用电量达到设定阈值时，将发电机的电压、频率和相位调整到与所述电网的电压、频率和相位一致，将所述发电机与所述电网连通，因此，实现了热电联供系统全时段运行时向电网输电，避免造成用电负荷烧毁。

实施例2：

在实施例1的基础上，为了实现自动同期装置对电网电压、频率和相位的获取，在本实用新型实施例中，如图2所示，所述变配电系统12还包括：第一变压器124；

所述第一变压器124的高压侧与所述电网15连接，所述第一变压器124的低压侧与所述自动同期装置121连接，用于降低所述电网15侧的电压，并由所述自动同期装置121获取降压之后所述电网15的电压、频率和相位。

所述第一变压器124的电压比根据电网和自动同期装置的额定电压容量确定，所述第一变压器124的高压侧与所述电网15连接，将所述电网15的电压进行降压处理，第一变压器对电网的电压进行降压处理后，不会影响电网的频率和相位，因此所述第一变压器124的低压侧与所述自动同期装置121连接，由所述自动同期装置121获取降压之后所述电网15的电压、频率和相位。

其中自动同期装置获取降压后的电网的电压、频率和相位属于现有技术，在本实用新型实施例中对该过程不进行赘述。

实施例3：

在上述各实施例的基础上，为了实现发电机与电网的连通，在本实用新型实施例中，如图3所示，所述变配电系统12还包括：第二变压器125；

所述第二变压器125的高压侧通过所述第一断路器123与所述电网15连接，所述第二变压器125的低压侧与所述发电机111连接。

所述第二变压器125的电压比根据电网和发电机的输出的电压确定，所述第二变压器125的高压侧通过所述第一断路器123与所述电网15连接，所述第二变压器125的低压侧与所述发电机111连接。因为第二变压器125的电压比是确定的，因此当自动同期装置获取了电网的电压、频率和相位后，第二变压器不能改变频率和相位，因此自动同期装置可以直接根据电网的频率和相位确定调整参数，但为了使发电机能够并入电网，在确定调整参数时，需要考虑第二变压器的电压比。

当自动同期装置根据确定的调整参数，将发电机的电压、频率和相位调整后，该发电机输出的电压经过第二变压器125升压后，与电网的电压相同，并且因为发电机输出的电流的频率和相位与流经电网的电流的频率和相位相同，因此可以直接实现并网。

实施例4：

在上述各实施例的基础上，为了更加方便的实现电压的调节，在本实用新型实施例中，如图4所示，所述变配电系统12还包括：励磁调节器126和励磁功率单元127；

所述励磁调节器126与所述自动同期装置121及所述励磁功率单元127连接，用于接收所述自动同期装置121发送的电压调节参数，并控制所述励磁功率单元127的励磁电流输出；

所述励磁功率单元127分别与所述励磁调节器126及所述发电机111连接，用于接收所述励磁调节器126的励磁调节信号，并向所述发电机111提供励磁电流。

所述自动同期装置121确定调整参数，其中所述调整参数包括电压调节参数和频率调节参数，所述自动同期装置121向所述励磁调节器126发送电压调节参数，并且由所述励磁调节器126控制所述励磁功率单元127的励磁电流输出，所述励磁功率单元127与所述发电机111连接，向所述发电机111提供励磁电流。

其中励磁调节器126控制所述励磁功率单元127根据电压调节参数，调整发电机的励磁电流，从而调整发电机的输出电压属于现有技术，在本实用新型实施例中对该过程不进行赘述。

如图5所示，为了实现频率和相位的调节，所述变配电系统12还包括：调速器128；

所述调速器128分别与所述自动同期装置121及所述发电机111连接，用于接收所述自动同期装置121发送的频率调节参数，并控制所述发电机111的频率输出。

所述调速器128分别与所述自动同期装置121及所述发电机111连接，当所述自动同期装置121确定调整参数后，向所述调速器128发送频率调节参数，并由所述调速器128控制所述发电机111的频率输出，从而调节发电机输出的频率和相位。

实施例5：

在上述各实施例的基础上，为了计量发电机输送到电网的电量，在本实用新型实施例中，如图6所示，所述变配电系统12还包括：第二电能计量装置129；

所述第二电能计量装置129连接在所述发电机111与所述电网15连接的回路中，用于计量发电机111供给电网15的电量。

实施例6：

在上述各实施例的基础上，为了方便发电机与用电负荷的电压匹配，如图7所示，所述变配电系统12还包括：第三变压器130；

所述第三变压器130连接在所述发电机111向所述用电负荷14供电的回路中，用于根据所述用电负荷14的电压对所述发电机111的电压进行调整。

所述变配电系统12还包括：第二断路器131；

所述第二断路器131连接在所述第三变压器130向所述用电负荷14供电的回路中，用于闭合或断开所述第三变压器130与所述用电负荷14的连接。

当用电侧或者发电机出现故障时，为了方便检修，设置有第二断路器，通过闭合和断开该第二断路器实现发电机与用电负荷的连接。

实施例7：

在上述各实施例的基础上，如图8所示，所述热电联供系统11包括：第一发电机1111、压气机112、燃烧室113、透平机114、余热锅炉115、蒸汽轮机116、第二发电机1112、分气缸117和汽水换热器118；

所述压气机112与所述燃烧室113及所述透平机114连接；

所述透平机114分别与所述压气机112、所述燃烧室113、所述第一发电机1111和所述余热锅炉115连接；

余热锅炉115的输入端与所述透平机114连接，输出端分别连接所述蒸汽轮机116和分气缸117连接；

所述蒸汽轮机116的输入端与所述余热锅炉115连接，输出端和所述第二发电机1112连接；

所述分气缸117的输入端与所述余热锅炉115连接，所述分气缸117输出的蒸汽传出给所述汽水换热器118和为用户端的供暖设备提供蒸汽。

具体的，所述热电联供系统11包括第一发电机1111、压气机112、燃烧室113、透平机114、余热锅炉115、蒸汽轮机116、第二发电机1112、分气缸117和汽水换热器118；所述压气机112与所述燃烧室113连接，当空气进入所述压气机112时，被压缩成较高压力和温度的压缩空气，所述压气机112将压缩空气送进燃烧室113。

所述燃烧室113使压气机112送来的压缩空气与进入燃烧室的天然气混合、燃烧，形成高温、高压、高速的燃气流。所述透平机114分别与所述压气机112、所述燃烧室113连接，所述压气机112的压缩空气进入所述透平机114，可以推动所述透平机114旋转，所述燃烧室113的燃气流也可以进入所述透平机114，推动所述透平机114旋转，输出机械功。

所述透平机114与所述第一发电机1111连接，当所述透平机114旋转时，带动所述第一发电机1111发电。所述透平机114在带动所述第一发电机1111发电的同时，因为所述透平机114还与所述余热锅炉115的输入端连接，所述余热锅炉115用于收集所述透平机114排出的大量的带有热量的530摄氏度的高温烟气。所述蒸汽轮机116的输入端与所述余热锅炉115连接，输出端和所述第二发电机1112连接，所述透平机114排出的大量高温烟气经过所述余热锅炉115产生一定压力的饱和蒸汽，利用饱和蒸汽推动所述蒸汽轮机116旋转，输出机械功，带动所述第二发电机1112发电。所述分气缸117的输入端与所述余热锅炉115连接，所述分气缸117输出的饱和蒸汽传出给所述汽水换热器118和为用户端的供暖设备提供饱和蒸汽，饱和蒸汽通过加热所述汽水换热器118内的冷水，为用户端提供生活热水。

所述热电联供系统11还包括：连接在所述余热锅炉115输出端的调节阀119；

所述调节阀119的第一输出端与所述蒸汽轮机116连接，第二输出端与所述分气缸117连接。

具体的，所述热电联供系统11还包括连接在所述余热锅炉115输出端的调节阀119。所述调节阀119的第一输出端与所述蒸汽轮机116连接，第二输出端与所述分气缸117连接，用于控制所述余热锅炉115产生的饱和蒸汽的分配调节，当冬季时，所述调节阀119主要为用户端的供暖设备分配饱和蒸汽，兼顾所述用电负荷14的饱和蒸汽需求，即饱和蒸汽主要分配给所述分气缸117，兼顾分配给所述蒸汽轮机116，当夏季时，所述调节阀119主要为用电负荷14分配饱和蒸汽，兼顾用户端的供暖设备的饱和蒸汽需求，即饱和蒸汽主要分配给所述蒸汽轮机116，兼顾分配给所述分气缸117。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。