一种智能模块化微电网单元的制作方法

[0001]
本实用新型涉及一种智能模块化微电网单元，属于微电网设备技术领域。


背景技术：

[0002]
对于需要经常移动位置、远离供电网络的野外作业和孤岛等用电场景，架设输电线路的成本较高、耗时较长、经济性和时效性很差；目前普遍使用的柴油发电机噪音较大、存在尾气污染，且对油料储备有很强依赖，随着现代用电设备、用电功率的增加，一旦油料补给不足，电力保障存在巨大风险。
[0003]
随着技术的发展，新能源发电设备的能量密度和可靠性有了较大提升，较大功率的移动式智能微电网应运而生，为野外和孤岛长期供电提供了一整套解决方案。模块化式智能微电网采用可扩展的分布式结构，将光伏发电、电池储能、柴油发电、市电电网在微电网协调控制系统的调度下统一为一个整体，且具备灵活多变的配置方式以满足不同的工况需求。既能满足特定工况下对噪声、热辐射的严格要求，又能响应十kw级到百kw级的功率需求。
[0004]
通过完全自主知识产权的能量协调控制系统调配，模块化式微电网系统可以在满足供电要求的前提下提高新能源的使用比例，降低柴油的消耗。光伏方舱创造性地使用滑轮、飞轮抽拉机构，配以光伏板组件展开、折叠、运动件布线等设计，可以实现新能源发电部件的快速接入，且便于运输。先进的能量管理系统为模块化微电网提供了高可靠性保障：由传统单点供电变为网络供电，通过通信总线与电源母线将各微电网电源并接起来，可以保证任何一个或多个子微网电源破坏时，微电网系统在极短时间内自动恢复供电。
[0005]
中国专利文献cn207039189u提供了《一种野外机动型智能移动微电网供电系统》，该系统采用柴发、光伏、蓄电池、市电四个模块，通过直流母线与交流母线实现对负载的供电，但是该系统只提出了一种架构设想，且微电网系统先建立电压时市电无法继续接入，此外该实用新型中并未见具体的结构实施方案。
[0006]
鉴于对野外孤岛等供电需求的增加以及模块化微电网方面的研究较少，因此，有必要设计一种智能模块化微电网单元，以解决目前野外、孤岛等不方便接入市电电网地区采用柴油发电机供电的供电方式单一、供电保障风险大的技术问题。


技术实现要素：

[0007]
本实用新型的目的在于，克服目前野外、孤岛等不方便接入市电电网地区采用柴油发电机供电的供电方式单一、供电保障风险大的技术问题，提供一种智能模块化微电网单元。该微电网基本单元包括电站方舱、网络方舱、光伏方舱和储能方舱四部分，四个方舱可联舱拼接成标准集装箱，方便运输。微电网系统采用即插即用的免维护方式。
[0008]
本实用新型采用如下技术方案：一种智能模块化微电网单元，包括：用于输出电能的电站方舱，用于容纳配件设备的网络方舱，通过光伏发电的光伏方舱，用于储存电能的储能方舱；所述电站方舱、所述网络方舱、所述光伏方舱和所述储能方舱共同构成所述微电网
单元。
[0009]
作为一种较佳的实施例，所述电站方舱的前舱端设置有双开门式的方舱前左门、方舱前右门，所述电站方舱的内部设置有由消声器、散热器、风扇、柴油机、发电机、蓄电池、柴发变流器和柴发控制器构成的柴电发电系统，所述柴电发电系统所发出的电能通过所述柴发变流器逆变后输出。
[0010]
作为一种较佳的实施例，所述网络方舱的前舱端设置有双开门式的第一前左舱门、第一前右舱门，所述网络方舱的后舱端设置有双开门式的第一后左舱门、第一后右舱门，所述网络方舱的内部设置上下分布的层板将所述网络方舱划分为收纳配电网所需的配件设备的三个独立空间；所述配件设备包括第一大配电箱、第一小配电箱，所述配件设备通过束缚绑带绑扎固定在所述网络方舱中。
[0011]
作为一种较佳的实施例，所述光伏方舱前舱端设置有双开门式的第二前左舱门、第二前右舱门，所述光伏方舱的后舱端设置有双开门式的第二后左舱门、第二后右舱门，所述光伏方舱的左右两侧的舱壁上分别嵌装有左光伏板、右光伏板，所述光伏方舱内设置有光伏板支架、汇流箱，所述左光伏板和所述右光伏板分别配置在所述光伏板支架上，所述左光伏板和所述右光伏板与所述汇流箱电连接。
[0012]
作为一种较佳的实施例，所述第二前左舱门和所述第二前右舱门、所述第二后左舱门和所述第二后右舱门分别容纳所述光伏板支架从所述光伏方舱中抽出。
[0013]
作为一种较佳的实施例，所述储能方舱的前左侧舱壁设置有左舱门，所述储能方舱的后右侧舱壁设置有右舱门，所述储能方舱的前舱壁内侧设置有调节舱内温度的空调，所述储能方舱的内部设置有光储一体系统，所述储能方舱的舱壁上开设有舱窗。
[0014]
作为一种较佳的实施例，所述光储一体系统包括电池总成、光储一体机，所述光储一体机与所述电池总成相连接，所述光储一体机外接负载端和所述光伏方舱。
[0015]
作为一种较佳的实施例，所述储能方舱的内部还设置有第二小配电箱、第二大配电箱、大电缆卷线盘、小电缆卷线盘、灭火系统，所述光储一体机将所述光伏方舱发的电能对所述电池总成充电，并且将所述电池总成的电能通过所述第二小配电箱和所述第二大配电箱输送给负载端。
[0016]
作为一种较佳的实施例，所述电池总成的上方还设置有协调控制器，所述协调控制器分别与所述电池总成、所述光储一体机相连接。
[0017]
作为一种较佳的实施例，所述电站方舱、所述网络方舱、所述光伏方舱和所述储能方舱按照一定比例拼接成便于运输的标准集装箱；或者所述电站方舱、所述光伏方舱和所述储能方舱按照一定比例拼接成便于运输的标准集装箱。
[0018]
作为一种较佳的实施例，所述电站方舱、所述网络方舱、所述光伏方舱和所述储能方舱共同构成最基本的微电网单元，作为一个“微网单元”使用；多套所述“微网单元”并机叠加使用；所述电站方舱、所述光伏方舱和所述储能方舱经变流器汇总统一为工频电源，通过配电设备组建配电网络，供给负荷。
[0019]
作为一种较佳的实施例，所述电站方舱、所述网络方舱、所述光伏方舱和所述储能方舱的舱顶预留有安装接口，用于布置光伏板或发电玻璃，进一步增加系统的新能源输入；此部分涉及的光伏板、支架等物料均事先放置于网络方舱内；所发电能接入汇流箱。
[0020]
作为一种较佳的实施例，所述光储一体系统采用模块化拆分设计使所述微电网单
元形成不同容量、制式的小电源；所述光储一体系统采用容纳不同功率、容量冗余及热插拔设计，可以抽出使用，用完后放回充电，适用不同种类电源需求。
[0021]
作为一种较佳的实施例，所述微电网单元通过对接口、模式的扩充，所述微电网单元能转化为航空地面保障电源。
[0022]
本实用新型所达到的有益效果：第一，本实用新型提供了一整套智能模块化微电网解决方案，具有高环境适应性的模块化微电网系统在没有外部物资支持的条件下可以在短时间内对指定区域供电；第二，本实用新型的微电网单元配备的光伏方舱对野外、孤岛等市电电网未覆盖区域提供长期供电，配备的柴油发电机提供功率补充，增强了系统的供电可靠性；第三，本实用新型在架设输电线路不便的地区可以显著降低用电的经济成本和时间成本，灵活的集装箱运输方式使微电网具有极高的机动性，同时也降低了传统柴油发电机对油料的高度依赖，减少了使用时的噪声、红外辐射和环境污染；第四，本实用新型应用灵活多变的系统配置方案可以提供不同功率等级的模块化微电网，满足不同使用工况；第五，本实用新型储能电池部分采用先进的模块化拆分设计理念让微电网可以形成不同容量、制式的小电源，储能电池系统功率、容量冗余及热插拔设计，可以抽出使用，用完后放回充电，适应各类特种电源需求或单人使用；第六，本实用新型通过多个微电网系统的并联形成微电网群，可以有效拓展系统容量；第七，本实用新型通过对接口、模式的扩充，辅以合适的结构改造，微电网可以转化为航空地面保障电源等；第八，本实用新型的储能方舱保留了市电模块，微电网单元既可以接入市电，也可以脱离市电独立运行；在市电电网覆盖范围内使用微单网单元时，控制系统调度市电对储能系统进行充电，一旦监测到市电断电立即自动切断市电的连接。
附图说明
[0023]
图1是本实用新型的优选实施例的结构示意图。
[0024]
图2是本实用新型在方舱舱顶增加安装光伏组件方式1的示意图。
[0025]
图3是本实用新型在方舱舱顶增加安装光伏组件方式2的示意图。
[0026]
图中标记的含义：1-电站方舱；2-网络方舱；3-光伏方舱；4-储能方舱；11-方舱前左门； 12-方舱前右门；13-消声器；14-散热器；15-风扇；16-柴油机；17-发电机；18-蓄电池；19
-ꢀ
柴发变流器；110-柴发控制器；21-第一前左舱门；22-第一前右舱门；23-第一大配电箱；24
-ꢀ
层板；25-第一小配电箱；26-第一后左舱门；27-第一后右舱门；28-束缚绑带；31-第二前左舱门；32-第二前右舱门；33-左光伏板；34-第二后左舱门；35-汇流箱；36-舱门手柄；37
-ꢀ
第二后右舱门；38-右光伏板；39-光伏板支架；41-空调；42-灭火系统；43-电池总成；44
-ꢀ
右舱门；45-协调控制器；46-小电缆卷线盘；47-第二小配电箱；48-大电缆卷线盘；49-第二大配电箱；410-光储一体机；411-舱窗；412-左舱门。
具体实施方式
[0027]
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
[0028]
实施例1：如图1所示，本实用新型公开了一种智能模块化微电网单元，该微电网单元包括电站方舱1、网络方舱2、光伏方舱3、储能方舱4四部分组成，以上所述四个方舱可组
成最基本的微电网单元，作为一个“微网单元”使用；也可并机叠加使用。光伏、储能、柴油机发电机等经变流器汇总统一为工频电源，通过配电箱、电缆卷线盘等设备组建配电网络，供给负荷。
[0029]
电站方舱1包括一整套完备的柴电发电系统，电站方舱1设置方舱前左门11、方舱前右门12双开门形式，内部主要包括：消声器13、散热器14、风扇15、柴油机16、发电机17、蓄电池18、柴发变流器19、柴发控制器110等部件；为便于观察柴发控制器的运行参数以及考虑到野外安全防护的需求，将柴发控制器110内嵌在舱壁上，柴发控制器110与外部环境之间设有透明观察窗；柴油机废气通过舱体上部开设的天窗排出，天窗带有自动开关机构，当柴油机启机时自动开启，柴油机关机后自动关闭；为降低柴油机的噪声，电站方舱采用标准集装箱式低噪声箱体。
[0030]
网络方舱2收纳该系统所需的配件设备，网络方舱2设置第一前左舱门21、第一前右舱门22、第一后左舱门26、第一后右舱门27双开门形式，四扇舱门开启角度均大于180
°
，方便舱内配件设备的进出；网络方舱内2上下设置两层层板24将网络方舱2划分为三个独立空间，各自空间用于收纳该配电网所需的配件设备，考虑到模块化微电网野外运输的特殊路况，层板24上配有束缚绑带28用于固定舱内配件设备，保证运输安全。
[0031]
光伏方舱3包括完备的光伏发电设备，光伏方舱3设置第二前左舱门31、第二前右舱门 32、第二后左舱门34、第二后右舱门37双开门形式，门上带有防风钩，舱门打开后与即舱体固定，防止舱门晃动损坏展开的光伏板；光伏方舱3左右舱壁上各嵌装左光伏板33、右光伏板38，左右光伏板分别向两侧展开；舱内设有光伏板支架39和汇流箱35，其中光伏板支架39可从光伏方舱3前、后舱门方向分多级抽出，每级光伏板支架39都设有左右两块光伏板，在光伏板支架39抽出后可向左右两侧展开；光伏板发出的电能汇流至汇流箱35后传送至储能方舱4。
[0032]
储能方舱4包括完备的光储一体系统以及微电网协调控制系统，储能方舱4设置左舱门 412与右舱门44供人员进出与设备安装，前舱壁设有空调41用于调节舱内温度；储能方舱内主要设备包括锂材质的电池总成43、协调控制器45、光储一体机410以及第二大配电箱 49、第二小配电箱47、大电缆卷线盘48、小电缆卷线盘46；电池总成43采用先进的模块化拆分设计理念，包含的储能电池可以方便快速地在电池架上安装与拆卸，且电池包数量冗余，重量、尺寸方便单人配带及使用；当单个电池包充满电时，可以抽出，用完后再放回充电即可；电池模块可以形成不同容量、制式的小电源，适应各类特种电源需求；通过嵌装在舱壁上的可上下翻折的舱窗411可以及时查看光储一体机410等设备的工况；储能方舱4内的配有自动气体灭火系统42以满足消防安全需要。
[0033]
如图2和图3所示，在现有4种方舱的舱顶预留有安装接口，可用于布置光伏板或发电玻璃，进一步增加系统的新能源输入；此部分涉及的光伏板、支架等物料均事先放置于网络方舱内；该方案具有现场改造难度低、并联成组与接入组网方便、造型美观等优点，且易于保证每串组件电流和电压的均衡性、一致性，所发电能接入汇流箱35。
[0034]
本实用新型的微电网单元通过对接口、模式的扩充，辅以合适的结构改造，微电网可以转化为航空地面保障电源等。
[0035]
需要说明的是电站方舱1包含一整套柴油发电设备，柴油发电机可根据实际供电需求启动或关闭；单套系统使用时，电站方舱对外接口采用一根动力电缆和一根信号电缆，
配备的航插可以实现快速的插接与拆卸；多套并机时，有第2根信号电缆互连，作为并机时的信号线。
[0036]
储能方舱4保留了市电模块，本实用新型的微电网单元既可以接入市电，也可以脱离市电独立运行，提高了工作可靠性；在市电电网覆盖范围内使用微单网系统时，控制系统调度市电对储能系统进行充电，一旦监测到市电断电立即自动切断市电的连接。
[0037]
所述的并联功能指的是具备相同或不同功率等级间并联功能，最少并联单元不少于两组。
[0038]
所述的微电网单元包括电站方舱、网络方舱、光伏方舱和储能方舱四部分，四个方舱可拼接成标准集装箱，以方便运输；或者可以取消网络方舱，比如使用1台电站方舱、2台光伏方舱和1台储能方舱作为一个子单元运输，各方舱之间不一定是1:1的数量关系。
[0039]
所述的一个光伏方舱为一路总的输出，储能方舱含有2个及以上的光伏方舱接口，预留光伏接口既可以连接增配的光伏方舱也可以连接野外宿营集装箱上配备的光伏发电玻璃。
[0040]
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。