小水储直流组群发电系统及其方法与流程

1.本技术请求保护一种小水电技术，尤其涉及一种小水储直流组群发电系统。本技术还涉及一种小水储直流组群发电方法。


背景技术：

2.小水电和大中型水电站一样，都是水力发电，但它不是小型化的大水电。小水电本身具有一系列特点，如:分散性，即单站容量不大，但其资源到处存在；对生态环境负影响很小；简单性，即技术是成熟的，无须复杂昂贵的技术；当地化，即当地群众能够参与建设，并可尽量使用当地材料建设；标准化，即较易于实现设计标准化和机电设备标准化，以降低造价、缩短工期。小水电的规划、设计、施工、设备制造和运行管理要适应这些特点，方能达到技术先进、运行可靠、投资经济和成本低廉。
3.随着社会主义建设事业的发展，小水电发展较快。当前，地方小电网的电压等级增至35kv，开始向工农业生产供电，平均每年新增装机58万kw。1979年一年新增小水电装机112万kw。到80年代，小型水力发电设备制造厂已有近百家，年生产能力达到100万kw。同时自动化水平也在不断提高。小水电的装机容量按国家计委规定，扩大至25000kw。一些地区开始用110kv高压线路联成该地区的地方电网，实行分级管理，互通有无，调剂余缺。至1987年底，全国小水电共有63254座，装机容量1110万kw，占全国水力发电总装机容量的1/3；1987年发电290亿kw
·
h，年利用小时2.744h，比1980年增加700h。在小水电中，500kw以上的骨干电站共有4585座，其装机容量占2/3以上，发电量占80％以上，在地方电网内担负着重要作用。
4.但是，我国的中小型水电站自身存在着个体分散、点多面广、自我管理能力比较差的弱点。同时，基于交流电的电网系统，涉及到相位、频率、变压、隔离等一系列的高级控制，其管理的核心是稳定，同时响应负荷侧的不稳定，因此接入电源更需要稳定，至少是可预测的稳定输入，而这些恰恰是小型水电站的问题所在。


技术实现要素：

5.为了解决上述背景技术中提到的技术问题，本技术提供一种小水储直流组群发电系统。本技术还涉及一种小水储直流组群发电方法。
6.本技术提供一种小水储直流组群发电系统，包括：
7.直流发电模块，包括多个直流发电机，每个所述直流发电机单独将水流的机械能转化为直流电能；
8.直流联储模块，包括多个直流储能单元，用于将所述直流电能进行存储，以及根据第一预设条件进行将所述直流电能进行平滑输出；整个系统中储能模块是关键技术。
9.组网管理模块，用于连接多个所述直流发电机和所述直流储能单元，同时将多个所述直流储能单元中的电能进行交换；
10.电力并网模块，用于输出所述直流电能和将所述直流电能进行逆变后并入电网。
11.可选的，所述组网管理模块包括：矩波传输单元，包括第一矩波发生器和第二矩波发生器；
12.所述第一矩波发生器连接电能输出的直流储能单元，将所述直流电能转换为高频脉冲并传输到所述第二矩波发生器；
13.所述第二矩波发生器连接输入所述直流电能的直流储能单元，接收所述高频脉冲并转换为直流电能存储到所述直流储能单元。
14.可选的，所述第一矩波发生器和第二矩波发生器之间的距离是10公里以内。
15.可选的，所述直流联储模块包括化学储能装置。
16.可选的，所述电力并网模块包括半导体开关，半导体开关可以进行单向防反隔离管理，该半导体开关例如igbt等功率开关管。
17.本技术还提供一种小水储直流组群发电方法，包括：
18.设置多个直流发电机，每个所述直流发电机单独将水流的机械能转化为直流电能；
19.设置多个直流储能单元，用于将所述直流电能进行存储，以及根据第一预设条件进行将所述直流电能进行平滑输出；
20.连接多个所述直流发电机和所述直流储能单元，同时将多个所述直流储能单元中的电能进行交换；
21.输出所述直流电能和将所述直流电能进行逆变后并入电网。
22.可选的，所述同时将多个所述直流储能单元中的电能进行交换包括：
23.设置矩波传输单元，包括第一矩波发生器和第二矩波发生器；
24.所述第一矩波发生器连接电能输出的直流储能单元，将所述直流电能转换为高频脉冲并传输到所述第二矩波发生器；
25.所述第二矩波发生器连接输入所述直流电能的直流储能单元，接收所述高频脉冲并转换为直流电能存储到所述直流储能单元。
26.可选的，所述第一矩波发生器和第二矩波发生器之间的距离是10公里以内。
27.可选的，所述直流储能单元包括化学储能装置。
28.可选的，所述直流电能进行逆变后并入电网采用半导体开关。
29.本技术相较于现有技术的优点是：
30.本技术提供一种小水储直流组群发电系统，包括：直流发电模块，包括多个直流发电机，每个所述直流发电机单独将水流的机械能转化为直流电能；直流联储模块，包括多个直流储能单元，用于将所述直流电能进行存储，以及根据第一预设条件进行将所述直流电能进行输出；组网管理模块，用于连接多个所述直流发电机和所述直流储能单元，同时将多个所述直流储能单元中的电能进行交换；电力并网模块，用于输出所述直流电能和将所述直流电能进行逆变后并入电网。本技术通过并网管理和电能储能，在电能利用不足时进行电能存储，在需要时进行电能输出，实现了小水电的稳定电能输出。
附图说明
31.图1是本技术中小水储直流组群发电系统示意图。
32.图2是本技术中载波传输装置示意图。
33.图3是本技术中小水储直流组群发电方法流程图。
具体实施方式
34.以下内容均是为了详细说明本技术要保护的技术方案所提供的具体实施过程的示例，但是本技术还可以采用不同于此的描述的其他方式实施，本领域技术人员可以在本技术构思的指引下，采用不同的技术手段实现本技术，因此本技术不受下面具体实施例的限制。
35.实施例1：
36.本技术提供一种小水储直流组群发电系统，包括：直流发电模块，包括多个直流发电机，每个所述直流发电机单独将水流的机械能转化为直流电能；直流联储模块，包括多个直流储能单元，用于将所述直流电能进行存储，以及根据第一预设条件进行将所述直流电能进行输出；组网管理模块，用于连接多个所述直流发电机和所述直流储能单元，同时将多个所述直流储能单元中的电能进行交换；电力并网模块，用于输出所述直流电能和将所述直流电能进行逆变后并入电网。本技术通过并网管理和电能储能，在电能利用不足时进行电能存储，在需要时进行电能输出，实现了小水电的稳定电能输出。
37.图1是本技术中小水储直流组群发电系统示意图。
38.请参照图1所示，所述小水储直流组群发电系统包括直流发电模块101、直流联储模块102、组网管理模块103和电力并网模块104。所述直流发电模块101包括多个直流发电机1011，每个所述直流发电机1011都是单独发电的。
39.所述直流发电机1011可以布置在不同的区域，例如在一段具有符合条件的落差的河流上，按照预设的落差间隔布置多台直流发电机1011进行直流发电，将水流的机械能转换为电能。
40.所述直流发电机1011还可以布置在一个固定区域内多条河流的同海拔高度，既不同河流的相同海拔处。另外所述直流发电机1011还包括：风能发电机，太阳能发电机机等。
41.具体的，所述直流发电机是一个发电源，所述发电员可以是任意的小电源，所述发电源在预设的范围区域内。
42.每一个所述直流发电机1011连接到直流联储模块102，其中所述直流联储模块102中对应于每个所述直流发电机设置有专属的直流储能单元1021，因此所述直流联储模块102中包含有多个所述直流储能单元1021。
43.所述直流储能单元1021可以是化学储能装置，优选为锂电池组，用于存储所述直流发电机1011发出的直流电能。
44.各个所述直流储能单元1021之间是连接的，可以进行相互之间电能收发和统一管理。优选的，所述连接可以实现通过高频矩波专线传输电能的。
45.所述组网管理模块103用于对所述直流储能单元1021之间电能的转移进行控制，包括用于连接多个所述直流发电机1011和所述直流储能单元1021，同时将多个所述直流储能单元1021中的电能进行交换。
46.图2是本技术中矩波传输示意图。
47.请参照图2所示，所述组网管理模块103中包含有矩波传输单元，以实现通过高频矩波专线传输电能。所述组网管理模块包括矩波传输单元，所述矩波传输单元至少包含有
第一矩波发生器1022和第二矩波发生器1023。所述第一矩波发生器1022连接电能输出端的直流储能单元1021，可以理解的是，当一个所述直流储能单元1021在输出电能时，该直流储能单元1021连接的矩波发生器既为第一矩波发生器1022。
48.所述第一矩波发生器1022将所述直流储能单元1021发出的电能进行就行矩波发生，传输给第二矩波发生器1023。
49.所述第二矩波发生器1023连接接收电能的直流储能单元1021，可以理解为当一个直流储能单元1021在接收其他直流储能单元1021的电能时，即可将于所述直流储能单元1021连接矩波发生器视为第二矩波发生器1023。
50.所述第二矩波发生器1023在接收到所述第一矩波发生器1022发生的矩波后，将所述矩波转换为直流电源存储到直流储能单元1021中。
51.优选的，本技术中所述第一矩波发生器1022和第二矩波发生器1023之间的距离小于10公里。
52.电力并网模块104，用于输出所述直流电能和将所述直流电能进行逆变后并入电网。优选的，所述电网并联模块104的主要功能组件包括：半导体开关制成的逆变器。压缩式电力并网模块104接收所述直流联储模块102存储的电能，并将直流电能转换为交流电能并入电网。
53.本技术中，所述电力并网模块104连接所述直流联储模块102和直流发电模块101，在具体的电能发送过程中，所述电力并网模块104优先从所述直流发电模101块进行电能获取，并进行并网转换，将直流电能并入电网。
54.所述电网根据负载端的需求进行电能获取，当所述负载端所需求的电能小于所述直流发电模块101的电能，则所述直流发电模块101将多余电能存储到所述直流联储模块102中，当所述负载需求的电能大于所述直流发电模块101提供的电能时，这从所述直流联储模块102中获取电能进行并网。
55.通过上述设置，所述小水电可以实现电能稳定输出。
56.实施例2：
57.本实施例以上叶水库为例进行说明，库区周边100公里内大约分布了100多座小型水库，普遍规模较小。
58.将每个小型水库的发电装置设置为直流发电机1011进行发电，通过直流联储模块102、组网管理模块103、电力并网模块104进行组网通过实现稳定并网。通过分期施工，逐渐增加发电设施，建设以矩波传输，35kv载波传输，逐渐实现群管理，建成的传统小型水利发电设施聚少成多，相当于中大型水力发电的组网综合发电系统。
59.该水库常年日流水量每小时800方，比较稳定，平均落差约700米，顶层库量50万方。本技术可以采用分级储水发电，再通过直流联储模块102进行功率集中。
60.对于700米的落差，可以平均每100米计算冲击发电，可分为7级发电。按照800方/小时计算，平均每方落差动能如以下公式所示：
61.ep＝mgh＝1000*9.8*100＝980000j＝0.27222kwh
62.每小时可获得800*0.27222＝217.776kwh。折算发电效率80％，即约176kwh。7级全程总装机当量至少176*7＝1232千瓦。
63.设附近同等当量水库20座组，平均每个5000kw，即可达到10万kw。属于小型优质发
电站。
64.具体实施方式如下：
65.第一步：实现1公里以内储能站的直流组网，将分级落差的发电系统及联。
66.第二步：实现20公里的直流组网，完成2～3个水库之间的功率组联。
67.第三步：通过载波传输或交流并网，实现50公里内能量阶梯传递，最终完成方圆百公里内所有的小水库发电设施集中管理。
68.本技术还提供一种小水储直流组群发电方法，用于执行上述小水储直流组群发电系统。
69.图3是本技术中小水储直流组群发电方法流程图
70.请参照图3所述，s301设置多个直流发电机，每个所述直流发电机单独将水流的机械能转化为直流电能。
71.所述直流发电模块101包括多个直流发电机1011，每个所述直流发电机1011都是单独发电的。
72.所述直流发电机1011可以布置在不同的区域，例如在一段具有符合条件的落差的河流上，按照预设的落差间隔布置多台直流发电机1011进行直流发电，将水流的机械能转换为电能。
73.所述直流发电机1011还可以布置在一个固定区域内多条河流的同海拔高度，既不同河流的相同海拔处。另外所述直流发电机1011还包括：风能发电机，太阳能发电机机等。
74.具体的，所述直流发电机是一个发电源，所述发电员可以是任意的小电源，所述发电源在预设的范围区域内。
75.s302设置多个直流储能单元，用于将所述直流电能进行存储，以及根据第一预设条件进行将所述直流电能进行输出。
76.每一个所述直流发电机1011连接到直流联储模块102，其中所述直流联储模块102中对应于每个所述直流发电机设置有专属的直流储能单元1021，因此所述直流联储模块102中包含有多个所述直流储能单元1021。
77.所述直流储能单元1021可以是化学储能装置，优选为锂电池组，用于存储所述直流发电机1011发出的直流电能。
78.各个所述直流储能单元1021之间是连接的，可以进行相互之间电能收发和统一管理。优选的，所述连接可以实现通过高频矩波专线传输电能的。
79.s303连接多个所述直流发电机和所述直流储能单元，同时将多个所述直流储能单元中的电能进行交换。
80.所述组网管理模块103用于对所述直流储能单元1021之间电能的转移进行控制，包括用于连接多个所述直流发电机1011和所述直流储能单元1021，同时将多个所述直流储能单元1021中的电能进行交换。
81.图2是本技术中矩波传输示意图。
82.请参照图2所示，所述组网管理模块103中包含有矩波传输单元，以实现通过高频矩波专线传输电能。所述组网管理模块包括矩波传输单元，所述矩波传输单元至少包含有第一矩波发生器1022和第二矩波发生器1023。所述第一矩波发生器1022连接电能输出端的直流储能单元1021，可以理解的是，当一个所述直流储能单元1021在输出电能时，该直流储
能单元1021连接的矩波发生器既为第一矩波发生器1022。
83.所述第一矩波发生器1022将所述直流储能单元1021发出的电能进行就行矩波发生，传输给第二矩波发生器1023。
84.所述第二矩波发生器1023连接接收电能的直流储能单元1021，可以理解为当一个直流储能单元1021在接收其他直流储能单元1021的电能时，即可将于所述直流储能单元1021连接矩波发生器视为第二矩波发生器1023。
85.所述第二矩波发生器1023在接收到所述第一矩波发生器1022发生的矩波后，将所述矩波转换为直流电源存储到直流储能单元1021中。
86.优选的，本技术中所述第一矩波发生器1022和第二矩波发生器1023之间的距离小于10公里。
87.s304输出所述直流电能和将所述直流电能进行逆变后并入电网。
88.电力并网模块104，用于输出所述直流电能和将所述直流电能进行逆变后并入电网。优选的，所述电网并联模块104的主要功能组件包括：半导体开关制成的逆变器。压缩式电力并网模块104接收所述直流联储模块102存储的电能，并将直流电能转换为交流电能并入电网。
89.本技术中，所述电力并网模块104连接所述直流联储模块102和直流发电模块101，在具体的电能发送过程中，所述电力并网模块104优先从所述直流发电模101块进行电能获取，并进行并网转换，将直流电能并入电网。
90.所述电网根据负载端的需求进行电能获取，当所述负载端所需求的电能小于所述直流发电模块101的电能，则所述直流发电模块101将多余电能存储到所述直流联储模块102中，当所述负载需求的电能大于所述直流发电模块101提供的电能时，这从所述直流联储模块102中获取电能进行并网。
91.通过上述设置，所述小水电可以实现电能稳定输出。