一种高原型风光柴储一体化能源保障系统的制作方法

1.本发明属于高原地区能源保障技术领域，具体涉及一种高原型风光柴储一体化能源保障系统。


背景技术：

2.在高原地区，由于用电负荷分散，且距离大型发电厂距离较远，加上野外的输电网架线成本高、难度大、建设周期长，移动式能源保障系统是比较合理的供电方法。此外，频繁迁徙的牧民、野外工程施工、野外勘探考察、边防营地、通信基站、军队作战演习等用电场景，都需要安全稳定、移动灵活的供电保障，为满足多场景的用电需求，需要发明一种多能源一体化的能源保障系统。
3.在高原地区，风能、太阳能资源丰富，建设风力发电站和太阳能发电站，可以有效解决高原地区的能源保障问题。但是，风能和太阳能资源具有间歇性和昼夜性，为了提高供电质量和可靠性，需要增加柴油发电系统，形成风光柴储一体化能源保障系统，以确保对用户和重要负荷的可靠、稳定和不间断供电。此外，移动式能源保障系统具有轻便、机动灵活、离网供电等特点，在随车供电、应急保障、灾害抢险、工程施工、军队野外作战等领域，具有重要的应用价值。


技术实现要素：

4.为克服上述现有技术的不足，本发明提出一种电网连续运行仿真断面的生成方法，包括：发电系统、储能系统和能量管理系统；
5.所述发电系统包括风力发电系统、光伏发电系统和柴油发电系统，通过所述发电系统将电量存储至储能系统中；
6.所述发电系统通过电力线连接至能量管理系统，所述储能系统通过通讯线连接至能量管理系统；
7.所述能量管理系统，用于对所述发电系统和储能系统进行能量检测，以及根据环境控制所述发电系统和储能系统的供电模式。
8.优选的，所述风力发电系统为固定式电站，由固定式风力发电装置组建；
9.所述光伏发电系统和柴油发电系统为移动式电站，用于实现移动式供电。
10.优选的，所述储能系统包括：储能电池、bms和储能双向变流器；
11.所述储能电池用于存储电量并输出直流电；
12.所述bms用于储能系统的数据处理、监测控制，同时和后台监控系统实现通信；
13.所述储能双向变流器用于接收发电系统的输入电流，也用于将储能电池输出的直流电转换为交流电，对负载进行供电。
14.优选的，所述供电模式包括：独立供电模式、级联供电模式、紧急供电模式、接入市电模式和三级负荷供电方式。
15.优选的，所述独立供电模式包括：光伏独立供电模式、储能独立供电模式和柴油发
电系统独立供电模式；
16.当附近没有风力发电设施，且当地光照资源充足时，所述能量管理系统采用光伏独立供电模式，通过光伏发电系统输出电流，实现对负载进行供电；
17.当光伏发电系统无法工作时，所述能量管理系统采用储能独立供电模式，储能电池进入放电模式，对负载进行供电；
18.当光伏发电系统无法工作，且储能系统电量不足时，所述能量管理系统采用柴油发电系统独立供电模式，柴油发电系统运行输出电流，对负载进行供电。
19.优选的，所述级联供电模式，包括：风光互补供电模式、光伏和储能级联供电模式和光伏、柴发和储能级联供电模式；
20.当临近风力发电设施，且当地光照资源充足时，所述能量管理系统采用风光互补供电模式，风力发电系统接入光伏发电系统，所述光伏发电系统控制风力发电系统进行交流输出，对负载进行供电；
21.当光照资源有限，且光伏不足以满足负载用电需求时，所述能量管理系统采用光伏和储能级联供电模式，光伏发电系统连入储能系统，由储能系统控制光伏发电系统的交流输出，由储能系统接入负载进行供电；
22.当光照资源有限，且光伏和储能无法满足负载用电需求时，所述能量管理系统采用光伏、柴发和储能级联供电模式，光伏发电系统和柴油发电系统同时连入储能系统，由储能系统控制光伏发电系统和柴油发电系统的交流输出，由储能系统接入负载进行供电。
23.优选的，所述紧急供电模式，具体用于：
24.当光伏发电系统、储能系统和柴油发电系统均不能工作时，光伏发电系统中的储能电池实现紧急带载功能，独立为紧急负荷短时间供电。
25.优选的，所述接入市电模式，具体用于：
26.当有市电时，储能系统和光伏发电系统均可接入市电，由市电给储能系统的电池和光伏发电系统进行充电。
27.优选的，所述三级负荷供电方式包括：
28.将负荷根据供电优先级分为敏感负荷、一般负荷和非重要负荷；
29.根据优先级判断值的不同，切除对应调节供电优先级的负荷；
30.所述优先级判断值包括供电最大功率输出和储能电池soc值。
31.优选的，根据供电最大功率输出的不同，切除对应调节供电优先级的负荷，包括：
32.当光伏发电系统、柴油发电系统、储能系统同时按照最大功率输出，不能满足负荷消耗功率时，切除非重要负荷，保留一般负荷和敏感负荷；
33.若切除非重要负荷后，还不能满足负荷消耗功率，切除一般负荷，保留敏感负荷。
34.优选的，根据储能电池soc值的不同，切除对应调节供电优先级的负荷，包括：
35.当储能系统中的储能电池的soc值小于第一阈值时，切除非重要负荷，保留一般负荷和敏感负荷；
36.当储能系统中的储能电池的soc值小于第二阈值时，切除一般负荷，保留敏感负荷；
37.其中，所述第一阈值大于第二阈值。
38.与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：
39.本发明提供了一种高原型风光柴储一体化能源保障系统，包括：发电系统、储能系统和能量管理系统；所述发电系统包括风力发电系统、光伏发电系统和柴油发电系统，通过所述发电系统将电量存储至储能系统中；所述发电系统通过电力线连接至能量管理系统，所述储能系统通过通讯线连接至能量管理系统；所述能量管理系统，用于对所述发电系统和储能系统进行能量检测，以及根据环境控制所述发电系统和储能系统的供电模式；本发明通过利用太阳能、风能互补发电，同时联合柴油发电、储能电池系统，可实现独立供电模式、级联供电模式、紧急供电模式和接入市电模式，能为高原地区的用电负载进行稳定供电，有效解决了高原地区频繁迁徙的牧民、野外工程施工、野外勘探考察、边防营地、通信基站、军队作战演习等用电场景的供电问题。
附图说明
40.图1为本发明提供的高原型风光柴储一体化能源保障系统示意图；
41.图2为本发明提供的30kw高原型风光柴储一体化能源保障系统示意图；
42.图3为本发明提供的75kw高原型风光柴储一体化能源保障系统示意图。
具体实施方式
43.下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
44.实施例1：
45.如图1所示，本发明提供的一种高原型风光柴储一体化能源保障系统，包括：发电系统、储能系统和能量管理系统；
46.所述发电系统包括风力发电系统、光伏发电系统和柴油发电系统，通过所述发电系统将电量存储至储能系统中；
47.所述发电系统通过电力线连接至能量管理系统，所述储能系统通过通讯线连接至能量管理系统；
48.所述能量管理系统，用于对所述发电系统和储能系统进行能量检测，以及根据环境控制所述发电系统和储能系统的供电模式。
49.具体的，所述风力发电系统为固定式电站，由固定式风力发电装置组建；
50.所述光伏发电系统和柴油发电系统为移动式电站，用于实现移动式供电。
51.可以实现多套风力发电系统并联运行，多套光伏发电系统并联运行，多套柴油发电系统并联运行，多套电池储能系统并联运行，多套风力发电系统与电池储能系统并联运行，多套柴油发电系统与电池储能系统并联运行，多套光伏发电系统与电池储能系统并联运行，多套柴油发电系统、光伏发电系统与电池储能系统并联运行功能。
52.具体的，所述储能系统包括：储能电池、bms和储能双向变流器；
53.所述储能电池用于存储电量并输出直流电；
54.所述bms用于储能系统的数据处理、监测控制，同时和后台监控系统实现通信；
55.所述储能双向变流器用于接收发电系统的输入电流，也用于将储能电池输出的直流电转换为交流电，对负载进行供电。
56.针对高原地区的分布式能源消纳问题和移动式供电需求，本系统通过利用太阳能、风能互补发电，同时联合柴油发电、储能电池系统，实现稳定供电，有效解决了高原地区
频繁迁徙的牧民、野外工程施工、野外勘探考察、边防营地、通信基站、军队作战演习等用电场景的供电问题。
57.具体的，所述供电模式包括：独立供电模式、级联供电模式、紧急供电模式、接入市电模式和三级负荷供电方式。
58.具体的，所述独立供电模式包括：光伏独立供电模式、储能独立供电模式和柴油发电系统独立供电模式；
59.当附近没有风力发电设施，且当地光照资源充足时，所述能量管理系统采用光伏独立供电模式，通过光伏发电系统输出电流，实现对负载进行供电；
60.当光伏发电系统无法工作时，所述能量管理系统采用储能独立供电模式，储能电池进入放电模式，对负载进行供电；
61.当光伏发电系统无法工作，且储能系统电量不足时，所述能量管理系统采用柴油发电系统独立供电模式，柴油发电系统运行输出电流，对负载进行供电。
62.当附近没有风力发电设施，且当地光照资源充足时，本发明高原型风光柴储一体化能源保障系统进入光伏独立供电模式。
63.光伏发电系统中，光伏组件接收太阳光，产生直流电，直流电经由光储一体机和光伏逆变器，转换为交流电。
64.控制单元直接控制系统的运行状态、启停以及功率，根据实时数据做出mppt最大功率输出，实现对负载进行供电。
65.储能独立供电模式：当光伏发电系统无法工作时，系统进入储能独立供电模式。储能电池进入放电模式，输出直流电，经由储能双向变流器转换为交流电，对负载进行供电。电池管理系统(bms)，用于整个系统内电池系统的数据处理、监测控制，同时和后台监控系统实现通信，实现全面的电池信息管理、在线soc诊断、电池组均衡和保护、电池组热管理等功能。
66.柴发独立供电模式：当光伏发电系统无法工作，且储能发电系统电量不足时，系统进入柴发独立供电模式。柴油发动机运行，柴油在发动机舱内进行燃烧，带动直流发电机进行运转，产生直流输出，再经过dc/ac变换模块，转变为交流输出。
67.具体的，所述级联供电模式，包括：风光互补供电模式、光伏和储能级联供电模式和光伏、柴发和储能级联供电模式；
68.当临近风力发电设施，且当地光照资源充足时，所述能量管理系统采用风光互补供电模式，风力发电系统接入光伏发电系统，所述光伏发电系统控制风力发电系统进行交流输出，对负载进行供电；
69.当光照资源有限，且光伏不足以满足负载用电需求时，所述能量管理系统采用光伏和储能级联供电模式，光伏发电系统连入储能系统，由储能系统控制光伏发电系统的交流输出，由储能系统接入负载进行供电；
70.当光照资源有限，且光伏和储能无法满足负载用电需求时，所述能量管理系统采用光伏、柴发和储能级联供电模式，光伏发电系统和柴油发电系统同时连入储能系统，由储能系统控制光伏发电系统和柴油发电系统的交流输出，由储能系统接入负载进行供电。
71.风光互补供电模式：当临近风力发电设施，且当地光照资源充足时，系统进入风光互补供电模式。
72.风力发电系统接入光伏发电系统，光伏发电系统控制单元利用光储一体机，对风力发电系统和光伏发电系统的直流输出进行回流和控制，最终经过逆变器转变为交流输出，对负载进行供电。
73.光伏和储能级联供电模式：当光照资源有限，且光伏不足以满足负载用电需求时，系统进入光伏和储能级联供电模式。光伏发电系统连入储能发电系统，此时由储能发电系统控制光伏发电系统的交流输出，由储能发电系统接入负载进行供电。光伏发电系统与储能系统进行实时通讯，接收储能系统的控制指令，根据储能系统需求调节功率输出，同时根据实时数据进行保护逻辑动作。
74.光伏、柴发和储能级联供电模式：当光照资源有限，且光伏和储能无法满足负载用电需求时，系统进入光伏、柴发和储能级联供电模式。光伏发电系统和柴油发电系统同时连入储能发电系统，此时由储能发电系统控制光伏发电系统和柴油发电系统的交流输出，由储能发电系统接入负载进行供电。光伏发电系统和柴油发电系统需要与储能系统进行通讯，接收储能系统的控制指令，根据储能系统的指令调节功率输出。
75.具体的，所述紧急供电模式，具体用于：
76.当光伏发电系统、储能系统和柴油发电系统均不能工作时，光伏发电系统中的储能电池实现紧急带载功能，独立为紧急负荷短时间供电。
77.具体的，所述接入市电模式，具体用于：
78.当有市电时，储能系统和光伏发电系统均可接入市电，由市电给储能系统的电池和光伏发电系统进行充电。
79.市电给储能发电系统的电池和光伏发电系统的光储一体机进行充电。
80.具体的，所述三级负荷供电方式包括：
81.将负荷根据供电优先级分为敏感负荷、一般负荷和非重要负荷；
82.根据优先级判断值的不同，切除对应调节供电优先级的负荷；
83.所述优先级判断值包括供电最大功率输出和储能电池soc值。
84.具体的，根据供电最大功率输出的不同，切除对应调节供电优先级的负荷，包括：
85.当光伏发电系统、柴油发电系统、储能系统同时按照最大功率输出，不能满足负荷消耗功率时，切除非重要负荷，保留一般负荷和敏感负荷；
86.若切除非重要负荷后，还不能满足负荷消耗功率，切除一般负荷，保留敏感负荷。
87.具体的，根据储能电池soc值的不同，切除对应调节供电优先级的负荷，包括：
88.当储能系统中的储能电池的soc值小于第一阈值时，切除非重要负荷，保留一般负荷和敏感负荷；
89.当储能系统中的储能电池的soc值小于第二阈值时，切除一般负荷，保留敏感负荷；
90.其中，所述第一阈值大于第二阈值。
91.一个具体的三级负荷供电方式：负荷接口按照供电优先级分为一级、二级、三级三种不同等级接口，设备负荷、工作负荷、生活负荷等区域分布式负载可按照需求和级别灵活接入能源保障系统。
92.当光伏发电系统、柴油发电系统、储能系统同时按照最大功率输出时，还不能满足负荷消耗功率，此时，切除非重要负荷(三级负荷)，保留一般负荷(二级负荷)和敏感负荷
(一级负荷)；负荷消耗功率依然大于系统总输出能力，继续切除一般负荷(二级负荷)，保留敏感负荷(一级负荷)；同时检测储能电池的soc状态，如果soc＜50％，同样切除非重要负荷(三级负荷)，soc＜30％，切除一般负荷(二级负荷)，优先保证敏感负荷(一级负荷)用电需求。
93.设计了一级、二级、三级三种不同等级接口，可按照需求和级别灵活接入设备负荷、工作负荷、生活负荷等区域分布式负载，实现了分布式负载的“随遇接入，分级分配”，并且在控制模块的调度下，充分合理的利用了区域能源的供电能力。
94.实施例2：
95.如图2所示，30kw高原型风光柴储一体化能源保障系统的组成为：
96.光伏单元由12kw光伏组件和光伏逆变器等组成，具备两路输出接口，一路由光伏组件直接接入到储能及能量管理单元，通过直流接入方式接入保障系统；另一路通过光伏逆变器输出400v交流电，在光伏单元独立带载工作时使用；
97.储能单元由102kwh锂电池组及其管理系统、50kw储能双向变流器、12kw光伏dc/dc、测控保护及能量管理系统、配电系统、消防安防系统及温控系统组成；
98.电站单元由80kw柴油发电机组及启动电池等组成，在光伏和储能单元供电能力不足时作为备用电源满足负荷供电需求。
99.风力发电系统由当地的固定式风力发电装置及配套设施来组建。
100.实施例3：
101.如图3所示，75kw高原型风光柴储一体化能源保障系统的组成为：
102.光伏单元由19kw光伏组件和光伏逆变器等组成，具备两路输出接口，一路由光伏组件直接接入到储能及能量管理单元，通过直流接入方式接入能源保障系统；另一路通过光伏逆变器输出400v交流电，在光伏单元独立带载工作时使用；
103.储能单元由133kwh锂电池组及其管理系统、100kw储能双向变流器、20kw光伏dc/dc、测控保护及能量管理系统、配电系统、消防安防系统及温控系统组成；
104.电站单元由120kw柴油发电机组及启动电池等组成，在光伏和储能单元供电能力不足时作为备用电源满足负荷供电需求；
105.风力发电系统由当地的固定式风力发电装置及配套设施来组建。
106.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
107.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
108.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特
定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
109.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
110.最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本发明后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。