一种可并联型微电网系统的制作方法

1.本实用新型涉及微电网系统技术领域，具体为一种可并联型微电网系统。


背景技术：

2.微型电网(微电网)有时简称微网：是相对传统大电网的一个概念。微电网(micro-grid，microgrid)，是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、能量管理系统(ems)、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。
3.例如中国专利申请号cn202122990275.2公开了一种基于微电网的自充电控制系统，包括ems微网电池组、ems微网交流开关、ems微网控制系统、柴油发电机控制系统、柴油发电机、柴油发电机开关、ac/dc模组、微网自充电系统、dc/dc模组、bms应急启动开关、pcs储能变流器、pcs控制系统、bms直流开关、bms电池簇、bms控制系统、dcdc转换器、dcdc控制系统和光伏组件。
4.但是，上述专利中，存在供电电源单一，当某一重要模块故障时，整个系统就存在无法供电的风险，同时电能来源比较单一，油机靠加油，储能逆变靠市电充电；光储逆变靠光伏充电为主，市电充电为辅或市电充电为主光伏充电为辅；只能单台电源操作，输出功率基本固定不变，无法并联扩容。
5.基于此，本实用新型设计了一种可并联型微电网系统，以解决上述技术问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种可并联型微电网系统，用以解决上述技术问题。
7.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种可并联型微电网系统，包括有柴油机组、市电、光伏阵列和电池储能系统，所述柴油机组为可并联型柴油机组，所述柴油机组和市电通过第一ats开关与第一充电模块连接，所述第一充电模块连接有第一逆变器，所述第一逆变器为可并联型第一逆变器，所述第一逆变器和交流负载之间连接有第二ats开关，所述第二ats开关的一端与第一ats开关连接；
8.所述光伏阵列连接有mppt控制器，所述mppt控制器与电池储能系统连接，所述电池储能系统分别与第一充电模块和第一逆变器连接。
9.优选的，还包括有对整个系统进行监测的监测模块，所述监测模块包括有 ems监控平台，所述ems监控平台分别与柴油机组、第一充电模块、第一逆变器、mppt控制器和电池储能系统通讯连接。
10.优选的，在所述市电与第一ats开关之间还连接有第一电表，所述第一电表与ems监控平台通讯连接。
11.优选的，在所述第一ats开关与第一充电模块之间还连接有第二电表，所述第二电表与ems监控平台通讯连接。
12.优选的，在所述第一逆变器与第二ats开关之间连接有第三电表，所述第三电表与
ems监控平台通讯连接。
13.优选的，还包括有环境监测，所述环境监测包括有三组温湿度检测模块、三组烟雾采集模块、三组漏水检测模块和一组易燃易爆气体检测模块组成，所述温湿度检测模块、烟雾采集模块和漏水检测模块均与ems监控平台通讯连接，三组所述温湿度检测模块分别设置在油机室、电池室和电气室中，三组所述烟雾采集模块分别设置在油机室、电池室和电气室中，三组漏水检测模块分别设置在油机室、电池室和电气室中，所述易燃易爆气体检测模块设置在电池室中。
14.优选的，还包括有微型光储系统，所述微型光储系统与ems监控平台通讯连接，所述微型光储系统包括有光伏板，所述光伏板连接有光伏控制器，所述光伏控制器连接有第二逆变器，所述光伏控制器和第二逆变器之间连接有蓄电池，所述微型光储系统还包括有第二充电模块，所述第二充电模块与蓄电池连接。
15.优选的，所述电池储能系统内置bms，所述bms与ems监控平台通讯连接。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
17.1、采用可并联型柴油机组和可并联型逆变器，可以实现多个微电网的并联。多个微电网并联时，多个柴油机组之间通过外部油机并联接入点并联，逆变器通过外部逆变器并联接入点并联，从而实现了并联扩容，保证供电质量和延长供电时间和更大功率输出。
18.2、将柴油机组发电系统，储变系统和光伏发电系统集成与一体，集成监控，做到数据可视化，操作简单，一目了然。同时所有模块工作时可加大电源功率输出；保证供电质量和延长供电时间和较大功率输出。
19.3、通过两个ats开关的切换，实现户外工作时负载供电双备份，实现电能来源双备份，而且使用ats可以选择自动切换或手动切换，系统的多样选择性和智能化程度增强。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，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。
21.图1为本实用新型单个微电网连接示意图；
22.图2为本实用新型ems监控平台与各个设备和模块连接示意图；
23.图3为本实用新型两个微电网并联示意图；
24.图4为本实用新型两个微型示意图。
25.1、第一ats开关；2、第二ats开关；3、第一电表；4、第二电表；5、第三电表。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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作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。
27.实施例：
28.请参阅图1-4，本实用新型提供一种技术方案：一种可并联型微电网系统，包括有柴油机组、市电和光伏阵列，所述柴油机组为可并联型柴油机组，该可并联型柴油机组的型号为福建玉发新能源有限公司生产的yf-y30yf柴油机组，所述柴油机组和市电通过第一ats开关1与第一充电模块连接，所述第一充电模块连接有第一逆变器，所述第一逆变器为可并联型第一逆变器，可并联型第一逆变器的型号为fr-uk3360，
29.所述第一逆变器和交流负载之间连接有第二ats开关2，所述第二ats开关的一端与第一ats开关连接；
30.所述光伏阵列连接有mppt控制器，mppt控制器即太阳能控制器，所述 mppt控制器连接有电池储能系统，所述电池储能系统分别与第一充电模块和第一逆变器连接。电池储能系统采用磷酸铁锂电池作为储能电池，磷酸铁锂电池相比铅酸蓄电池，循环寿命长，绿色环保，体积小，重量轻。
31.具体的，还包括有对整个系统进行监测的监测模块，所述监测模块包括有 ems监控平台，所述ems监控平台分别与柴油机组、第一充电模块、第一逆变器、mppt控制器和电池储能系统通讯连接。柴油机组、第一充电模块、第一逆变器、mppt控制器和电池储能系统分别连接到工业级rs485集线器的端口上，rs485集线器上的另一个端口再与ems监控平台连接，即柴油机组、第一充电模块、第一逆变器、mppt控制器和电池储能系统通过工业级rs485 集线器实现与ems监控平台的通讯连接。
32.在ems监控平台获取柴油机组的数据时，获取柴油机组中的发动机的转速、温度、机油压力、机组累计运行时间、累计开机次数。并且，ems监控平台还会获取柴油机组发电产生的相电压、线电压、频率和相序。在柴油机组直接对交流负载进行供电时，还会获取分相电流、有功功率、无功功率和累计电能。在ems监控平台获取到数据后，这些数据能够显示在人机交互显示屏上。
33.在ems监控平台对第一充电模块的监控时，获取第一充电模块的模块状态，即第一充电模块是否对电池储能系统充电，获取输入到第一充电模块的电压，获取第一充电模块的环境温度，同时，获取第一充电模块的输出电压和输出电流。在ems监控平台获取到数据后，这些数据能够显示在人机交互显示屏上。
34.在ems监控平台获取第一逆变器的数据时，主要获取三相相电压、线电压、线电流、实时功率、实时无功功率、频率、电池电压、电流和运行状态。在ems监控平台获取到数据后，这些数据能够显示在人机交互显示屏上。
35.在ems监控平台获取mppt控制器的数据时，获取mppt控制器中的输入的光伏电压、光伏电流和光伏功率，统计光伏阵列的日发电量、月发电量和总发电量，以及获取输出的电压和电流，同时，还会获取到环境温度和模块温度。在ems监控平台获取到数据后，这些数据能够显示在人机交互显示屏上。
36.在ems监控平台对电池储能系统的监控时，监测电池储能系统的电池簇电压、电流、运行状态、soc(荷电状态)、单体最高电压、最低电压、平均电压、最高温度、最低温度及所在位置，在ems监控平台获取到数据后，这些数据能够显示在人机交互显示屏上。
37.通过工业级rs485集线器实现各设备和模块之间的分组分割和电气隔离，简化rs485通信拓扑结构，提高抗电磁干扰能力，构建高可靠的rs485通信网络系统。
38.具体的，在所述市电与第一ats开关之间还连接有第一电表3，所述第一电表与ems
监控平台通讯连接。通过设置的第一电表，用于检测市电的三相相电压，线电压，线电流，实时功率，实时无功功率，频率，累计用电量。第一电表连接到工业级rs485集线器的端口上，第一电表通过工业级rs485集线器与ems监控平台实现通讯连接。
39.具体的，在所述第一ats开关与第一充电模块之间还连接有第二电表4，所述第二电表与ems监控平台通讯连接。通过设置的第二电表，用于检测输入到充电模块的三相相电压，线电压，线电流，实时功率，实时无功功率，频率，累计用电量。同样的，第二电表连接到工业级rs485集线器的端口上，第二电表通过工业级rs485集线器与ems监控平台实现通讯连接。
40.具体的，在所述第一逆变器与第二ats开关之间连接有第三电表5，所述第三电表与ems监控平台通讯连接。通过设置的第三电表，检测第一逆变器的三相相电压，线电压，线电流，实时功率，实时无功功率，频率，累计用电量。第三电表连接到工业级rs485集线器的端口上，第三电表通过工业级 rs485集线器与ems监控平台实现通讯连接。
41.具体的，还包括有环境监测，所述环境监测包括有三组温湿度检测模块、三组烟雾采集模块、三组漏水检测模块和一组易燃易爆气体检测模块组成，所述温湿度检测模块、烟雾采集模块和漏水检测模块均与ems监控平台通讯连接。所述温湿度检测模块、烟雾采集模块和漏水检测模块通过工业级 rs485集线器与ems监控平台通讯连接。
42.本微电网系统采用20尺集装箱一体化设计，集装箱顶部和两侧翼为光伏阵列区域；集装箱内部分3室，分别为油机室、电池室和电气室；柴油机组设置在油机室中，电池储能系统设置在电池室中，而其余的模块则设置在电气室中。三组所述温湿度检测模块分别设置在油机室、电池室和电气室中，温湿度检测模块分别用于检测油机室、电池室和电气室的温湿度，并将其数据传回到 ems监控平台上。
43.三组所述烟雾采集模块分别设置在油机室、电池室和电气室中，烟雾采集模块用于判断油机室、电池室和电气室是否有起火的现象。在烟雾采集模块发现油机室、电池室和电气室有烟雾产生时，ems监控平台发出警报，可作为气体型灭火器启动灭火的控制信号来源或人为判断是否使用手持型灭火器灭火。
44.三组漏水检测模块分别设置在油机室、电池室和电气室中，在漏水检测模块检测到油机室、电池室和电气室有漏水的情况出现时，ems监控平台发出警报。
45.所述易燃易爆气体检测模块设置在电池室中。在锂电池的使用过程中出现异常时，往往会产生易燃易爆的气体。当易燃易爆气体检测模块检测到易燃易爆气体超标时，ems监控平台发出警报。并且，ems监控平台控制防爆风扇启动，对电池室进行排气通风，降低电池室内易燃易爆气体的含量。同时，易燃易爆气体报警作为电池维护的重要节点；防范异常情况发生。
46.具体的，还包括有微型光储系统，所述微型光储系统与ems监控平台通讯连接，所述微型光储系统包括有光伏板，光伏板设置1片，所述光伏板连接有光伏控制器，所述光伏控制器连接有第二逆变器，所述光伏控制器和第二逆变器之间连接有蓄电池，所述微型光储系统还包括有第二充电模块，所述第二充电模块与蓄电池连接。蓄电池的电压为24v。第二逆变器将24v的直流电转换为220v的交流电。微型光储系统作为集装箱内部照明及逃生、监控等小功率负载的备用工作电源。在主系统未运行的情况下，只需短时间用到照明或小负载的设备时，可启动该系统，系统立即输出供电，快速便捷。
47.具体的，所述电池储能系统内置bms，bms即电池管理系统，所述bms 与ems监控平台通讯连接。配备电池管理系统，电池运行状态和剩余电量一目了然。bms通过工业级rs485与ems监控平台实现通讯连接。
48.本实施例的一个具体应用为：光伏阵列、mppt控制器和电池储能系统共同组成一个光储系统。市电与柴油机组通过第一充电模块也能给光储系统中的电池储能系统进行充电。
49.在本微电网与市电联网时，有两种运行模式。一种是双电源供电模式，优先使用光储系统，即电池储能系统供电对交流负载供电，供电时，第二ats开关的d点接通，第一逆变器将电池储能系统中的直流电转换为交流电，用于供给交流负载。在电池储能系统存储的电能消耗完后，第二ats开关的c点接通，d点断开，第一ats开关的b点接通后，市电就能对交流负载供电。最后当市电无电和光储系统供电不足时才使用柴油机组供电，供电时，第一ats开关的a点接通，b点断开，第二ats开关的c点接通，d点断开。
50.另一种光储系统和市电共同供电，值得一提的是，市电在供电时，不是直接对交流负载供电，而是市电供电给光储系统，光储系统给负载供电。光储系统和市电共同供电时，光伏阵列产生的电对电池储能系统供电，市电通过第一充电模块对电池储能系统供电。电池储能系统供电时，第二ats开关的d点接通，使第一逆变器与交流负载连通。最后当市电无电和光储系统供电不足时才使用柴油机组对交流负载供电。
51.在本微电网不与市电联网，也即离网运行时，也有两种模式，一种是双电源供电模式，优先使用光储系统，即电池储能系统对交流负载进行供电。在电池储能系统存储的电能消耗完后，启用柴油机组进行供电。
52.另一种是在线式ups模式，光储系统给负载供电，在ems监控平台显示，电池储能系统储能不足时，启动柴油机组给光储系统供电，此时，第一 ats开关的a点接通，b点断开，柴油机组通过第一充电模块给电池储能系统充电，使电池储能系统能持续供电给交流负载。
53.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
54.以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。