一种隧道施工风光柴储能发电系统及发电方法与流程

本发明属于发电，具体涉及一种隧道施工风光柴储能发电系统及发电方法。

背景技术：

1、在一些高速建设过程中，要打通多个隧道横贯山脉，有时候最长的隧道7.8公里，公路沿线只有有两个电源接入点，根据设计方案需投资6.7亿元用于拉电，占公路总投资的近10%。由于拉电流程和公路施工进度无法匹配，目前公路施工用电全部采用柴油发电机供电，既不环保，也不安全，尤其是冬季的隧道施工中，由于线路距离不够，柴油机在掘进隧道中跟进发电，造成较大的一氧化碳中毒隐患，同时也没办法公路通车以后永久供电。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种隧道施工风光柴储能发电系统及发电方法，用以解决现有技术中存在的柴油发电机不环保也不安全并且使用成本高的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种隧道施工风光柴储能发电系统，包括风力发电机、光伏发电阵列、风电变流器、光伏逆变器以及柴油发电机组、储能系统和ems控制器；

4、所述风力发电机连接有风电变流器并通过风电变流器连接有第一升压箱式变电站，所述第一升压箱式变电站的电能输出端连接ems控制器；

5、所述光伏发电阵列连接有光伏逆变器并通过光伏逆变器连接ems控制器；

6、所述柴油发电机组的电能输出端连接有第二升压箱式变电站，所述第二升压箱式变电站的电能输出端连接ems控制器；

7、所述ems控制器电连接有储能系统，所述ems控制器的输出端连接有高压并网柜和10kv临电线路，所述10kv临电线路连接有若干变压器，所述变压器电能输出端连接有用电设备，所述高压并网柜连接有10kv环网。

8、上述结构的工作过程及原理如下：

9、风力发电机、光伏发电阵列以及柴油发电机组作为分布式电源一起产生电能，为施工设备进行供电，ems控制器将其中一部分电能存储在储能系统内，第一升压箱式变电站和风电变流器将风力发电机产生的电能转化为可供应用的稳定电能，ems控制器可根据不同的施工用电状态，可对电网中主电源进行设置，对于存在多个可作为主电源运行的微电网可设置相应的备用次序；储能方面，可对微电网中储能系统的荷电状态进行状态管理，储能荷电状态过高或过低时能够预警；负荷方面，可根据用户对供电可靠性的要求以及中断供电对人身安全、电网运行安全、经济上造成的损失或影响程度等因素，对负荷进行分类管理；可根据负荷分类，预先制定电网不同工况下的负荷投切策略和计划：离网状态下，能分别对各负荷终端实施限电策略，包括控制轮次、控制时段、功率定值、电量定值等，并下发到监控系统执行；对电网内部的分布式电源、储能系统、负荷及控制设备进行实时综合监视，在电网并网运行、离网运行和状态切换时，根据电源和负荷特性，对内部的分布式电源、储能系统和负荷进行优化控制，保障电网的安全稳定运行，提高电网能源利用效率及运营经济性；多重方式，进一步减少柴油发电机组的应用，保证用电安全，节约用电成本。

10、进一步的，所述ems控制器连接有10kv外电线路。

11、并且中后期可接入10kv外电线路即市电，可以将临时电路网转换为永久电路网，以外接的10kv外电线路为主要电源，柴油发电机组以及风电和光电作为辅助电源，进行电能供给。

12、进一步的，所述ems控制器与储能系统之间连接有静态转换开关和储能变流器。

13、ems控制器通过静态转换开关以及储能变流器进行储能系统的充放电控制。

14、一种隧道施工风光柴储能发电系统的发电方法，包括以下步骤：

15、s1、在施工阶段无市电接入时，光伏发电阵列以及风力发电机正常运行，初始数量的柴油发电机组开机运行，ems控制器可根据柴油发电机组的最小带载功率，控制光伏发电阵列以及风力发电机的输出功率；

16、s2、当负载波动时，ems控制器控制储能系统优先于新增的柴油发电机组投切；

17、s3、储能系统的soc值在未使用时处于稳定状态，使用时处于减小状态，当储能系统soc值低于设置值时，ems控制器可调度储能变流器给储能系统充电；

18、s4、在隧道施工阶段有10kv外电线路接入后，ems控制器设置10kv外电线路最小带载功率，根据负载大小控制光伏发电阵列和风力发电机的输出功率，使10kv外电线路始终有负载；

19、s5、当10kv外电线路停电或出现其它紧急情况时，可根据逻辑设定使ems控制器通过储能变流器让储能系统放电，并且柴油发电机组随之开机运行，储能系统与柴油发电机组共同作为备用电源；

20、s6、隧道开通运营后，此时10kv外电线路作为运营用电主用电源，同时风力发电机和光伏发电阵列作为第二路电源接入，ems控制器设置10kv外电线路最小带载功率，根据负载大小控制光伏发电阵列和风力发电机的输出功率，当储能系统的soc值达到低值时，可通过光伏发电阵列和风力发电机的多余电量给储能系统充电；晚上由10kv外电线路和储能系统给负载提供电能，在10kv外电线路谷价时，ems控制器可根据逻辑设定，通过10kv外电线路给储能充电，储能系统作为削峰填谷的工具。

21、进一步的，步骤s2中，负载出现波动后的具体处理方法，包括以下步骤：

22、a1、负荷增加小于100kw时，ems控制器优先使用储能系统而非直接投入一台新的的柴油发电机组；

23、a2、当负载增量大于100kw时，新的柴油发电机组开始投入运行，储能装置退出。

24、进一步的，所述ems控制器对电网内部的多个分布式电源、储能系统、以及负荷及控制设备进行实时综合监视，在电网并网运行、离网运行和状态切换时，根据电源和负荷特性，对内部的分布式电源、储能系统和负荷进行优化控制。

25、有益效果：本发明通过风力发电机、光伏发电阵列以及柴油发电机组作为分布式电源一起产生电能，为施工设备进行供电，ems控制器将其中一部分电能存储在储能系统内，第一升压箱式变电站和风电变流器将风力发电机产生的电能转化为可供应用的稳定电能，ems控制器可根据不同的施工用电状态，可对电网中主电源进行设置，对于存在多个可作为主电源运行的微电网可设置相应的备用次序；储能方面，可对微电网中储能系统的荷电状态进行状态管理，储能荷电状态过高或过低时能够预警；负荷方面，可根据用户对供电可靠性的要求以及中断供电对人身安全、电网运行安全、经济上造成的损失或影响程度等因素，对负荷进行分类管理；可根据负荷分类，预先制定电网不同工况下的负荷投切策略和计划：离网状态下，能分别对各负荷终端实施限电策略，包括控制轮次、控制时段、功率定值、电量定值等，并下发到监控系统执行；对电网内部的分布式电源、储能系统、负荷及控制设备进行实时综合监视，在电网并网运行、离网运行和状态切换时，根据电源和负荷特性，对内部的分布式电源、储能系统和负荷进行优化控制，保障电网的安全稳定运行，提高电网能源利用效率及运营经济性；多重方式，进一步减少柴油发电机组的应用，保证用电安全，节约用电成本。