一种适用于高海拔偏远地区多功能集成的分布式供电方法与流程

本发明涉及电源，具体涉及一种适用于高海拔偏远地区多功能集成的分布式供电方法。

背景技术：

1、西藏地处青藏高原，平均海拔4000米以上，冬季时间长、昼夜温差大，冬季平均气温为零下3.9℃，极端最低气温达到零下46.4℃，全年低于5℃的时间长达200天，大部分地区为高寒高海拔低压缺氧地带。同时在日喀则、阿里和那曲地区，地处西藏海拔最高区域，高海拔地区特点尤为突出，由于电网规划建设滞后，电网结构也极其薄弱，偏远地区供电可靠性无法达标，也未有集中供暖或供氧工程。

2、分布式发电是指在用户所在场地或附近建设运行，以用户侧自发自用为主、多余电量上网且在配电网系统平衡调节为特征的发电设施，具有就近利用、产业互补、灵活高效的优点，但是在偏远地区电网结构不完善，太阳能和风能资源条件也不相同，很难引入大规模风电和光伏发电（无法满足供电电能质量要求），也就无法提高新能源的利用水平，并且光伏发电站在夜间出力为0，此时区域用电正处于高峰时期，在需求侧也无法满足新能源消纳需求，最终造成弃风弃光。

3、西藏自治区目前除了拉萨地区实现了集中供暖，其它区域由于地广人稀，目前没有集中供暖的条件。由于青藏高原的阻隔，加之自治区目前不产天然气，迄今为止，西藏是全国唯一尚未覆盖天然气管网的省区。考虑现有分布式供暖的应用，电能供暖使用费用高、安全性差，以电力为能源，对用电紧张的偏远地区，不能作为唯一供暖源；生物能供热产量小，利用率低，生物质供热设备占地面积大，自动化程度低，供暖面积规模小，使用场地受限；太阳能供热受气候和时间支配，太阳能无法成为连续稳定的能源，阴雨天没有日照时，太阳能无法成为独立的能源。

4、西藏自治区地处青藏高原，越来越多的低海拔地区人员进入高原地区工作、旅游，不可避免地会遇到高原缺氧问题，安全可靠的高原制氧、供氧设施设备是有效解决这一问题的途径。目前集中供暖适合供氧人员集中，供氧范围较大的场景，如高原机关单位、医院学校、部队营地、工厂办公和宿舍、施工场地等场所。但在偏远地区尤其是电网末端供应区域，用电尚无法保障，供氧设施应用较少。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于高海拔偏远地区多功能集成的分布式供电方法，能够利用风能和太阳能进行供暖、供氧、储氢和空气净化；电解水模块以氢能稳定、调节灵活的优势恰好补偿了太阳能、风能等可再生能源不连续、不稳定的短板，同步提高可再生能源的利用比例和化石能源的利用效率；风力发电和光伏发电的出力特性能够互补，可以为电网的灵活调度增添保障，能够减少西藏高原偏远地区电网供电压力，防止限电甚至停供情况的发生；能够为供暖系统的提供热源，可不依赖电网运行，稳定性和安全性较高，能效利用合理、损耗小、污染少、运用灵活；可以脱离电网持续提供氧气，在高原偏远地区普及供氧，提高人民身体素质；新风系统可在冬天供暖时提高室内空气质量，减少暖气封闭使用带来的空气质量问题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种适用于高海拔偏远地区多功能集成的分布式供电方法,分布式供电基于分布式电源，分布式电源包括电解水模块、供氧设施、新风模块及供暖设施组成负载部分，光伏发电模块、风力发电模块以及公共电网组成供电电源，光伏发电模块和风力发电模块与负载部分的各部分电连接且为第一供电选择，公共电网同样与负载部分的各部分电连接且为第二供电选择，光伏发电模块和风力发电模块与公共电网连接以在电力功率超出所需的情况下向公共电网供电，分布式供电的具体方法为：

4、step1、判断公共电网是否正常工作，如公共电网正常工作，进入step2，否则进入step7；

5、step2、判断日照是否充裕，即日照强度是否超过设定值，若日照强度超过设定值，进入step3，否则进入step4；同时判断风能是否充裕，即发电功率是否超过设定值，若发电功率超过设定值，进入step5，否则进入step6；

6、step3、判断氢储量是否充裕，即电解水模块内储存的氢容积是否超过设定值，若氢容积未超过设定值，由光伏发电模块向电解水模块，由公共电网向负载供电；

7、若氢容积超过设定值，则由供给处的条件判断供暖设施、供氧设施和新风系统是否需要工作，若不需要工作，则供电结束；若需要工作，则由光伏发电模块向负载供电，若光伏发电模块除去供电之外还有电力富裕，则将光伏发电模块的剩余电力输送至公共电网；

8、step4、判断氢储量是否充裕，即电解水模块内储存的氢容积是否超过设定值，若氢容积未超过设定值，由公共电网向电解水模块供电；

9、若氢容积超过设定值，则无需向电解水模块供电；

10、在判断氢储量是否充裕的同时，则由供给处的条件判断供暖设施、供氧设施和新风系统是否需要工作，若不需要工作，则供电结束；若需要工作，则由公共电网向负载供电；

11、step5、判断氢储量是否充裕，即电解水模块内储存的氢容积是否超过设定值，若氢容积未超过设定值，由风力发电模块向电解水模块供电，由公共电网向负载供电；

12、若氢容积超过设定值，则由供给处的条件判断供暖设施、供氧设施和新风系统是否需要工作，若不需要工作，则供电结束；若需要工作，则由风力发电模块向负载供电，若风力发电模块除去供电之外还有电力富裕，则将风力发电模块的剩余电力输送至公共电网；

13、step6、判断氢储量是否充裕，即电解水模块内储存的氢容积是否超过设定值，若氢容积未超过设定值，由公共电网向电解水模块供电；

14、若氢容积超过设定值，则无需向电解水模块供电；

15、在判断氢储量是否充裕的同时，则由供给处的条件判断供暖设施、供氧设施和新风系统是否需要工作，若不需要工作，则供电结束；若需要工作，则由公共电网向负载供电；

16、step7、判断日照是否充裕，即日照强度是否超过设定值，若日照强度超过设定值，进入step8，否则进入step9；同时判断风能是否充裕，即发电功率是否超过设定值，若发电功率超过设定值，进入step10，否则进入step11；

17、step8、判断氢储量是否充裕，即电解水模块内储存的氢容积是否超过设定值，若氢容积未超过设定值，由光伏发电模块向电解水模块供电；

18、若氢容积超过设定值，则由供给处的条件判断供暖设施、供氧设施和新风系统是否需要工作，若不需要工作，则供电结束；若需要工作，则由光伏发电模块向负载供电；

19、step9、判断氢储量是否充裕，即电解水模块内储存的氢容积是否超过设定值，若氢容积未超过设定值，则供电结束；

20、若氢容积超过设定值，则由供给处的条件判断供暖设施和供氧设施是否需要工作，若不需要工作，则供电结束；若需要工作，则由电解水模块向供暖设施和供氧设施供电；

21、step10、判断氢储量是否充裕，即电解水模块内储存的氢容积是否超过设定值，若氢容积未超过设定值，由风力发电模块向电解水模块供电；

22、若氢容积超过设定值，则由供给处的条件判断供暖设施、供氧设施和新风系统是否需要工作，若不需要工作，则供电结束；若需要工作，则由风力发电模块向负载供电；

23、step11、判断氢储量是否充裕，即电解水模块内储存的氢容积是否超过设定值，若氢容积未超过设定值，则供电结束；

24、若氢容积超过设定值，则由供给处的条件判断供暖设施和供氧设施是否需要工作，若不需要工作，则供电结束；若需要工作，则由电解水模块向供暖设施和供氧设施供电。

25、上述的电解水模块内的氧气管道输出端与供氧设施的弥散式供养终端连接，氧气管道输入端与电解水模块内的电解槽连接，电解槽由光伏发电模块或风力发电模块进行供电，电解槽由电解水控制器进行控制，弥散式供养终端由供氧控制系统进行控制，弥散式供养终端可由光伏发电模块、风力发电模块以及公共电网进行供电，光伏发电模块和风力发电模块与公共电网连接，电解水模块、光伏发电模块、风力发电模块以及供氧设施均与控制模块连接并接受控制模块的控制。

26、上述的控制模块与新风模块连接，新风模块由新风控制系统、新风电机以及管道组成，新风电机由光伏发电模块或风力发电模块进行供电，新风控制系统与控制模块连接并接受控制模块的控制，电解水模块的电解槽与储氢罐连接，储氢罐与供暖设施内的锅炉连接，锅炉与控制模块连接并接受控制模块的控制，锅炉由光伏发电模块、风力发电模块以及公共电网进行供电。

27、上述的光伏发电模块包括光伏控制器、光伏电池板、光伏dc-ac转换器以及光伏dc-dc转换器，光伏控制器接受控制模块的控制，光伏控制器输出端与光伏电池板连接，光伏电池板与光伏dc-ac转换器和光伏dc-dc转换器连接；

28、风力发电模块包括风电控制器、风机、风力dc-dc转换器以及风机变流器，风电控制器接受控制模块的控制，风电控制器输出端与风机连接，风机与风力dc-dc转换器和风机变流器连接；

29、光伏dc-ac转换器和风机变流器均与弥散式供养终端、锅炉以及公共电网电连接；

30、光伏dc-dc转换器和风力dc-dc转换器均与电解槽以及新风电机电连接。

31、上述的公共电网设有变压器，变压器与低压开关电连接，低压开关输出端与ac-dc转换器连接，低压开关与控制模块电连接并接受控制模块的控制，ac-dc转换器输出端与新风电机电连接，低压开关输出端与弥散式供养终端和风机变流器电连接，低压开关还与光伏dc-ac转换器和风机变流器电连接并接受两者的上网送电。

32、上述的控制模块包括控制芯片以及与其连接的风速传感器、光照传感器、水位传感器、氢储量监控装置，风速传感器和光照传感器分别设置在风力发电模块和光伏发电模块用以监测风速和光照强度，水位传感器和氢储量监控装置设置在电解水模块内用以监测水位高度以及氢储量；

33、控制芯片与低压开关、电解水控制器、光伏控制器、供氧控制系统、新风控制系统、风电控制器以及锅炉电连接。

34、上述的供氧设施内包括设置在各供氧房间处的氧传感器及氧气控制阀，用以检测房间内的氧气含量，氧传感器与控制模块输入端电连接，氧气控制阀与控制模块输出端电连接。

35、本发明提供的一种适用于高海拔偏远地区多功能集成的分布式供电方法，集成风力发电、光伏发电、电解水模块、供暖设施、供氧设施和新风系统的一体化分布式电源,设置于民用建筑顶部的风力发电、光伏发电与公共电网相连，光照或者风能充裕时，风力发电模块或光伏发电模块输出电力送至公共电网，向负载供电；光照或者风能充裕时不足时，由公共电网供电，公共电网故障必要时由电解水模块向供暖系统功能，改善了供电电能质量，减少了电能损耗，对高原高寒高海拔等偏远地区等电网薄弱地区供暖供氧，减少电网投资，为电网灵活调度提供了保障；电解水模块既可以制氢又可以制氧，制氢可以为供暖设施供热，对用电紧张的偏远地区实行供暖，制氧可以提高高海拔缺氧地区室内氧气含量，减少因缺氧带来的不适反应；供暖设施可以采用电能和燃烧氢气双重供能方式，供氧设施既可以通过电力生产氧气，又可以借助其管道传输电解水模块生产的氧气，使用更加稳定和便捷；新风系统可在冬天供暖时提高室内空气质量，减少暖气封闭使用带来的空气质量问题。

36、本发明通过对公共电网、光伏发电模块以及风力发明模块的状态进行检查，进行合理的系统内供电供给，为电能的稳定供给以及保暖和供氧的有序进行提供了有力的保障。