移动式柴油发电及光伏发电混合智能发电系统的制作方法

本发明涉及移动能源供给设备，特别涉及一种集成有储能模块的移动式柴油发电及光伏发电混合智能发电系统。

背景技术：

1、移动能源供给设备一般应用于远距离野外作业或野营、沙漠地带等地区，这些地方地广人稀电网无法覆盖，此时就需要移动能源供给设备。目前的移动能源设备，一般是将柴油发电机组做成箱体形式，底部设有底座，可以置于挂车或拖车上由车辆拖着移动，或者置于集装箱中由集装箱车拖至目的地。这些移动柴油发电机组在工作时会遇到一种情况，就是在野外或荒漠地带工作时，一旦柴油发电机组发生故障就比较麻烦，特别是晚间，没有备用电源就会造成无电可用而且黑夜里也无法进行设备维修，如果随时配备一台小型的备用发电机组，成本会比较高。或者采用柴油发电机黑启动，利用发动机内部的电磁感应和电化学反应，从已存储的机组电池中取电，引导发动机取得充足的能量，再通过电路的控制，输出电能。但是，柴油发电机的黑启动存在诸多问题，比如其对于机组的工作环境比如空气流通性等，运行状况比如排气背压、喷油器喷油孔堵塞情况、气门间隙等，重要部件比如缸筒、活塞环的磨损程度、质量优劣等以及燃油质量等要求比较高，而且,黑启动时柴油发电机组内部温度过高会容易产生爆燃，这些都决定了非紧急情况下不宜采取柴油发电机黑启动。

2、另外，移动式柴油发电机组大多数情况下是处在电网无法抵达的环境比如沙漠、旷野等地方独立工作进行电能输出，是典型的孤网工作模式，在这种情形下，柴油发电机组供电系统存在诸多问题:（1）机组运行负载率低：为保证供电的可靠性与稳定性，通常情况下柴油发电机组的整体负载率一般保持在60%左右 ，以留有充足的裕量作为备用容量，应对各类突发情况；（2）发电效率比较低，单位发电油耗高：由于柴油发电机组的发电效率与机组的运行负载率有直接的关系，当负载率为80%左右 时，发电效率是比较理想的状况，但是作为离网独立发电工作模式下的移动式柴油发电机组，由于负载率较低，导致发电油耗较高，发电效率比较低，不利于节约燃油，这对于在沙漠、旷野等地方工作的移动式柴油发电机组是一个比较大的不利因素。

技术实现思路

1、针对现有技术的应用需求，本发明的目的在于提供一种移动式柴油发电及光伏发电混合智能发电系统，系统中具有储能模块，可以根据用电负载情况对柴油发电机组的工作进行智能控制，提高柴油发电机组的发电效率，节省油耗；并可以在紧急情况是提供备用电源，并解决柴油发电机发生故障时的用电及黑启动带来的问题。

2、具体的，为达到本发明的目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种移动式柴油发电及光伏发电混合智能发电系统，其包括设置于箱体内的柴油发电机组，设置于箱体顶部的光伏发电系统，设置于箱体内部的储能模块和发电机组控制中心，以及数据采集及监控模块；光伏发电系统包括设置于箱体顶部的光伏组件阵列以及设置于箱体内部的控制箱；发电机组控制中心通过电路和通信连接网络与柴油发电机组、光伏发电系统控制箱以及储能模块连接；所述的柴油发电机组通过交流母线与用电负载连接；所述的储能模块包括双向dc/ac转换模块、电池管理模块以及蓄电池组；所述的数据采集及监控模块与负载交流母线连接实时监测负载数据，并将数据传送给发电机组控制中心，发电机组控制中心根据负载情况控制柴油发电机组的运行。

4、优选的，所述的电池管理模块在柴油发电机组对蓄电池组进行充电时作为储能模块与柴油发电机组之间的控制门户，在蓄电池组对负载进行放电时作为储能模块与负载之间的控制门户，对储能模块进行实时保护。

5、再优选的，所述的光伏发电系统的控制箱包括汇流模块以及dc/ac转换模块，控制箱分别与用电负载通过交流母线连接以及与储能模块电连接，在有光照的时候，光伏发电系统通过控制箱中的dc/ac转换模块将光伏组件产生的直流电转换成交流电给负载供电；当负载为空载或者柴油发电机以最优负载率运行时，光伏发电系统通过控制箱给储能模块充电。

6、再优选的，所述的储能模块在用电负载较低时作为负载由柴油发电机组对其进行充电，所述的双向dc/ac转换模块根据负载的空余情况调整充电电流，使柴油发电机组以发电效率较高的负载率运行。

7、再优选的，所述的双向dc/ac转换模块设有与电池管理模块的通信接口，将蓄电池组的运行信息传送到发电机组控制中心，包括放电时蓄电池组实时输出的电压值、电流值、功率、剩余电量，以及柴油发电机组对蓄电池组进行充电时的实时电压、电流、功率、电量。

8、再优选的，所述的数据采集及监控模块与负载交流母线连接，实时获取负载母线的电压、电流等主要电气参数，计算负载率并将其与预设的参数进行比对，数据信息实时传送给发电机组控制中心，由发电机组控制中心根据结果发出指令由柴油发电机组对储能模块的蓄电池组进行充电或者由蓄电池组向负载供电或者将柴油发电机组调整为怠速运行。

9、再优选的，所述的移动式柴油发电及光伏发电混合智能发电系统的工作控制流程如下：

10、s1：启动柴油发电机组，发电机组控制中心与柴油发电机、光伏发电系统的控制箱、储能模块以及数据采集及监控模块之间建立信号连接；

11、s2：当光伏发电系统正常发电时，其产生的电能通过控制箱转换成交流电后通过用电负载交流母线向用电负载供电；光伏发电系统产生的电能数据通过数据采集及监控模块获取并传送到发电机组控制中心；

12、s3：柴油发电机组通过交流母线对负载供电，数据采集及监控模块实时采集负载数据，计算实时负载率，与柴油发电机组的预设负载率值进行比较，当负载处于预设的负载率值范围时，柴油发电机组维持正常工作状态，此时，由光伏发电系统与柴油发电机组并联给负载供电；

13、s4、当负载高于预设的负载率值范围，发电机组控制中心收到数据采集及监控模块给出的过载信息，检查储能模块的剩余电量，若电量充足适合放电，则发出指令给储能模块，储能模块的蓄电池组经过双向dc/ac转换模块通过交流母线对负载进行放电，电池管理模块实时监控蓄电池组的放电情况，避免过度放电，此时，整个发电系统处于柴油发电机组、光伏发电系统与储能模块三者并联供电的状态；当储能模块的剩余电量不够对外放电时，发电机组控制中心给出警报通知用户关闭不必要的负载；

14、s5、当负载低于预设的负载率值范围，发电机组控制中心收到数据采集及监控模块给出的低载信息，检查储能模块的剩余电量，若电量不足适合充电，则发出指令给柴油发电机组给储能模块充电，电池管理模块实时监控蓄电池组的充电情况，避免过度充电；当储能模块的电量充足不能进行继续充电时，发电机组控制中心根据数据采集及监控模块给出的负载信息将柴油发电机组切换成怠速运行状态。

15、再优选的，当混合智能发电系统处于空载情况时，光伏发电系统对储能模块进行充电将电能存储作为备用电源。

16、再优选的，当处于阴天或夜晚，光伏发电系统无法发电时，混合智能发电系统的工作控制过程如下：

17、s1、当柴油发电机组正常工作时，启动柴油发电机组，发电机组控制中心与柴油发电机组、储能模块以及数据采集及监控模块之间建立信号连接；

18、s2、柴油发电机组通过交流母线对负载供电，数据采集及监控模块实时采集负载数据，计算实时负载率，与柴油发电机组的预设负载率值进行比较，当负载处于预设的负载率值范围时，柴油发电机组维持正常工作状态；

19、s3、当负载高于预设的负载率值范围，发电机组控制中心收到数据采集及监控模块给出的过载信息，检查储能模块的剩余电量，若电量充足适合放电，则发出指令给储能模块，储能模块通过交流母线对负载进行放电，电池管理模块实时监控蓄电池组的放电情况，避免过度放电，此时，整个发电系统处于柴油发电机组与储能模块并联供电的状态；当储能模块的剩余电量不够对外放电时，发电机组控制中心给出警报通知用户关闭不必要的负载；

20、s4、当负载低于预设的负载率值范围时，发电机组控制中心收到数据采集及监控模块给出的低载信息，检查储能模块的剩余电量，若电量不足适合充电，则发出指令给柴油发电机组给储能模块充电，电池管理模块实时监控蓄电池组的充电情况，避免过度充电，此时，储能模块作为负载调整柴油发电机组的负载率使其以发电效率较高的负载率运行；当储能模块的电量充足不能进行继续充电时，发电机组控制中心根据数据采集及监控模块给出的负载信息将柴油发电机组切换成怠速运行状态。

21、再优选的，所述的柴油发电机组的预设负载率为75%-85%。

22、再优选的，当柴油发电机组发生故障无法正常工作时，由储能模块充当柴油发电机组的黑启动电源，提供柴发机组辅助设备的用电。

23、本发明的移动式柴油发电及光伏发电混合智能发电系统，由柴油发电机组、光伏发电系统、储能模块、用电负载数据采集及监控模块以及发电机组控制中心构成，根据数据采集及监控模块获取的负载信息和柴油发电机组的工作情况，过载时可以由储能模块和光伏发电系统加入供电系统并联供电，在低负载时将储能模块作为负载对其进行充电，维持柴油发电机组运行在发电效率较高的负载率范围之内，降低油耗；同时还可以提供柴油发电机组发生故障时的备用电源，应付突发情况；并可以提供柴油发电机组黑启动所需的电源，避免依靠移动式柴油发电机组自身进行黑启动带来的各种问题。可以实现经常处于野外孤网运行的发电系统的智能控制、保护和管理，提高系统发电效率，降低油耗，减少使用成本。