CN107069826A - 建筑多能源互补综合利用装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及能源利用技术领域，尤其涉及一种建筑多能源互补综合利用装置，针对不能并网销售，会造成电能浪费的问题，现提出以下方案，包括综合监控微网***装置、太阳能发电装置、风力发电装置、储存电能装置、用电装置和辅助装置，所述综合监控微网***装置、太阳能发电装置、风力发电装置、储存电能装置、用电装置和辅助装置经电连接连成一有机整体，所述综合监控微网***装置通过并网装置与市电网电连接。本发明能源综合利用完善，用能与能源供应可做到协调统一；基本可满足建筑内的常规用电需求，具有并网与同时融合并网运行和离网网运行的功能，达到能源的综合利用最优化，本发明可广泛用于离网、并网性需求的多个场所。
Description
技术领域
本发明涉及建筑消防技术领域，尤其涉及一种建筑多能源互补综合利用装置。
背景技术
随着不可再生能源的枯竭及使用对环境的破坏，人们对再生能源的开发利用和建筑越来越关注，现有不少有关这方面的技术方案在提出和应用，如：名称为“一种移动式零碳能源环保小屋”，申请号为“201110112492”即为其中的一种，该方案提出了在建筑物中使用太阳能和风能并进行储能等技术措施，可达到一个较好的再生能源利用效果，但是，该技术方案在使用中仍存有的不足是：1、能源综合利用还不完善，用能与能源供应无法做到协调统一，难于实现风能和太阳能***在内部的配合应用；2、太阳能和风能的电难于满足建筑中的用电需要，尤其是夏天和冬天的室内空调，耗能大，仅靠太阳能和风能发的电难于满足建筑中的用电需要；3、不具并网功能，当蓄电装置蓄满电后，不能并网销售，会造成电能浪费；4、不具同时融合并网运行和离网网运行的功能；5、无综合监控***将可再生能源发电和节能设备完美融合在一起使用，达到能源的综合利用最优化。
此外，专利号为CN 203436717U的专利提出了一种以来智能微网输配电监控技术的能源利用装置，考虑分布式能源和智能微网中各控制设备的特性，优化监控管理***，保证微电网的安全可靠运行。本发明监控***的架构分为三层，第一层是DG智能监控终端，含有若干多种微电源控制器和负荷控制器；第二层是保护及协调控制器XT，包含智能微网模式控制器和智能微网中央控制器；第三层是智能微网管理***MEMS，保证整个微网***的稳定经济运行。可以广泛应用到由风、光、燃机、柴、储等多种分布式电源组成的智能微电网项目，用于在项目建设规划时确定优化监控管理***。但是该专利并不具并网运行和离网网运行的功能，当蓄电装置蓄满电后，不能并网销售，会造成电能浪费。
本申请人在本发明中提出了一种建筑多能源互补综合利用装置，旨在解决建筑多能源综合利用方面存在的问题。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明的目的就是提供一种建筑多能源互补综合利用装置，能源综合利用完善，用能与能源供应可做到协调统一，可实现风能和太阳能***在内部的配合应用，这主要在于本装置中设有综合监控微网***，该***具有将用能与能源供应做到协调统一，实现风能和太阳能发电在内部的配合应用。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
建筑多能源互补综合利用装置，包括综合监控微网***装置、太阳能发电装置、风力发电装置、储存电能装置、用电装置和辅助装置，所述综合监控微网***装置、太阳能发电装置、风力发电装置、储存电能装置、用电装置和辅助装置经电连接连成一有机整体，所述综合监控微网***装置通过并网装置与市电网电连接，所述辅助装置包括储能并网逆变器、光伏发电逆变器、风力发电逆变器、照明负荷智能电表、重要负荷智能电表、无功补偿智能电表、少量动力智能电表、市电并网智能电表，储能智能电表、光伏智能电表、风力智能电表，所述综合监控微网***装置通过RS总线分别与储能并网逆变器、光伏发电逆变器、风力发电逆变器、照明负荷智能电表、重要负荷智能电表、无功补偿智能电表、少量动力智能电表、市电并网智能电表、储能智能电表、光伏智能电表、风力智能电表电连接；
市电网和内网通过并网装置合成一个交集网，在综合监控微网***装置的管理下可同时融合并网运行和离网运行，互不影响，而且共同具有待机状态、故障状态和紧急停机状态；
所述综合监控微网***装置包括DSP控制器、传感器模块、输入输出模块，PWM输出模块，触摸屏输入输出模块、光电报警与状态显示接口模块、以太网接口模块和RS232及RS485接口模块，其中该控制装置以DSP控制器为控制核心，开关输入输出模块与DSP控制器的I/O接口连接，开关输入输出模块包括有继电器输入模块、继电器输出模块和大功率开关输出模块；
运行管理层、监控层和现场控制层的三层结构，各层结构之间、采用以太网通信方式通信连接；所述现场控制层包括通用微网单元控制器，并以DSP为通用微网单元控制器，拥有AD数据采集、PWM斩波输出、大功率电力电子开关输出、继电器输入输出、以太网接口多种功能，实现对监控层命令的接收与处理、根据上级命令决定各单元自身的控制模式与方法、对各单元运行参数的采集与上传、对各单元自身运行的保护与故障报警、对上级无命令模式下的智能运行判断等；现场控制层的通用微网单元控制器为独立的通用微网单元控制器，对不同的通用微网单元控制器进行独立控制，接收主微网控制器的指令，制定该通用微网单元控制器的控制方法与发送运行参数给主微网控制器功能。
优选地，所述用电装置包括地能热泵装置、动力负荷、家用电器负荷。
优选地，所述传感器模块包括电流传感器、电压传感器、功率传感器和频率传感器，所有的传感器分别通过光电隔离与信号转换输入到DSP的A/D接口。
优选地，所述触摸屏输入输出模块与DSP控制器的输入端连接，实现触摸屏输入输出模块的信息显示与控制输入，接收维护人员的控制命令，显示内部各种参数信息。
优选地，所述光电报警与状态显示接口模块采用LED光电显示***的运行状态，当监控装置发生故障时发出故障报警。
优选地，所述以太网接口模块与DSP控制器的输入端连接，完成与上两层的信息交换；RS232及RS485接口模块通过通用串行总线与兼容设备进行通信。
优选地，所述运行管理层包括管理计算机、运行监控计算机、输出设备和外部网络，完成与上级电网的信息交换、确定微网的运行模式、综合归纳分析微网的运行参数、微网各部分单元的故障预测与报警、用户友好交互模式功能。
优选地，所述监控层包括以DSP为主的主微网控制器，以及副微网控制器、数据服务器和交换机；实现对运行管理层的命令的分析与管理、对现场控制层的各单元运行模式的命令下达、对各单元监控数据的收集、判断与上传、对微网的网络通信的管理、对数据的备份与管理。
优选地，所述监控层中，主微网控制器完成对整个微网的协调控制，接收上级电网的指令与控制要求，设定底层各微网控制目标、完成对微网母线的电压、电流、功率、频率、功率因素、负荷参数的实时监控，接收底层各微源的运行参数。
优选地，所述以太网通信网络完成主微网控制器与各通用微网单元控制器之间的数据通信，以及各通用微网单元控制器之间的数据通信。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、能源综合利用完善，用能与能源供应可做到协调统一，可实现风能和太阳能***在内部的配合应用，这主要在于本装置中设有综合监控微网***，该***具有将用能与能源供应做到协调统一，实现风能和太阳能发电在内部的配合应用。
2、基本可满足建筑内的常规用电需求，因为在大多生活建筑中，空调是主要的耗电项目，而本装置中除有太阳能和风能发的电可供空调外，主要的还是本装置中设有地能热泵装置，可有效的利用地能进行制冷和取暖，从而可基本满足建筑内的常规用电需求。
3、具有并网功能，当本单元中的电能过剩时，可通过并网***设置并网销售，不会造成电能浪费，这在于本***中设有并网装置。具有同时融合并网运行和离网网运行的功能。
4、综合监控***装置将可再生能源发电和节能设备完美融合在一起使用，达到能源的综合利用最优化，这在于用户根据建筑面积和当地的气候和环境情况，合理的配置太阳能、风能、储能、地能热泵***的容量，在达到建筑零排放的前提下，更多的兼顾经济性。本***可广泛用于离网、并网性需求的居民住宅、别墅、工厂、学校、医院、岛屿、旅游景点等场所。
附图说明
图1为本发明提出的一种建筑多能源互补综合利用装置的结构示意图；
图2为本发明提出的一种建筑多能源互补综合利用装置的综合微网监控***的架构图；
图3为本发明提出的一种建筑多能源互补综合利用装置的运行模式及对应的工作状态示意图；
图4为本发明提出的一种建筑多能源互补综合利用装置的综合微网监控***的各层控制功能图；
图5为本发明提出的一种建筑多能源互补综合利用装置的综合微网监控***的通用微网单元控制器的结构图。
图中：1、综合监控微网***装置，2、太阳能发电装置，3、风力发电装置，4、储存电能装置，5、用电装置，6、辅助装置，61、储能并网逆变器，62、光伏发电逆变器，63、风力发电逆变器，6A1、照明负荷智能电表，6A2、重要负荷智能电表，6A3、无功补偿智能电表，6A4、少量动力智能电表，6A5，市电并网智能电表，6A6、储能智能电表，6A7、光伏智能电表，6A8风力智能电表，7、并网装置，8、市电网。
具体实施方式
下面将对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-5，建筑多能源互补综合利用装置，包括综合监控微网***装置1、太阳能发电装置2、风力发电装置3、储存电能装置4、用电装置5和辅助装置6，综合监控微网***装置1、太阳能发电装置2、风力发电装置3、储存电能装置4、用电装置5和辅助装置6经电连接连成一有机整体，综合监控微网***装置1通过并网装置7与市电网8电连接。用电装置包括地能热泵装置51、动力负荷52、家用电器负荷53。辅助装置6包括储能并网逆变器61、光伏发电逆变器62、风力发电逆变器63、照明负荷智能电表6A1、重要负荷智能电表6A2、无功补偿智能电表6A3、少量动力智能电表6A4、市电并网智能电表6A5，储能智能电表6A6、光伏智能电表6A7、风力智能电表6A8。综合监控微网***装置1通过RS48总线分别与储能并网逆变器61、光伏发电逆变器62、风力发电逆变器63、照明负荷智能电表6A1、重要负荷智能电表6A2、无功补偿智能电表6A3、少量动力智能电表6A4、市电并网智能电表6A5、储能智能电表6A6、光伏智能电表6A7、风力智能电表6A8电连接。
市电网和内网通过并网装置合成一个交集网，在综合监控微网***装置的管理下可同时融合并网运行和离网运行，互不影响，而且共同具有待机状态、故障状态和紧急停机状态。
综合监控微网***装置1包括DSP控制器、传感器模块、输入输出模块，PWM输出模块，触摸屏输入输出模块、光电报警与状态显示接口模块、以太网接口模块和RS232及RS485接口模块，该控制装置以DSP控制器为控制核心；其中传感器模块包括电流传感器、电压传感器、功率传感器和频率传感器，所有的传感器分别通过光电隔离与信号转换输入到DSP的A/D接口；开关输入输出模块与DSP控制器的I/O接口连接，开关输入输出模块包括有继电器输入模块、继电器输出模块和大功率开关输出模块；触摸屏输入输出模块与DSP控制器的输入端连接，实现触摸屏输入输出模块的信息显示与控制输入，接收维护人员的控制命令，显示内部各种参数信息；光电报警与状态显示接口模块采用LED光电显示***的运行状态，当监控装置发生故障时发出故障报警；以太网接口模块与DSP控制器的输入端连接，完成与上两层的信息交换；RS232及RS485接口模块通过通用串行总线与兼容设备进行通信。
运行管理层、监控层和现场控制层的三层结构，各层结构之间、采用以太网通信方式通信连接；的运行管理层包括管理计算机、运行监控计算机、输出设备和外部网络，完成与上级电网的信息交换、确定微网的运行模式、综合归纳分析微网的运行参数、微网各部分单元的故障预测与报警、用户友好交互模式功能；的监控层包括以DSP为主的主微网控制器，以及副微网控制器、数据服务器和交换机；实现对运行管理层的命令的分析与管理、对现场控制层的各单元运行模式的命令下达、对各单元监控数据的收集、判断与上传、对微网的网络通信的管理、对数据的备份与管理；
的现场控制层包括通用微网单元控制器，并以DSP为通用微网单元控制器，拥有AD数据采集、PWM斩波输出、大功率电力电子开关输出、继电器输入输出、以太网接口多种功能，实现对监控层命令的接收与处理、根据上级命令决定各单元自身的控制模式与方法、对各单元运行参数的采集与上传、对各单元自身运行的保护与故障报警、对上级无命令模式下的智能运行判断等。
其中：在监控层中，主微网控制器完成对整个微网的协调控制，接收上级电网的指令与控制要求，设定底层各微网控制目标、完成对微网母线的电压、电流、功率、频率、功率因素、负荷参数的实时监控，接收底层各微源的运行参数；以太网通信网络完成主微网控制器与各通用微网单元控制器之间的数据通信，以及各通用微网单元控制器之间的数据通信；现场控制层的通用微网单元控制器为独立的通用微网单元控制器，对不同的通用微网单元控制器进行独立控制，接收主微网控制器的指令，制定该通用微网单元控制器的控制方法与发送运行参数给主微网控制器功能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.建筑多能源互补综合利用装置，包括综合监控微网***装置(1)、太阳能发电装置(2)、风力发电装置(3)、储存电能装置(4)、用电装置(5)和辅助装置(6)，其特征在于，所述综合监控微网***装置(1)、太阳能发电装置(2)、风力发电装置(3)、储存电能装置(4)、用电装置(5)和辅助装置(6)经电连接连成一有机整体，所述综合监控微网***装置(1)通过并网装置(7)与市电网(8)电连接，所述辅助装置(6)包括储能并网逆变器(61)、光伏发电逆变器(62)、风力发电逆变器(63)、照明负荷智能电表(6A1)、重要负荷智能电表(6A2)、无功补偿智能电表(6A3)、少量动力智能电表(6A4)、市电并网智能电表(6A5)，储能智能电表(6A6)、光伏智能电表(6A7)、风力智能电表(6A8)，所述综合监控微网***装置(1)通过RS48总线分别与储能并网逆变器(61)、光伏发电逆变器(62)、风力发电逆变器(63)、照明负荷智能电表(6A1)、重要负荷智能电表(6A2)、无功补偿智能电表(6A3)、少量动力智能电表(6A4)、市电并网智能电表(6A5)、储能智能电表(6A6)、光伏智能电表(6A7)、风力智能电表(6A8)电连接；
市电网(8)和内网通过并网装置(7)合成一个交集网，在综合监控微网***装置(1)的管理下可同时融合并网运行和离网运行，互不影响，而且共同具有待机状态、故障状态和紧急停机状态；
所述综合监控微网***装置(1)包括DSP控制器、传感器模块、输入输出模块，PWM输出模块，触摸屏输入输出模块、光电报警与状态显示接口模块、以太网接口模块和RS232及RS485接口模块，其中该控制装置以DSP控制器为控制核心，开关输入输出模块与DSP控制器的I/O接口连接，开关输入输出模块包括有继电器输入模块、继电器输出模块和大功率开关输出模块；
运行管理层、监控层和现场控制层的三层结构，各层结构之间、采用以太网通信方式通信连接；所述现场控制层包括通用微网单元控制器，并以DSP为通用微网单元控制器，拥有AD数据采集、PWM斩波输出、大功率电力电子开关输出、继电器输入输出、以太网接口多种功能，实现对监控层命令的接收与处理、根据上级命令决定各单元自身的控制模式与方法、对各单元运行参数的采集与上传、对各单元自身运行的保护与故障报警、对上级无命令模式下的智能运行判断等；现场控制层的通用微网单元控制器为独立的通用微网单元控制器，对不同的通用微网单元控制器进行独立控制，接收主微网控制器的指令，制定该通用微网单元控制器的控制方法与发送运行参数给主微网控制器功能。
2.根据权利要求1所述的建筑多能源互补综合利用装置，其特征在于，所述用电装置(5)包括地能热泵装置(51)、动力负荷(52)、家用电器负荷(53)。
3.根据权利要求1所述的建筑多能源互补综合利用装置，其特征在于，所述传感器模块包括电流传感器、电压传感器、功率传感器和频率传感器，所有的传感器分别通过光电隔离与信号转换输入到DSP的A/D接口。
4.根据权利要求1所述的建筑多能源互补综合利用装置，其特征在于，所述触摸屏输入输出模块与DSP控制器的输入端连接，实现触摸屏输入输出模块的信息显示与控制输入，接收维护人员的控制命令，显示内部各种参数信息。
5.根据权利要求1所述的建筑多能源互补综合利用装置，其特征在于，所述光电报警与状态显示接口模块采用LED光电显示***的运行状态，当监控装置发生故障时发出故障报警。
6.根据权利要求1所述的建筑多能源互补综合利用装置，其特征在于，所述以太网接口模块与DSP控制器的输入端连接，完成与上两层的信息交换；RS232及RS485接口模块通过通用串行总线与兼容设备进行通信。
7.根据权利要求1所述的建筑多能源互补综合利用装置，其特征在于，所述运行管理层包括管理计算机、运行监控计算机、输出设备和外部网络，完成与上级电网的信息交换、确定微网的运行模式、综合归纳分析微网的运行参数、微网各部分单元的故障预测与报警、用户友好交互模式功能。
8.根据权利要求1所述的建筑多能源互补综合利用装置，其特征在于，所述监控层包括以DSP为主的主微网控制器，以及副微网控制器、数据服务器和交换机；实现对运行管理层的命令的分析与管理、对现场控制层的各单元运行模式的命令下达、对各单元监控数据的收集、判断与上传、对微网的网络通信的管理、对数据的备份与管理。
9.根据权利要求1所述的建筑多能源互补综合利用装置，其特征在于，所述监控层中，主微网控制器完成对整个微网的协调控制，接收上级电网的指令与控制要求，设定底层各微网控制目标、完成对微网母线的电压、电流、功率、频率、功率因素、负荷参数的实时监控，接收底层各微源的运行参数。
10.根据权利要求1所述的建筑多能源互补综合利用装置，其特征在于，所述以太网通信网络完成主微网控制器与各通用微网单元控制器之间的数据通信，以及各通用微网单元控制器之间的数据通信。
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|---|---|---|---|---|
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-
2017
- 2017-06-20 CN CN201710471118.6A patent/CN107069826A/zh active Pending
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170818 |