CN107591831A - 一种应用于家庭式能源微网的拓扑 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全新家庭式能源微网拓扑，如摘要附图所示，其包括微网控制模块、防逆流模块，光伏板、光伏逆变模块、储能逆变模块、储能电池、充电机模块、本地负载和低压配电网。光伏板通过光伏逆变模块连接交流母线，储能电池通过储能逆变模块连接交流母线，充电器连接交流母线给储能电***充电；防逆流装置检测交流母线侧功率流向并通过通信方式控制光伏逆变模块和储能逆变模块有功功率和无功功率输出，禁止家庭式能源微网多余能量流向低压配电网，影响电网电能质量；微网控制模块负责控制储能电池的充放电控制实现削峰填谷的功能。

Description

一种应用于家庭式能源微网的拓扑
技术领域
本发明是属于分布式能源微网领域，主要涉及到一种全新的家庭式能源微网的拓扑结构。
背景技术
微电网是指以分布式发电技术为基础，靠分散型资源的小型电站为主，结合终端用户电能质量管理和能源梯级利用技术形成的小型模块化，分散式的功能网络。微电网能实现内部电源和负荷的一体化运行，并通过和主电网的协调控制，可平滑接入主网或独立自治运行，充分满足用户对电能质量，供电可靠性和安全性的要求。
随着社会经济的发展，人们对于电力的需求越来越大，电力供应矛盾愈加突出。电力是一种特殊商品，难以储存或储存的成本高，属于一种即时生产、即时消费的商品。为了应付一天中的高峰需求，供电厂必须按高峰时间的需求来设计生产规模或供电能力，这就超出低谷期间电能的浪费，因此，实施峰谷不同电价，可以有效发挥电价的杠杆作用，抑制高峰时期用电量的快速增长，提高低谷时候的用电量，从而提高电网和整个社会的效益。
随着大规模分布式电站的接入，对于电网的运行和保护控制带来了一系列的影响，包括电网安全问题、电能质量问题、继电保护问题、短路电流问题和对电网规划的影响等，基于分布式电站给电网带来的诸多影响，诸多国家或地区降低或取消光伏电站补贴，甚至不允许分布式电站逆送电能入电网。
基于此背景下，本发明提出了一种可以削峰填谷家庭式能源微网拓扑，并且可以降低分布式电源对配电网不利影响。
发明内容
本发明提供了一种家庭式能源微网拓扑。
其包括微网控制模块、防逆流模块，光伏板、光伏逆变模块、储能逆变模块、储能电池、充电机模块、本地负载和低压配电网。光伏板通过光伏逆变模块连接交流母线，储能电池通过储能逆变模块连接交流母线，充电器连接交流母线给储能电***充电；防逆流装置检测交流母线侧功率流向并通过通信方式控制光伏逆变模块和储能逆变模块有功功率和无功功率输出，禁止家庭式能源微网多余能量流向低压配电网，影响电网电能质量；微网控制模块负责控制储能电池的充放电控制实现削峰填谷的功能。
所述的储能逆变模块为具有并离网功能，通过有线或无线通信方式切换其并离网模式。
所述的微网控制模块在谷电期关闭K2打开K3为储能电池充电，峰电期关闭K3打开K2释放储能电池电能；微网控制模块检测到低压配电网断电时，关闭K2,打开K1切换到离网模式。
所述的防逆流装置，通过CT和VT实时检测低压配电网进线处电压、电流矢量，计算功率流向，当能源微网多余电能流向低压配电网是，防逆流装置通过有线或无线通信方式调节光伏逆变模块和储能逆变模块有功和无功输出功率，或改变拓扑中充放电开关状态。
所述的储能电池可以为铅酸蓄电池、锂电池、燃料电池或超级电容器。
本发明中储能电池可以存储光伏发电***中多余的能量，由于分布式能源对配电网侧带来一些不利影响，很多国家限制分布式能源逆送电能入电网中，这样，储能***可以存储白天光伏发电***中多余的能量，避免能量浪费，提高能源利用率。
本发明中储能电池不仅可以存储光伏发电***中多余的能量，还可以在谷电时吸收配电网侧多余的能量，不仅可以低价存储能量，消耗谷电时电网中多余的能量，避免谷电时能量的损耗；而且还可以峰电时向电网释放能量，支持峰电时大量能源需求，为用户节省账单，本发明既可以解决分布式电站给配电网侧带来的诸多不利影响，也可以实现削峰填谷的功能，符合国家峰谷电价政策，且循环寿命长，控制效果好，成本较低，收益较高。
附图说明
图1是一种应用于家庭式能源微网的拓扑实施例图。
图2是一种应用于家庭式能源微网的拓扑峰谷电时间表。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明，下面结合附图1及具体实施方式对本发明的技术方案及其相关工作原理进行详细说明
如图1所示，一种家庭式微网拓扑，包括光伏板及其4KW光伏逆变模块、储能电池及其5KW储能逆变模块、2KW充电模块、2KW本地负载，防逆流模块，微网控制模块和低压配电网。
本实施方式中，当前光伏输出逆变模块功率为4KW满功率输出，本地负载为2kW,即存在2KW输出功率流向低压配电网，微网控制模块打开充点模块开关K3为储能电池充电，避免能源微网多余电能流向电网；当光伏输出逆变模块功率为4KW满功率输出，本地负载1KW时，微网控制模块打开充点模块开关K3为储能电池充电，同时防逆流模块调节光伏逆变模块输出功率至3KW, 避免能源微网多余电能流向电网,对低压配电造成电能质量影响。
本实施方式中,如图2所示，在每天22:00~6:00，微网控制模块闭合K3为储能电池充电，吸收谷电期低压配电网多余能量；在每天6:00~22:00，微电网闭合K2,释放储能电池能量，支撑低压配电网峰电期用电问题。
本实施方式中，当微网控制模块检测到低压配电网断电时，微网控制模块实时断开K2,闭合K1切换到离网模式，避免电网停电为用户带来的不便。

Claims (7)

1.一种家庭式能源微网拓扑，如图一所示，包括微网控制模块、防逆流模块，光伏板、光伏逆变模块、储能逆变模块、储能电池、充电机模块、本地负载和低压配电网。
2.根据权利要求1 所述的家庭式能源微网拓扑，其特征在于，所述的储能逆变模块为具有并离网功能，通过有线或无线通信方式切换并离网模式。
3.根据权利要求1 所述的家庭式能源微网拓扑，其特征在于，所述的微网控制模块在谷电期关闭K2打开K3为储能电池充电，峰电期关闭K3打开K2释放储能电池电能。
4.根据权利要求3所述的微网控制模块，其特征在于，当微网控制模块检测到低压配电网断电时，关闭K2,打开K1切换到离网模式。
5.根据权利要求1 所述的家庭式能源微网拓扑，其特征在于，所述的防逆流装置，通过CT和VT实时检测低压配电网进线处电压、电流矢量，计算功率流向，当能源微网多余电能流向低压配电网是，防逆流装置通过有线或无线通信方式调节光伏逆变模块和储能逆变模块有功和无功输出功率，或改变拓扑中充放电开关状态。
6.根据权利要求5 所述的CT和VT,其特征在于，所述的CT和VT接在低压配电网进线处。
7.根据权利要求1 所述的家庭式能源微网拓扑，其特征在于，所述的储能电池可以为铅酸蓄电池、锂电池、燃料电池或超级电容器。
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