CN109274118A - 一种基于智能电房的电能分配***及分配方法 - Google Patents

一种基于智能电房的电能分配***及分配方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于智能电房的电能分配***和分配方法，电能分配***包括分布式光伏电站、工厂光伏电站、升压变压器、智能电房、并网柜；所述智能电房内设置有开关电柜、计量电柜和汇总电柜；所述分布式光伏电站包括若干个居民屋顶光伏电站；所述分布式光伏电站、升压变压器、开关电柜、计量电柜依次电连接，所述工厂光伏电站、计量电柜、并网柜均与汇总电柜电连接；汇总电柜用于进行发电量汇总和监控、并向并网柜进行电量的分配输送；所述并网柜用于根据工厂的用电设备的用电情况控制电能向工厂的用电设备或公用电网输送。该分配***和分配方法能够使工厂周边的居民屋顶的光伏电站的电得到更充分的利用的同时，还能够降低工厂的电费费用。

Description

一种基于智能电房的电能分配***及分配方法
技术领域
本发明涉及电力电网技术领域，特别涉及一种基于智能电房的电能分配***及分配方法。
背景技术
工业区的工厂的用电是商业性质且耗电量大，因此电费费用都比较昂贵，为了减少这些费用，很多工厂会选用在屋顶上安装光伏电站去减少用电量，但是，通常情况下光伏电站的发电量很多时候是满足不了厂房的需求，这是由于光伏电站的发电量受天气影响、屋顶的结构的影响，同时也受到周围障碍物不同程度的影响，虽然很大程度上减少了厂房的对公用电网的用电量，但是总体对于厂房来说，很多时候电量还是不够使用。
而随着节能减排的大趋势，越来越多普通家庭会在自家屋顶安装光伏电站，因为不但可以起到遮阳隔热的效果，还能够发电自用，由于一般家庭的用电量不大，常常会有多余的电量，这些多余的电量会进入公用电网，可见这些光伏电站的电不能充分利用。
如果工厂能够利用上周边居民房屋屋顶的光伏电站的电，将会更进一步的降低电费费用，而民房屋顶的光伏电站的电又能够得到更充分的利用，符合当前节能减排的大趋势。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于智能电房的电能分配***及分配方法，能够使工厂周边的居民屋顶的光伏电站的电得到更充分的利用的同时，还能够降低工厂的电费费用。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种基于智能电房的电能分配***，包括分布式光伏电站、工厂光伏电站、升压变压器、智能电房、以及设置在工厂普通电房中的并网柜；所述智能电房内设置有开关电柜、计量电柜和汇总电柜；所述分布式光伏电站包括若干个居民屋顶光伏电站；所述分布式光伏电站、升压变压器、开关电柜、计量电柜依次电连接，所述工厂光伏电站、计量电柜、并网柜均与汇总电柜电连接；汇总电柜用于对分布式光伏电站和工厂光伏电站发出的电进行汇总和监控、并向并网柜进行电量的分配输送；所述并网柜用于根据工厂的用电设备的用电情况控制电能向工厂的用电设备或公用电网输送。
所述的基于智能电房的电能分配***中，所述汇总电柜为设置有感应芯片的智能并网柜，该感应芯片用于监控总电量的变化情况，并控制向对并网柜的放电电量。
所述的基于智能电房的电能分配***中，所述并网柜中设置有智能阀门开关和调控芯片，调控芯片用于控制智能阀门开关接通工厂的用电设备或公用电网，并控制智能阀门开关的打开量。
所述的基于智能电房的电能分配***中，所述调控芯片与感应芯片电连接。
所述的基于智能电房的电能分配***中，所述调控芯片与感应芯片均具有记忆功能，可对工厂的用电设备的实际用电量进行记录，并按照记录调配电力输送。
所述的基于智能电房的电能分配***，还包括一个光照传感器，该光照传感器与调控芯片电连接。
一种电能分配方法，该电能分配方法基于所述的基于智能电房的电能分配***，其步骤包括：
A.根据工厂的平均用电量、工厂光伏电站的平均发电量和屋顶光伏电站的平均发电量来接入相应数量的屋顶光伏电站，这些屋顶光伏电站构成了分布式光伏电站；
B.分布式光伏电站发出的电经过升压变压器升压后输送至开关电柜，通过开关柜对电路进行保护，然后通过计量电柜进行电量计量；
C. 工厂光伏电站发出的电和分布式光伏电站发出的电通过两个并网点分别输送至汇总电柜；
D.调控芯片根据工厂的用电设备的用电量-时间数据和气象数据控制智能阀门开关在相应时间接通工厂的用电设备或公用电网，并控制智能阀门开关的打开量，同时向感应芯片发送用电量信息；
E. 感应芯片根据接收到的用电量信息控制汇总电柜对并网柜进行等电量的放电。
所述的电能分配方法的步骤D中，所述用电量-时间数据为用电量与时间的对应关系，初次使用时，该电量-时间数据为预设数据，此后，该电量-时间数据为调控芯片记录的实际数据。
所述的电能分配方法的步骤D中，所述气象数据为当地气象局提供的数据和/或NASA数据。
所述的电能分配方法的步骤D中，通过光照传感器采集现场气象数据，并用于对所述气象数据进行修正。
有益效果：
本发明提供了一种基于智能电房的电能分配***及分配方法，根据工厂的平均用电量、工厂光伏电站的平均发电量和屋顶光伏电站的平均发电量来接入相应数量的屋顶光伏电站，构成分布式光伏电站，把分布式光伏电站和工厂光伏电站发出的电通过汇总电柜汇总后输送到工厂的普通电房里的并网柜，最后由并网柜根据用电设备的用电情况控制电能向工厂的用电设备或公用电网输送。该***和方法能够使工厂周边的居民屋顶的光伏电站的电得到更充分的利用的同时，还能够降低工厂的电费费用。
附图说明
图1为本发明提供的基于智能电房的电能分配***的原理图。
图2为本发明提供的基于智能电房的电能分配***的控制原理图。
具体实施方式
本发明提供一种基于智能电房的电能分配***及分配方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1-2，本发明提供的一种基于智能电房的电能分配***，包括分布式光伏电站1、工厂光伏电站2、升压变压器3、智能电房A、以及设置在工厂普通电房中的并网柜4；所述智能电房A内设置有开关电柜5、计量电柜6和汇总电柜7；所述分布式光伏电站包括若干个居民屋顶光伏电站；所述分布式光伏电站1、升压变压器3、开关电柜5、计量电柜6依次电连接，所述工厂光伏电站2、计量电柜3、并网柜4均与汇总电柜7电连接；汇总电柜用于对分布式光伏电站和工厂光伏电站发出的电进行汇总和监控、并向并网柜进行电量的分配输送；所述并网柜用于根据工厂的用电设备的用电情况控制电能向工厂的用电设备90或公用电网91输送。
本电能分配***可根据工厂的平均用电量、工厂光伏电站的平均发电量和屋顶光伏电站的平均发电量来接入相应数量的屋顶光伏电站，以构成分布式光伏电站，此处，可采用赎买的方式进行屋顶光伏电站的接入（即通过低于商业用电的价格向已安装的居民屋顶光伏电站的电进行购买），分布式光伏电站的电经过升压变压器升压后输入到开关电柜进行电路保护，然后输入计量电柜进行电量计量，以确定从分布式光伏电站购买的电量方便进行计费，分布式光伏电站和工厂光伏电站的发出的电通过汇总电柜汇总后输送到工厂的普通电房里的并网柜，最后由并网柜根据用电设备的用电情况控制电能向工厂的用电设备或公用电网输送（多余的电输入公用电网是可以得到相应的费用的），该***能够使工厂周边的居民屋顶的光伏电站的电得到更充分的利用的同时，还能够降低工厂的电费费用。
升压变压器、并网柜、开关电柜、计量电柜和汇总电柜均为现有技术，可根据需要从市场上直接购买得到，此处不对其结构进行详述。作为公知常识，分布式光伏电站1、工厂光伏电站2是设置有逆变器的，该逆变器用于把直流电转换为交流电，所以本电能分配***中输送的电为交流电。
进一步的，所述汇总电柜7为设置有感应芯片的智能并网柜，该感应芯片用于监控总电量的变化情况，并控制向对并网柜的放电电量。感应芯片可以为单片机、MCU控制器等。汇总电柜可根据工厂的用电设备的实际用电情况控制放电电量。
进一步的，所述并网柜4中设置有智能阀门开关和调控芯片，调控芯片用于控制智能阀门开关接通工厂的用电设备或公用电网，并控制智能阀门开关的打开量。当需要向用电设备供电时控制智能阀门开关接通用电设备，并根据用电量控制智能阀门开关的打开量，工厂用电设备的用电量越大智能阀门开关的打开量越大，确保发出的电能够得到充分利用。此处，调控芯片可以是单片机、MCU控制器等，所述打开量是指在一定输电电压下能够从智能阀门开关流过的电流大小，所述智能阀门开关可以采用双向可控硅（例如，BTA41-600B双向可控硅、BTA41-700B双向可控硅、BTA41-800B双向可控硅）或其他具有电流调节功能的控制器件。
本实施例中，所述调控芯片与感应芯片电连接。调控芯片可向感应芯片发送用电量信息，感应芯片根据接收到的用电量信息控制汇总电柜的放电电量，使放电电量与用电量等量，进一步提高电能的利用率。
优选的，所述调控芯片与感应芯片均具有记忆功能，可对工厂的用电设备的实际用电量进行记录，并按照记录调配电力输送。利用用电设备最近的实际用电情况来控制电量输出，能够使电量控制更加准确，可使光伏电站发出的电最大化的利用上，提高了自主消纳的能力。为实现调控芯片与感应芯片的记忆功能，可在调控芯片与感应芯片上设置EEROM、FLASH等可不依赖电的记忆存储器。
进一步的，所述的基于智能电房的电能分配***，还包括一个光照传感器8，该光照传感器与调控芯片电连接。调控芯片是根据当地实际太阳光照情况来调节智能阀门开关的工作时间（即向工厂的用电设备供电和向公用电网输电的时间）的，实际太阳光照情况来自当地气象局提供的气象数据和/或NASA气象数据，这些数据通常与当地的实际情况有误差，因此可通过光照传感器采集的数据对这些气象数据进行修正，可进一步提高控制的准确性，使电能得到更充分地利用。
本发明还提供一种电能分配方法，该电能分配方法基于所述的基于智能电房的电能分配***，其步骤包括：
A.根据工厂的平均用电量、工厂光伏电站的平均发电量和屋顶光伏电站的平均发电量来接入相应数量的屋顶光伏电站，这些屋顶光伏电站构成了分布式光伏电站。
具体的，可采用赎买的方式进行屋顶光伏电站的接入，即通过低于商业用电的价格向已安装的居民屋顶光伏电站的电进行购买，对比使用公用电网的电，其电费费用较低。
B.分布式光伏电站发出的电经过升压变压器升压后输送至开关电柜，通过开关柜对电路进行保护，然后通过计量电柜进行电量计量。
通过计量电柜进行电量计量，可确定从分布式光伏电站购买的电量，方便进行计费。
C. 工厂光伏电站发出的电和分布式光伏电站发出的电通过两个并网点分别输送至汇总电柜。
工厂光伏电站的并网点是指光伏电站的输出点，分布式光伏电站的并网点是指升压变压器的输出点。
在并入智能电房之前都各自设置了独立的并网点，这样做的目的是为了在一方出现跳闸或者故障等情况时，能够在不影响正常用电的情况下进行快速的排查工作，同时也可以避免由于雷雨天气、线路等问题导致的跳闸或者短路等一系列影响线路用电的复杂情况，从而能够更好的分清导致出现故障的原因是分布式光伏电站线路还是工厂光伏电站线路。
D.调控芯片根据工厂的用电设备的用电量-时间数据和气象数据控制智能阀门开关在相应时间接通工厂的用电设备或公用电网，并控制智能阀门开关的打开量，同时向感应芯片发送用电量信息。
所述用电量-时间数据为用电量与时间的对应关系，初次使用时，该电量-时间数据为预设数据，此后，该电量-时间数据为调控芯片记录的实际数据。可利用前一天记录到的电量-时间数据作为当天的电量-时间数据来控制智能阀门开关工作，也可利用前几天记录到的电量-时间数据的平均值作为当天的电量-时间数据来控制智能阀门开关工作，提高控制的准确性。
所述气象数据为当地气象局提供的数据和/或NASA数据，主要为太阳光照随时间的变化情况，以便根据太阳光照情况控制智能阀门开关接通用电设备和公用电网的时间。
为了提高对接通时间控制的准确性，可通过光照传感器采集现场气象数据，并用于对所述气象数据进行修正。将采集的实际太阳光照数据作为参考值，当所述气象数据与参考值的误差超过一定值，则以参考值作为控制依据进行控制。
E. 感应芯片根据接收到的用电量信息控制汇总电柜对并网柜进行等电量的放电。
见图2，调控芯片、感应芯片和智能阀门开关的控制过程如下：
1）感应芯片读取汇总电柜收集的总电量数据；
2）调控芯片对采集的总电量数据结合用电量-时间数据和气象数据进行分析和统计；
3）调控芯片根据得出的数据导出电量消纳比例；
4）调控芯片将数据反馈到感应芯片，供感应芯片控制放电电量；
5）调控芯片根据得出的数据控制智能阀门开关工作以实现步骤6）或步骤7）；
6）按照导出的电量消纳比例向工厂的用电设备供电，实现自发自用输出；
7）按照导出的电量消纳比例和对应的时间向公用电网输电，实现余电上网输出。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以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，而所有这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于智能电房的电能分配***，其特征在于，包括分布式光伏电站、工厂光伏电站、升压变压器、智能电房、以及设置在工厂普通电房中的并网柜；所述智能电房内设置有开关电柜、计量电柜和汇总电柜；所述分布式光伏电站包括若干个居民屋顶光伏电站；所述分布式光伏电站、升压变压器、开关电柜、计量电柜依次电连接，所述工厂光伏电站、计量电柜、并网柜均与汇总电柜电连接；汇总电柜用于对分布式光伏电站和工厂光伏电站发出的电进行汇总和监控、并向并网柜进行电量的分配输送；所述并网柜用于根据工厂的用电设备的用电情况控制电能向工厂的用电设备或公用电网输送。
2.根据权利要求1所述的基于智能电房的电能分配***，其特征在于，所述汇总电柜为设置有感应芯片的智能并网柜，该感应芯片用于监控总电量的变化情况，并控制向对并网柜的放电电量。
3.根据权利要求2所述的基于智能电房的电能分配***，其特征在于，所述并网柜中设置有智能阀门开关和调控芯片，调控芯片用于控制智能阀门开关接通工厂的用电设备或公用电网，并控制智能阀门开关的打开量。
4.根据权利要求3所述的基于智能电房的电能分配***，其特征在于，所述调控芯片与感应芯片电连接。
5.根据权利要求4所述的基于智能电房的电能分配***，其特征在于，所述调控芯片与感应芯片均具有记忆功能，可对工厂的用电设备的实际用电量进行记录，并按照记录调配电力输送。
6.根据权利要求5所述的基于智能电房的电能分配***，其特征在于，还包括一个光照传感器，该光照传感器与调控芯片电连接。
7.一种电能分配方法，其特征在于，该电能分配方法基于权利要求1-6中任一项所述的基于智能电房的电能分配***，其步骤包括：
A.根据工厂的平均用电量、工厂光伏电站的平均发电量和屋顶光伏电站的平均发电量来接入相应数量的屋顶光伏电站，这些屋顶光伏电站构成了分布式光伏电站；
B.分布式光伏电站发出的电经过升压变压器升压后输送至开关电柜，通过开关柜对电路进行保护，然后通过计量电柜进行电量计量；
C. 工厂光伏电站发出的电和分布式光伏电站发出的电通过两个并网点分别输送至汇总电柜；
D.调控芯片根据工厂的用电设备的用电量-时间数据和气象数据控制智能阀门开关在相应时间接通工厂的用电设备或公用电网，并控制智能阀门开关的打开量，同时向感应芯片发送用电量信息；
E. 感应芯片根据接收到的用电量信息控制汇总电柜对并网柜进行等电量的放电。
8.根据权利要求7所述的电能分配方法，其特征在于，步骤D中，所述用电量-时间数据为用电量与时间的对应关系，初次使用时，该电量-时间数据为预设数据，此后，该电量-时间数据为调控芯片记录的实际数据。
9.根据权利要求7所述的电能分配方法，其特征在于，步骤D中，所述气象数据为当地气象局提供的数据和/或NASA数据。
10.根据权利要求9所述的电能分配方法，其特征在于，步骤D中，通过光照传感器采集现场气象数据，并用于对所述气象数据进行修正。
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