CN202586481U - 微电网智能平衡充电供电*** - Google Patents

微电网智能平衡充电供电*** Download PDF

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Abstract

本实用新型提出一种微电网智能平衡充电供电***，由市电、光电、风电、蓄电池和柴油机发电共五路电源通过智能平衡供电装置给负载供电；光电通过DC/DC整流和DC/AC逆变后提供与市电同频同相的交流电；风电通过AC/DC整流和DC/AC逆变后提供与市电同频同相的交流电；多余的光电和风电分别通过超级电容预储能后由超级电容智能平衡交替给蓄电池充电；智能平衡供电装置检测五路电源的电压电流，并根据负载电力需求，智能控制五路静态交流切换开关的切换，给负载供电，其中五路电源的使用优先级别依次为光电、风电、蓄电池、市电、柴油机发电。本实用新型实现市电、光电、风电、柴油机发电以及蓄电池储电的智能切换给负载供电，实现不间断供电。

Description

微电网智能平衡充电供电***
技术领域
本实用新型涉及微电网电源管控技术领域，具体为一种微电网智能平衡充电供电***，通过将风能、光能发电与发电机或市电互补智能供电。
背景技术
智能微电网是一种智能化的配电网络，适用于分布式能源资源多元化控制的智能源需求，主要包括太阳能光伏、水力、生物、风能、小型发电机等，通过与电网智能控制相结合的配电网络技术。
目前，常用的新能源发电主要有两种方式，一是新能源电力发电后经逆变直接并网，即电网侧应用的电厂模式；二是，自发自用，即新能源发电后由于其不稳定，所以采用先蓄电再放电逆变后供负载使用。
在风光互补发电***中，因为受外界日照，温度及风力等的影响，其发电输出功率具有不稳定和不可预测性，因此配置相应的蓄电池储能***显得相当重要。目前，铅酸蓄电池是风光互补发电***中常用的储能装置，但它存在如循环寿命短、功率密度低、维护量大等缺点。更重要的风光互补发电***受气候等自然因素的影响，会导致蓄电池常处于充放电电流小的状态，加快了老化进程，缩短了循环使用寿命，这就相应增大了风光互补发电***的运行成本，因此，电能的储存是风光互补发电***亟待解决的问题。超级电容是近些年来新兴的一种电力储能器件，它具有循环使用寿命长、工作温度范围宽、充放电速度快、功率密度大，能量密度相对较低等特点，超级电容的以上优点正好可以与蓄电池的缺点进行有效的互补。
针对电池储能、超级电容器储能的上述特点，不断有专家提出了采用蓄电池和超级电容器混合使用的储存电能的方式。超级电容具有一定的能量存储能力可以减少蓄电池的充放电循环次数，提高***的稳定性，有效抑制电流波动对蓄电池的冲击，提高储能装置的功率输出能力简单可靠。
目前，现有新技术***与产品缺陷是：
1、新能源电力经DC/DC或经逆变AC/DC供充电器充电，由于输出电力的不稳定性使得对蓄电池的特性要求极高，严重影响充电效果和蓄电池性能和寿命。
2、现有技术的新能源发电、蓄电、供电三个环节是顺序串行单任务工作方式，在蓄电过程中蓄电池不能供电，此时负载用电就会出现短缺，供电过程中又不能蓄电，此时新能源电力所发出的电能就会浪费。
3、在风光电以及蓄电池无法满足负载电能需求时，如何引入市电切换使用，保证负载不间断供电。
发明内容
要解决的技术问题
为解决现有技术中蓄电池使用寿命较短以及在弱光条件下充电能力不足、电能浪费等问题，本实用新型提出一种微电网智能平衡充电供电***。
技术方案
本实用新型的技术方案为：
所述一种微电网智能平衡充电供电***，其特征在于：由市电、光电、风电、蓄电池和柴油机发电共五路电源通过智能平衡供电装置给负载供电；光电通过DC/DC整流和DC/AC逆变后提供与市电同频同相的交流电；风电通过AC/DC整流和DC/AC逆变后提供与市电同频同相的交流电；蓄电池通过DC/AC逆变后提供与市电同频同相的交流电；柴油机发电经AC/DC整流和DC/AC逆变后提供与市电同频同相的交流电；多余的光电和风电先分别通过超级电容预储能，而后由超级电容智能平衡交替给蓄电池充电；智能平衡供电装置检测五路电源的电压电流，并根据负载电力需求，智能控制五路静态交流切换开关的切换，给负载供电，其中五路电源的使用优先级别依次为光电、风电、蓄电池、市电、柴油机发电。
有益效果
本实用新型的有益效果是：对蓄电池充电的风、光电采用超级电容预储能，智能平衡交替给蓄电池充电，同时使新能源发电直接逆变为用户负载供电，减少中间环节及转换次数，提高电能利用率，减少蓄电池的配备等***投资规模，并且引入市电和柴油机发电，实现市电、光电、风电、柴油机发电以及蓄电池储电的智能切换给负载供电，实现不间断供电。
采用超级电容器组作为太阳能电池板、风力发电机和蓄电池之间的能量传递器件，大大提高了新能源电能的利用率，同时智能微电网多路电源智能切换给负载供电，有助于电网灾变时向重要负荷持续供电，避免间歇式电源对周围用户电能质量的直接影响，有助于可再生能源的优化利用和电网节能降损等。降低大规模停电的风险，实现能源的广域优化配置以及可再生能源的集约化开发。
附图说明
图1是本实用新型的整体原理框图
图2是多电源智能充电原理图
图3是五路电源智能平衡供电电路图
图4是超级电容蓄电池混合储能电路图
具体实施方式
下面结合具体实施例描述本实用新型。
参照附图1，本实施例中采用市电、光电、风电、蓄电池和柴油机发电共五路电源，五路电源通过智能平衡供电装置给负载供电。光电通过DC/DC整流和DC/AC逆变后提供与市电同频同相的交流电；风电通过AC/DC整流和DC/AC逆变后提供与市电同频同相的交流电；蓄电池通过DC/AC逆变后提供与市电同频同相的交流电；柴油机发电经AC/DC整流和DC/AC逆变后提供与市电同频同相的交流电。多余的光电和风电先分别通过超级电容预储能，而后由超级电容智能平衡交替给蓄电池充电。
参照附图3，智能平衡供电装置由五路并联电源输入静态交流切换开关、电压采样单元和驱动控制器组成。市电M1经手动开关121，连接静态交流切换开关14的第一路输入端，光电M2经手动开关122、DC/DC整流器62、DC/AC逆变器132连接静态交流切换开关14的第二路输入端，风电M3经AC/DC72整流器、DC/AC133逆变器，接静态交流切换开关14的第三路输入端，柴油机发电M4经AC/DC73整流器、DC/AC134逆变器，接静态交流切换开关14的第四路输入端，蓄电池经DC/AC135逆变器接静态交流切换开关14的第五路输入端，同时每路电源M1、M2、M3、M4、M5输入端以及电源输出端接电压采样单元15、电压采样单元15接驱动控制器16，驱动控制器16接五路静态交流切换开关14，控制各路电源的切换。该五路静态交流切换开关14为采样高速可控硅切换电路的切换开关。电压采样单元15检测五路电源的电压，并根据负载电力需求，智能控制五路静态交流切换开关的切换，给负载供电，其中五路电源的使用优先级别依次为光电、风电、蓄电池、市电、柴油机发电。
超级电容能够吸收随光照强度、风力大小而大幅变动的发电量，起缓冲作用，且在微风、弱光条件时的小电量无法储蓄，可以通过超级电容暂时储存起来，避免能源浪费。实现电路参照附图2，光伏阵列1经过电压电流传感器31采样输入至单片机4中，单片机4根据光伏阵列的工作状况输出控制信号控制起MPPT作用的直流斩波51，实现对光伏阵列1的最大功率跟踪，由于光能极不稳定，需要经过DC/DC61换流器的调节，直流斩波输出端连接DC/DC61整流器，DC/DC输出电能储存在超级电容81中，在弱光条件下，太阳能板的输出电压会高于超级电容组的最低输出电压，确保电能被超级电容器组吸收储存。风力发电机2经过电压电流传感器32采样输入至单片机4中，单片机4根据风力发电机的工作状况输出控制信号控制起MPPT作用的直流斩波52，实现对风能的最大功率跟踪，由于风能极不稳定，需经过AC/DC71换流器的调节，直流斩波输出端连接AC/DC71整流器，AC/DC输出电能储存在超级电容82中。蓄电池采样电路11随时检测蓄电池10的电压电流连接到单片机4的输入端，单片机根据11、31、32的状态信息，输出控制信号控制选择开关9，选择开关9连接单片机4的输出端、超级电容器组81、超级电容器组82和蓄电池10、实现对蓄电池的交替充电。
图4为超级电容蓄电池混合储能电路图，超级电容器与蓄电池通过Book-Boost型双向功率变换器并联，其中R为限流电阻，超级电容初充电时如不加限流电阻，相当于短路。可采用1000W碘钨灯作限流电阻，其冷态电阻较热态电阻小近10倍，符合电容电压上升后宜减小限流电阻的要求，并且两路超级电路器组通过选择开关连接Book-Boost型双向功率变换器，实现智能交替给蓄电池充电。

Claims (1)

1.一种微电网智能平衡充电供电***，其特征在于：由市电、光电、风电、蓄电池和柴油机发电共五路电源通过智能平衡供电装置给负载供电；光电通过DC/DC整流和DC/AC逆变后提供与市电同频同相的交流电；风电通过AC/DC整流和DC/AC逆变后提供与市电同频同相的交流电；蓄电池通过DC/AC逆变后提供与市电同频同相的交流电；柴油机发电经AC/DC整流和DC/AC逆变后提供与市电同频同相的交流电；多余的光电和风电分别通过超级电容预储能后由超级电容智能平衡交替给蓄电池充电；智能平衡供电装置检测五路电源的电压电流，并根据负载电力需求，智能控制五路静态交流切换开关的切换，给负载供电，其中五路电源的使用优先级别依次为光电、风电、蓄电池、市电、柴油机发电。
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