一種混合能源電站能量管理系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種混合能源電站能量管理系統，該系統包括：能量轉換系統：包括風力發電機、太陽能發電設備；負載：用電設備；儲能系統：將能量轉換系統轉換的電能中負載未消耗的電能儲存在儲能系統中；下位機：控制能量轉換系統的工作，和負載與儲能系統間的協調運行。所述能量轉換系統還包括柴油發電機，所述柴油發電機僅在儲能系統能量儲量不足或大電流放電時適當補充。微網能量管理系統不僅保證了微網的高效、穩定運行，還提高了可再生能源的利用率，延長了電池的使用壽命。將蓄電池作為能量管理單元、解決系統發電與耗電管理不平衡的問題。
【專利說明】一種混合能源電站能量管理系統
【技術領域】
[0001]本發明屬于混合發電【技術領域】，具體涉及一種混合能源電站能量管理系統。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著能源緊缺以及環境惡化的加劇，可再生能源利用得到各國重視。風能、波浪能、太陽能等可再生清潔能源得到了開發利用，利用風能等能源建立獨立的能源電站，可以為無電網的偏遠地區供電、解決能源問題，可再生能源的混合發電技術擁有廣闊的市場前景。
[0003]可再生獨立能源電站是一個復雜的系統，各種可再生能源提供的電力均不穩定，隨能流大小而變，用戶的用電也不穩定。在發電和用電均不穩定的情況下，需要建立一個可再生獨立能源電站的能量管理系統，實現對系統發電控制、能量儲蓄控制、可控負載的控制以及工作狀態的監測，每一個環節不可或缺，否則將影響系統輸出電力的質量，甚至導致嚴重事故。
【發明內容】
[0004]為了克服現有技術的不足，本發明提供一種混合能源電站能量管理系統，將蓄電池作為能量管理單元、解決系統發電與耗電管理不平衡的問題，同時接入可控負載，實現更大范圍內的平衡。
[0005]本發明的技術方案是:一種混合能源電站能量管理系統，包括:能量轉換系統:包括風力發電機、太陽能發電設備；負載:用電設備；儲能系統:將能量轉換系統轉換的電能中負載未消耗的電能儲存在儲能系統中；下位機:控制能量轉換系統的工作，和負載與儲能系統間的協調運行。所述能量轉換系統還包括柴油發電機，所述柴油發電機僅在儲能系統能量儲量不足或大電流放電時適當補充。所述負載包括可控負載，在能源過剩時，啟動可控負載。所述可控負載為海水淡化裝置、制冰機或電爐。所述風力發電機為永磁直驅風機，采用變速變槳距控制方式。所述儲能系統包括三組蓄電池，所述能量管理系統還包括數據采集調理電路，所述數據采集調理電路采集蓄電池的充放電電流、電壓和溫度數據，并傳送給下位機，所述數據采集調理電路包括信息采集單元、信號預處理單元和多采樣率處理單元。所述能量管理系統還包括工控機、操作指示模塊和TC35i模塊，工控機通過總線接收來自下位機的數據，操作指示模塊和TC35i模塊連接到工控機。
[0006]本發明有如下積極效果:該系統實時監視系統運行工況，并將關鍵運行信息通過通用分組無線服務傳送至遠方的管理系統。微網能量管理系統不僅保證了微網的高效、穩定運行，還提高了可再生能源的利用率，延長了電池的使用壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1為本發明【具體實施方式】的混合能源發電系統結構圖。
【具體實施方式】
[0008]下面對照附圖，通過對實施例的描述，本發明的【具體實施方式】如所涉及的各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進一步詳細的說明，以幫助本領域技術人員對本發明的發明構思、技術方案有更完整、準確和深入的理解。
[0009]本發明的主要思路是:本發明的混合能源電站能量管理系統包括兩層結構，下層結構為分布式發電設備和微網負載的控制器，可細分為能量轉換系統、下位機和負載，功能主要是就地對微網中各種分布式發電設備與負載進行控制，實現微網內關鍵負荷的采集、低頻/低壓減載功能；上層為遠程監控系統，將重要的運行信息通過GPRS傳送到遠程控制終端等。
[0010]下層結構包括風力發電機、太陽能發電設備、儲能系統、柴油發電機、可控負載、常用負載和下位機，各設備通過各自的變流器或變壓器接入系統1kV直流母線。其中，儲能系統包含三組獨立的蓄電池組。下位機分別通過隔離驅動連接到可調負載和備用柴油發電機，太陽能電池陣列通過MPPT (DC/DC)連接到交流母線，風力即通過整流器連接到交流母線，備用柴油發電機通過充電柜連接交流母線，備用柴油發電機僅在蓄電池能量儲量不足或大電流放電時適當補充。系統采用直流并聯方式，即各種能源所發的電能以直流電形式送至直流母線，負載與蓄電池和逆變器的輸入端連接。系統結構圖如圖1所示。
[0011]本發明采用的風機為永磁直驅風機，采用變速變槳距控制策略，該控制策略使風機在低于額定風速區域按照變速定槳距方式運行，而在高于額定風速區域轉換為變槳距方式運行。同時，該控制策略提高了風機在低風速下捕獲風能的能力，而變槳距運行使得風機在高于額定風速下可以有效地進行功率調節。
[0012]儲能系統包含三組蓄電池，為了更好的利用可再生能源，最大限度的保護蓄電池，電站的EMS對蓄電池的充放電電流以及電壓進行測量，以估算蓄電池內電池儲量，避免對蓄電池過度充放。下位機通過數據采集調理電路連接蓄電池，數據采集調理電路采集蓄電池的充放電電流、電壓和溫度。本發明的數據采集調理電路集成了信息采集單元、信號預處理單元和多采樣率處理單元，首先，信息采集單元采集蓄電池的充放電電流和電壓，并將采集到的電流和電壓信號經預處理后變成離散信號；然后，根據抽樣因子對離散振動信號進行多采樣率處理，然后通過RS485或者RS232發送到上位機，通過工控機分析接收到的信號來識別設備的狀態。多采樣率信號處理技術通過一個信號處理系統中采用兩個或兩個以上的采樣速率，可以減少存儲量、降低計算復雜度，以便于信號的存儲、傳遞和處理，多采樣率信號處理首先得到抽樣因子，再根據抽樣因子來構造低通濾波器，對振動信號抗混疊低通濾波后進行二次抽樣處理。
[0013]本發明的上層結構包括工控機、操作指示模塊和TC35i模塊，工控機通過接收來自下位機的數據，實現對系統的運行狀態的監測，操作指示模塊用來輸入操作指令。利用GSM網絡，采用TC35i模塊實現手機短信功能。手機短信有主動發送和查詢發送2種功能。主動發送功能即在系統中預設一定條件，當系統檢測到此條件時，如蓄電池電壓過壓或欠壓，就給預設的手機用戶發送系統狀態信息，以便相應人員采取相應措施。查詢發送功能即任何手機、任何時間、任何地點向系統發送查詢指令，系統則會返回當前系統狀態的信息，也可以發送命令對系統進行控制。這樣，只要有GSM網絡，再偏遠的地區也可以實現對系統的監控。
[0014]本發明系統的太陽能和風能具有較強的互補性，微網采用太陽能和風能聯合發電方式，能從某種形式上減小單一發電形式的間歇性和波動性，儲能裝置常用來維持微網內能量平衡，保證系統的暫態穩定；柴油發電機作為后備電源，在緊急情況下提供支持。
[0015]上面結合附圖對本發明進行了示例性描述，顯然本發明具體實現并不受上述方式的限制，只要采用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種混合能源電站能量管理系統，其特征在于，包括: 能量轉換系統:包括風力發電機、太陽能發電設備； 負載:用電設備； 儲能系統:將能量轉換系統轉換的電能中負載未消耗的電能儲存在儲能系統中； 下位機:控制能量轉換系統的工作，和負載與儲能系統間的協調運行。
2.根據權利要求1所述的混合能源電站能量管理系統，其特征在于:所述能量轉換系統還包括柴油發電機，所述柴油發電機僅在儲能系統能量儲量不足或大電流放電時適當補充。
3.根據權利要求1所述的混合能源電站能量管理系統，其特征在于:所述負載包括可控負載，在能源過剩時，啟動可控負載。
4.根據權利要求3所述的混合能源電站能量管理系統，其特征在于:所述可控負載為海水淡化裝置、制冰機或電爐。
5.根據權利要求1所述的混合能源電站能量管理系統，其特征在于:所述風力發電機為永磁直驅風機，采用變速變槳距控制方式。
6.根據權利要求1所述的混合能源電站能量管理系統，其特征在于:所述儲能系統包括三組蓄電池。
7.根據權利要求6所述的混合能源電站能量管理系統，其特征在于:所述能量管理系統還包括數據采集調理電路，所述數據采集調理電路采集蓄電池的充放電電流、電壓和溫度數據，并傳送給下位機，所述數據采集調理電路包括信息采集單元、信號預處理單元和多采樣率處理單元。
8.根據權利要求1所述的混合能源電站能量管理系統，其特征在于:所述能量管理系統還包括工控機、操作指示模塊和TC35i模塊，工控機通過總線接收來自下位機的數據，操作指示模塊和TC35i模塊連接到工控機。
【文檔編號】H02J7/35GK104242433SQ201410486882
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月22日 優先權日:2014年9月22日
【發明者】蔡旭, 姜廣宇, 王海松, 鄭琴 申請人:安徽啟光能源科技研究院有限公司