一種基于智能電網的分布式發電并網優化系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電力設備技術領域，涉及一種基于智能電網的分布式發電并網優化系統。
【背景技術】
[0002]隨著國家新能源利好政策的實施，太陽能、風能等分布式發電已成為當前建設與投資的熱點。目前我國大部分分布式發電的并網采用“即發即上”的直接并網式，這種方式雖降低了投資成本，但對電網沖擊較大，尤其是大規模光伏電站并入電網，會導致當地電網電壓隨太陽光的變化產生較大的波動，影響電網的運行安全和電能質量。隨著我國智能電網(Smart Grid)建設的推進，智能用電、優化能源效率已成為智能電網的關鍵詞，實施“峰、谷、平”階梯式電價“售電”與“購電”方案是智能電網推行智能用電、優化能源效率的措施之一。
【發明內容】
[0003]為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種能緩解電網時段性峰谷不平衡、避免光伏發電對電網產生沖擊并提高分布式發電收益的基于智能電網的分布式發電并網優化系統。
[0004]本實用新型解決上述問題的技術方案是:一種基于智能電網的分布式發電并網優化系統，包括光伏電池陣列、蓄電池、控制器、逆變器、并網開關、雙向電能表、功率檢測電阻、負載功率檢測模塊、光耦模塊和通訊模塊，光伏電池陣列、蓄電池分別與控制器相連，所述控制器、逆變器、并網開關、雙向電能表依次串接，雙向電能表與電網相連，所述功率檢測電阻的一端連接在逆變器與并網開關之間，另一端連接負載，所述負載功率檢測模塊的輸入端與功率檢測電阻相連，輸出端經光耦模塊與控制器相連，所述控制器分別與通訊模塊、并網開關相連，所述通訊模塊分別與雙向電能表、集中器相連，所述集中器與上位機相連。
[0005]上述基于智能電網的分布式發電并網優化系統中，所述控制器包括單片機、存儲器、顯示模塊、時鐘模塊、鍵盤和狀態指示燈，所述單片機分別與存儲器、顯示模塊、時鐘模塊、鍵盤、狀態指示燈相連。
[0006]上述基于智能電網的分布式發電并網優化系統中，所述單片機的主芯片采用STC12C5A60S2。
[0007]本實用新型的有益效果在于:雙向電能表根據實時電價信息進行正反向電能計量和電價核算，并通過通訊模塊反饋到控制器和上位機；控制器根據實時電價，在電網峰段，控制并網開關閉合，蓄電池與光伏電池陣列同時向電網送電；在電網平段，光伏電池陳列為用戶供電和蓄電池充電，多余電量再向電網售電；在電網谷段，蓄電池放電開關斷開，充電開關閉合，并網開關打開，光伏電池陣列或電網為用戶供電和對蓄電池補充電能；通過雙向電能表自動識別智能電網的“峰、谷、平”電價，優化并網售電方案，從而緩解電網時段性峰谷不平衡，避免光伏發電對電網產生沖擊，并提高分布式發電的收益。
【附圖說明】
[0008]圖1為本實用新型的結構框圖。
[0009]圖2為圖1中控制器的結構框圖。
[0010]圖3為圖1的電路圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。
[0012]如圖1所示，本實用新型包括光伏電池陣列1、蓄電池、控制器、逆變器、并網開關、雙向電能表、功率檢測電阻、負載功率檢測模塊、光耦模塊和通訊模塊，光伏電池陣列1、蓄電池分別與控制器相連，所述控制器、逆變器、并網開關、雙向電能表依次串接，雙向電能表與電網相連，所述功率檢測電阻的一端連接在逆變器與并網開關之間，另一端連接負載，所述負載功率檢測模塊的輸入端與功率檢測電阻相連，輸出端經光耦模塊與控制器相連，所述控制器分別與通訊模塊、并網開關相連，所述通訊模塊分別與雙向電能表、集中器相連，所述集中器與上位機相連。
[0013]蓄電池選用24V (或48V)鉛酸蓄電池組串；逆變器實現將蓄電池和光伏電池陣列1輸出的直流電逆變成220V交流電；雙向電能表是智能電網實現“峰、谷、平”階梯式電價正反售電的關鍵，其既具備階梯式電價正向售電的功能，同時還具備階梯式電價反向售電的功能。上位機與集中器采用光纖通信方式，集中器在居民小區中以樓棟為單位進行安裝，通信模塊選福星曉程科技公司生產的PL2102芯片，通訊模塊與雙向電能表、控制器采用RS485工業總線方式通信。
[0014]控制器是系統核心，其除了具備傳統光伏發電控制器的功能外，還具備人機交換、狀態信息顯示、收發和處理上位機管理信息、本地負載功率檢測、并網開關控制等功能；如圖2所示，所述控制器包括單片機、存儲器、顯示模塊、時鐘模塊、鍵盤和狀態指示燈，所述單片機分別與存儲器、顯示模塊、時鐘模塊、鍵盤、狀態指示燈相連，所述單片機的主芯片采用 STC12C5A60S2。
[0015]單片機采用STC12C5A60S2，其指令系統完全兼容8051系統，并集成了 2路PWM、8路高速10位A/D轉換、MAX810專用復位電路以及60K FLASH ROM，速度為傳統8051單片機的的8-12倍，滿足本設計的A/D轉換及存儲器容量的需求。顯示模塊采用128*64陣列的黑白液晶顯示屏，可顯示漢字、英文字符及圖片；時鐘模塊采用時鐘芯片DS1302，用來提供系統時間，以便響應上位機時段性階梯電價，為控制器校時；存儲器24LC256為8*32Kbit的I2C串行口 EEPR0M，由于單片機沒有1?串行口，因此將P2.0、P2.1虛擬成SDA、SDL實現數據讀寫。
[0016]如圖3所示，VT1為蓄電池控制開關，VT2為放電開關，VT3為蓄電池補充開關，JK1為并網開關，電阻R2與R3組成蓄電池電壓檢測電路，電阻R1為本地負載功率檢測電阻，VD1、VD2為防逆流二極管。為了保證光伏電池陣列1在極端氣象環境下也能對蓄電池充電，光伏電池陣列1輸出的峰值電壓一般要為蓄電池的1.43倍左右，因此光伏電池陣列1的峰值電壓為34V。
[0017]蓄電池充放電控制原理如下:
[0018]控制器通過電阻R2、R3將蓄電池電壓分壓后，返回單片機的PL 2端(此端具備A/D轉換功能)，單片機通過P1.2端檢測蓄電池的電壓值來判斷蓄電池狀態，并通過P2.6、P2.7兩端口控制VT1與VT2來實現對蓄電池的過充和過放保護。充電時，P2.6輸出高電平，VT1導通，光伏電池陣列1通過VT1對蓄電池充電，當蓄電池電壓達到過充保護電壓(28.2V)時，P2.6輸出低電平，VT1斷開，停止充電；放電時，P2.7、P2.6均輸出高電平，VT1、VT2均導通，蓄電池通過VT1、VT2、逆變器對本地負載或外電網放電，防逆流二極管VD1防止在光伏電池陣列1未發電時電流反竄，當蓄電池電壓低于過放保護電壓(一般為21.6V)，P2.7切換為低電平，VT2斷開，停止放電。
[0019]并網控制原理如下:
[0020]當檢測出當前狀態為電網峰段時，P2.5、P2.6、P2.7輸出均為高電平，VT1、VT2與并網開關JK1均導通，光伏電池陣列1與蓄電池同時通過逆變器將電能逆變成交流電后并網售電。
[0021]當檢測出當前狀態為電網谷段時，P2.5輸出高電壓，P2.7輸出低電平，并網開關JK1導通，放電開關VT2斷開，本地負載由電網供電，此時P1.2端如檢測出蓄電池欠壓，則P2.6和P3.5輸出高電平，VT1與VT3導通，由外電網供電的電源模塊的28V或光伏電池陣列1對蓄電池充電，直致達到設定值。
[0022]當檢測出當前狀態為平段時，P2.5，P2.6，P2.7為高電平，光伏電池陣列1對蓄電池充電，本地負載由光伏陣列的多余電量或外電網供電，如本負載較輕，光伏陣列的多余電量向外電網售電。
[0023]當檢測出外電網停電時，P2.5輸出低電平，P2.6、P2.7輸出高電平，并網開關JK1斷開，本地負載由光伏電池陣列1和蓄電池供電，形成一個獨立型光伏發電系統。
【主權項】
1.一種基于智能電網的分布式發電并網優化系統，其特征在于:包括光伏電池陣列、蓄電池、控制器、逆變器、并網開關、雙向電能表、功率檢測電阻、負載功率檢測模塊、光耦模塊和通訊模塊，光伏電池陣列、蓄電池分別與控制器相連，所述控制器、逆變器、并網開關、雙向電能表依次串接，雙向電能表與電網相連，所述功率檢測電阻的一端連接在逆變器與并網開關之間，另一端連接負載，所述負載功率檢測模塊的輸入端與功率檢測電阻相連，輸出端經光耦模塊與控制器相連，所述控制器分別與通訊模塊、并網開關相連，所述通訊模塊分別與雙向電能表、集中器相連，所述集中器與上位機相連。2.如權利要求1所述的基于智能電網的分布式發電并網優化系統，其特征在于:所述控制器包括單片機、存儲器、顯示模塊、時鐘模塊、鍵盤和狀態指示燈，所述單片機分別與存儲器、顯不t吳塊、時鐘t吳塊、鍵盤、狀態指不燈相連。3.如權利要求2所述的基于智能電網的分布式發電并網優化系統，其特征在于:所述單片機的主芯片采用STC12C5A60S2。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于智能電網的分布式發電并網優化系統，包括光伏電池陣列、蓄電池、控制器、逆變器、并網開關、雙向電能表、功率檢測電阻、負載功率檢測模塊、光耦模塊和通訊模塊，光伏電池陣列、蓄電池分別與控制器相連，控制器、逆變器、并網開關、雙向電能表依次串接，雙向電能表與電網相連，功率檢測電阻一端連接逆變器、并網開關，另一端連接負載，負載功率檢測模塊輸入端與功率檢測電阻相連，輸出端與控制器相連，控制器與通訊模塊、并網開關相連，通訊模塊與雙向電能表、集中器相連，集中器與上位機相連。本實用新型在電網谷段時對蓄電池充電儲能，平段時自發自用，峰段時售電上網，緩解電網時段性峰谷不平衡，避免對電網產生沖擊。
【IPC分類】H02J3/32, H02J3/46
【公開號】CN204967282
【申請號】CN201520760833
【發明人】田擁軍, 黃國慶, 彭虎
【申請人】湖南理工職業技術學院
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年9月29日