一种联合配置的光储微电网系统的制作方法

1.本发明涉及光储微电网领域，尤其涉及一种联合配置的光储微电网系统。


背景技术：

2.为响应“环境友好型、能源节约型”的社会号召，电动汽车应运而生，大力发展，因次，需要建立充电站为电动汽车提高动力来源。目前，建立大中型充电站都需要在周围建配电网，为充电桩提供电能。而用户充电时间具有不确定性，使得配电网不容易管控，可能会给电网调度增加困难，或造成电网电压波动等；同时，充电站电能多来源于化石燃料发电，碳排量并没有明显减少，环境压力依然很大。但是，如果能在电力需求侧增加新能源发电，即光储充微网系统，就能有效缓解上述问题。
3.光储充微网系统主要包括光伏发电系统，光伏并网逆变器，储能系统，储能双向dc/dc变换器，电动汽车充电桩；光伏发电单元作为系统主发电单元，所发电量一部分通过并网逆变器汇入电网，供给充电桩，多余部分经过储能变换器存入储能电池。当光伏出力过剩或者充电车辆较少时，给储能电池充电；当光伏出力不足或者充电负荷增加时，储能电池放电，为负荷提高电量。
4.由于不同区域的负载、实时负载以及用电状况的不同，即便是近邻区域的也会存在微电网可供电能无法符合用电需求以及微电网可供电能过剩的情况，过剩的电能也会存在能源浪费的情况。


技术实现要素：

5.发明目的：为了克服背景技术中的缺点，本发明实施例提供了一种联合配置的光储微电网系统，能够有效解决上述背景技术中涉及的问题。
6.本发明提供以下技术方案：一种联合配置的光储微电网系统，由若干独立微电网构成，每个所述微电网皆设置微电网编号，每个所述微电网之间通过电缆连接，每个所述微电网包括分布式电源模块、并网模块、控制模块以及负载模块；所述分布式电源模块设置为光伏发电装置，所述分布式电源模块包括光伏阵列以及配流装置，所述光伏阵列连接所述配流装置，所述配流装置用于分配所述光伏阵列转化出的电能；所述并网模块包括逆变器、整流器、电流输出装置、电流接收装置、第一配流检测装置以及第二配流检测装置，所述逆变器以及所述整流器分别连接所述光伏阵列与所述电缆，所述逆变器用于将所述光伏阵列产生的交流电转化为直流电，所述整流器用于将所述电缆传输的交流电转化为直流电，所述第一配流检测装置连接所述电流输出装置，所述第一配流检测装置用于检测所述电流输出装置输出的电流值，所述第二配流检测装置连接所述电流接收装置，所述第二配流检测装置用于检测所述电流接收装置接收的电流值以及电流接收装置接收电流前传输到当前微电网的电流值；所述负载模块包括功率检测装置以及负载记录装置，所述负载记录装置用于记录所述微电网下囊括
的负载量，其中包括常驻负载以及额外负载，所述常驻负载作为运行时间超过第一额定时间的负载，所述额外负载为运行时间低于第一额定时间的负载，所述功率检测装置检测所述常驻负载的峰值功率以及额外负载的功率振荡状况；所述控制模块包括电量检测装置、定向传输装置以及电流筛选装置，所述电量检测装置连接所述光伏阵列以及所述配流装置，所述电量检测装置用于检测所述光伏阵列产生的电量，所述控制模块通过所述电量检测装置检测的电量利用所述配流装置对所述光伏阵列产生的电量进行配给，所述定向传输装置连接所述电流输出装置，所述定向传输装置用于限定所述电流输出装置输出电流的流向，所述电流筛选装置连接所述电流接收装置，所述电流筛选装置针对所述电流接收装置进行电流额度选择。
7.作为本发明的一种优选方式，各个所述微电网的控制模块连接为一个工作系统，所述控制模块在所述工作系统中采用微电网的电网编号进行微电网信息共享，所述控制模块根据微电网信息共享内容进行微电网输出和输入的控制。
8.作为本发明的一种优选方式，所述控制模块根据自身所归属的微电网的所述光伏阵列产生的电量进行输出或输入的判定，当所述光伏阵列产生的电量大于所述常驻负载以及所述额外负载对应的总功率所需的电量时，所述控制模块判定当前状况下可以向其余微电网提供电量；当所述光伏阵列产生的电量小于所述常驻负载以及所述额外负载对应的总功率所需的电量时，所述控制模块判定当前状况下需要外部输入电量。
9.作为本发明的一种优选方式，对于对外输出电量的所述微电网，在所述电流输出装置输出电流时共享所述第一配流检测装置检测的电流输出装置输出的电流大小，对于接收其余微电网提供电量的所述微电网，在所述电流接收装置接收电流前，所述第二配流检测装置检测传输至接收电量的所述微电网的电流大小，控制模块根据所述第一配流检测装置以及所述第二配流检测装置检测的结果计算电量损耗，所述控制模块根据所述电量损耗控制输出电流大小。
10.作为本发明的一种优选方式，所述电缆连接所述微电网并形成电缆网络，在电缆网络中设置若干传输通道，每个所述传输通道覆盖若干独立微电网，每个所述微电网连接若干所述传输通道，所述传输通道与所述微电网之间设置断路器，所述断路器控制所述微电网与所述传输通道的连接。
11.作为本发明的一种优选方式，所述工作系统获取所述控制模块可提供的电量额度以及缺失的电量额度并提供给所述工作系统中的所有控制模块，所述控制模块根据所述工作系统提供的信息根据所述传输通道的覆盖状况进行自发匹配，自发匹配的结果为微电网之间的电量传递。
12.作为本发明的一种优选方式，所述控制模块根据所述自发匹配的结果向所述定向传输装置发送传输指令，所述定向传输装置通过自发匹配对应的所述传输通道进行电量传输。
13.作为本发明的一种优选方式，对于所述负载模块，所述额外负载在接入微电网时，所述负载记录装置记录所述额外负载接入微电网的时间，所述负载记录模块将所述额外负载接入微电网的时间长度与第二额定时间进行对比，当时间长度长于第二额定时间时，将所述额外负载记为一个特殊负载，所述特殊负载为特定时间内的常规负载。
14.本发明实现以下有益效果：
1.本发明通过微电网之间的协调，电能过剩的微电网将过剩的电能转移至有电能缺口的微电网，从而使得微电网之间电能平衡，做到电能的合理分配。
15.2. 本发明通过设定常驻负载、额外负载以及特殊负载，使得微电网内部能够针对目前正在用电的负载以及后续会用电的负载进行供电以及预留供电空间，从而使得微电网能够结合自身对内供电与转化电能预留电能并且对外进行电能转移。
16.3. 本发明通过建立电缆网络以及电缆网络的传输通道，使得输出电能的微电网与接收电能的微电网之间能够有指定的连接关系，并且通过断路器将其余接入传输通道的微电网的连接切断，从而使得电能的传输更具有针对性。
附图说明
17.图1为本发明提供的一种联合配置的光储微电网的系统框架图。
18.图2为本发明提供的一种联合配置的光储微电网对内供电的工作流程图。
19.图3为本发明提供的一种联合配置的光储微电网系统的在微电网a向微电网b供电时的简易示意图。
20.图4为本发明提供的一种联合配置的光储微电网系统的系统结构图。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
22.在此描述了本发明公开的实施例。然而，应理解的是，本发明公开的以下实施例仅为示例，并且其他实施例可采用多种和替代的形式。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此所公开的具体结构和功能细节不应解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式使用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的是，参照任一附图示出和描述的多种特征可与一个或更多个其他附图中示出的特征组合，以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本发明公开的教导一致的特征的多种组合和修改可被期望用于特定的应用或实施方式。
23.实施例一参考图1-4。本实施例提供一种联合配置的光储微电网系统，该系统由若干独立微电网构成，每个该微电网皆设置微电网编号，每个该微电网之间通过电缆18连接，每个该微电网包括分布式电源模块1、并网模块2、控制模块3以及负载模块4。
24.该分布式电源模块1设置为光伏发电装置，该分布式电源模块1包括光伏阵列5以及配流装置6，该光伏阵列5连接该配流装置6，该配流装置6用于分配该光伏阵列5转化出的电能。
25.该并网模块2包括逆变器7、整流器8、电流输出装置9、电流接收装置10、第一配流检测装置11以及第二配流检测装置12，该逆变器7以及该整流器8分别连接该光伏阵列5与该电缆18，该逆变器7用于将该光伏阵列5产生的交流电转化为直流电，该整流器8用于将该电缆18传输的交流电转化为直流电，该第一配流检测装置11连接该电流输出装置9，该第一配流检测装置11用于检测该电流输出装置9输出的电流值，该第二配流检测装置12连接该
电流接收装置10，该第二配流检测装置12用于检测该电流接收装置10接收的电流值以及电流接收装置10接收电流前传输到当前微电网的电流值。
26.该负载模块4包括功率检测装置13以及负载记录装置14，该负载记录装置14用于记录该微电网下囊括的负载量，其中包括常驻负载以及额外负载，该常驻负载作为运行时间超过第一额定时间的负载，该额外负载为运行时间低于第一额定时间的负载，该功率检测装置13检测该常驻负载的峰值功率以及额外负载的功率振荡状况。
27.该控制模块3包括电量检测装置15、定向传输装置16以及电流筛选装置17，该电量检测装置15连接该光伏阵列5以及该配流装置6，该电量检测装置15用于检测该光伏阵列5产生的电量，该控制模块3通过该电量检测装置15检测的电量利用该配流装置6对该光伏阵列5产生的电量进行配给，该定向传输装置16连接该电流输出装置9，该定向传输装置16用于限定该电流输出装置9输出电流的流向，该电流筛选装置17连接该电流接收装置10，该电流筛选装置17针对该电流接收装置10进行电流额度选择。
28.其中，各个该微电网的控制模块3连接为一个工作系统，该控制模块3在该工作系统中采用微电网的电网编号进行微电网信息共享，该控制模块3根据微电网信息共享内容进行微电网输出和输入的控制。
29.其中，该控制模块3根据自身所归属的微电网的该光伏阵列5产生的电量进行输出或输入的判定，当该光伏阵列5产生的电量大于该常驻负载以及该额外负载对应的总功率所需的电量时，该控制模块3判定当前状况下可以向其余微电网提供电量；当该光伏阵列5产生的电量小于该常驻负载以及该额外负载对应的总功率所需的电量时，该控制模块3判定当前状况下需要外部输入电量。
30.其中，对于对外输出电量的该微电网，在该电流输出装置9输出电流时共享该第一配流检测装置11检测的电流输出装置9输出的电流大小，对于接收其余微电网提供电量的该微电网，在该电流接收装置10接收电流前，该第二配流检测装置12检测传输至接收电量的该微电网的电流大小，控制模块3根据该第一配流检测装置11以及该第二配流检测装置12检测的结果计算电量损耗，该控制模块3根据该电量损耗控制输出电流大小。
31.其中，该电缆18连接该微电网并形成电缆网络，在电缆网络中设置若干传输通道，每个该传输通道覆盖若干独立微电网，每个该微电网连接若干该传输通道，该传输通道与该微电网之间设置断路器19，该断路器19控制该微电网与该传输通道的连接。
32.其中，该工作系统获取该控制模块3可提供的电量额度以及缺失的电量额度并提供给该工作系统中的所有控制模块3，该控制模块3根据该工作系统提供的信息根据该传输通道的覆盖状况进行自发匹配，自发匹配的结果为微电网之间的电量传递。
33.其中，该控制模块3根据该自发匹配的结果向该定向传输装置16发送传输指令，该定向传输装置16通过自发匹配对应的该传输通道进行电量传输。
34.其中，对于该负载模块4，该额外负载在接入微电网时，该负载记录装置14记录该额外负载接入微电网的时间，该负载记录模块将该额外负载接入微电网的时间长度与第二额定时间进行对比，当时间长度长于第二额定时间时，将该额外负载记为一个特殊负载，该特殊负载为特定时间内的常规负载。
35.在具体实施过程中，当光伏阵列5进行光电转化后，光伏阵列5所在的微电网系统通过该光伏阵列5转化的电能进行供电，在初始供电的过程中，当前产生的所有电能全部应
用于微电网的对内供电中。
36.对于微电网系统，各个微电网的控制模块3连接为一个工作系统，控制模块3在工作系统中采用微电网的电网编号进行微电网信息共享，控制模块3根据微电网信息共享内容进行微电网输出和输入的控制，电缆18连接微电网并形成电缆网络，在电缆网络中设置若干传输通道，每个传输通道覆盖若干独立微电网，每个微电网连接若干传输通道，传输通道与微电网之间设置断路器19，断路器19控制微电网与传输通道的连接。
37.控制模块3通过电量检测装置15检测的电量利用配流装置6对光伏阵列5产生的电量进行配给，定向传输装置16连接电流输出装置9，定向传输装置16用于限定电流输出装置9输出电流的流向，电流筛选装置17连接电流接收装置10，电流筛选装置17针对电流接收装置10进行电流额度选择，控制模块3根据自身所归属的微电网的光伏阵列5产生的电量进行输出或输入的判定，当光伏阵列5产生的电量大于常驻负载以及额外负载对应的总功率所需的电量时，控制模块3判定当前状况下可以向其余微电网提供电量。
38.当光伏阵列5产生的电量小于常驻负载以及额外负载对应的总功率所需的电量时，控制模块3判定当前状况下需要外部输入电量，对于对外输出电量的微电网，在电流输出装置9输出电流时共享第一配流检测装置11检测的电流输出装置9输出的电流大小。
39.对于接收其余微电网提供电量的微电网，在电流接收装置10接收电流前，第二配流检测装置12检测传输至接收电量的微电网的电流大小，控制模块3根据第一配流检测装置11以及第二配流检测装置12检测的结果计算电量损耗，控制模块3根据电量损耗控制输出电流大小。
40.例如，微电网a、微电网b、微电网c、微电网d构成一个微电网系统，且微电网a、微电网b、微电网c以及微电网d在同一个电缆网络的同一个传输通道上，在考虑常用负载以及额外负载的情况下，微电网a、微电网b、微电网c以及微电网d中总体所需的电能皆为10个单位的电能，而微电网a产生的电能为15个单位的电能、微电网b产生的电能为8个单位的电能、微电网c产生的电能为10个单位的电能、微电网d产生的电能为10个单位的电能，即，微电网a产生的电能过剩、微电网b产生的电能不足，微电网c和微电网d产生的电能足够，微电网a的控制模块3判断微电网a的光伏阵列5产生的电量大于常驻负载以及额外负载对应的总功率所需的电量，微电网a是可以对外供电的微电网、微电网b的控制模块3判断微电网b的光伏阵列5产生的电量小于常驻负载以及额外负载对应的总功率所需的电量，微电网b是需要接受外部微电网输入电能的微电网，而微电网c和微电网d控制模块3判断微电网b的光伏阵列5产生的电量等于常驻负载以及额外负载对应的总功率所需的电量，微电网c和微电网d无需和其他微电网产生联系，则微电网a的断路器19控制微电网a与传输通道连接、微电网b的断路器19控制微电网b与传输通道连接、微电网c和微电网d的断路器19控制微电网c和微电网d与传输通道断开，在微电网a的电流输出装置9以电流的方式输出电能时，先输出全部剩余的5个单位的电能，第一配流检测装置11检测电流输出装置9输出的实际电流大小，考虑到内部损耗，假设第一配流装置6检测到输出的电能为4个单位的电能，而微电网b 的电流接收装置10以接收电流的方式接收到微电网a输出的电能，微电网b 的第二配流检测装置12检测电流接收装置10接收的电流，假设实际接收到3个单位的电能，则损耗率为1个单位的电能，而微电网b所需外界电能为2个单位，则微电网a提供3个单位的电能即可，而考虑内部损耗，微电网a实际输出4个单位电能，而在后续供电中，根据微电网b实际需要的电能
以及损耗率计算微电网a所需要提供的电能。
41.进一步的，假设微电网a产生负载波动，使得微电网a所需电能变为12个单位的电能，则根据上述情况，微电网a提供3个单位电能后，实际传输至微电网b中的电能为1个单位电能，则微电网b还需要1个单位的电能，当微电网c和微电网d的负载产生波动，使得微电网c和微电网d具有一定的对外供电能力，通过和上述微电网a一致的功能方式对微电网b进行供能，而当微电网b无法获取足够的电能时，微电网b向市政电网获取电能。
42.需要说明的是，在电能的配给中，以需要电能的微电网为核心，例如以微电网b为核心，获取微电网b连接的传输通道，并在连接的各个传输通道中寻找具有剩余电能与微电网b的电能缺口相近且大于微电网b 的电能缺口的剩余微电网的传输通道，并将该传输通道作为当前使用的传输通道，利用该传输通道中剩余的具有剩余电能的微电网对微电网b进行供电，例如本实施例中的微电网a与微电网b在同一个传输通道中，微电网a作为微电网b的供能方。
43.实施例二本实施例是对实施例一的进一步延伸，具体在于，如图1-2所示，本实施例中，对于一个微电网，由于像是手机这类负载的负载容量较小，且接入微电网的时间相对较短，将该类负载自动忽略，其余负载皆作为包含在负载模块4中的微电网的一部分，负载模块4通过负载记录装置14记录该些负载。
44.对于负载模块4中记录在案的负载，可以人为的加装用电时间记录的装置，从而进行用电时间的记录并将时间记录反馈至微电网的负载模块4中，负载模块4中设置一个第一额定时间，负载模块4以一天为单位判断各个负载的运行时间，当一个负载的运行时间超过第一额定时间时，则判定该负载是常驻负载，当一个负载的运行时间低于第一额定时间时，则判定该负载是额外负载。
45.每个微电网在自身覆盖的范围下都具有一个相对稳定的常驻负载群，功率检测装置13检测常驻负载的功率并汇总，从而可以得到常驻负载群的功率状况，并且在常驻负载群的功率波动内找出常驻负载群的峰值功率，该峰值功率便作为微电网对内供电的一个主要参考。
46.即，微电网在进行供电时，先通过峰值功率推断出常驻负载群所需的电能，并且通过配流装置6将光伏阵列5转化出的电能按照常驻负载群所需的电能先分配相应的电能进行对内供电。
47.而对于额外负载，当额外负载接入微电网并且微电网为额外负载供电时，对于额外负载所产生的功率消耗，功率检测装置13检测额外负载的实时总功率，并记录成额外负载的功率振荡情况，该功率振荡情况为额外负载的功率波动，功率检测装置13将功率波动状况反馈至分布式电源模块1，配流装置6根据功率波动判断在该功率波动范围下对应的电能需求的波动，配流装置6根据电能需求的波动再次对光伏阵列5产生的电能分配至微电网所覆盖的电网区域，从而形成供电。
48.而对于额外负载，当额外负载接入微电网时，负载记录装置14还会对额外负载接入电网时间长度，并且负载记录模块中还设置第二额定时间，当负载记录装置14判断额外负载接入微电网的时间长于第二额定时间时，则判定该额外负载记为一个特殊负载。
49.其中，对于时间长度的判定是基于一个自然天内的时间以及连续自然天的天数，
即，在一个自然天内负载接入的时间以及每个自然天内都接入相应的时间并且持续的时间，例如每天接入5小时并持续一星期，当达到该时间条件，便作为一个特殊负载记录在案，并且，负载记录装置14对该负载所接入微电网的时间段进行记录，获取时间段最早开启时间点以及最晚结束时间点，将最早开启时间点以及最晚结束时间点作为特点时间，在该特定时间内，特殊负载破格作为常规负载，即在该特定时间内，配流装置6要采用对常规负载的配流方式对该特殊负载进行配流。
50.尽管已描述了本技术实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术实施例范围的所有变更和修改。
51.还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
52.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。