一种配电电路系统的制作方法

1.本发明涉及到电网供电配电技术领域，具体涉及到一种配电电路系统。


背景技术：

2.低碳环保，节约能源能有效减少二氧化碳，降低全球变暖的速度，保护地球环境。在当前的电网中，一般而言，发电设备单位时间内的发电功率是一定的，电厂供电范围内的用电量却是随时浮动的，特别是在夜间，属于用电低峰期，多余的电能如果不将其存储起来只能白白浪费。这与当前节约能源的政策不符。电网中电能的存储属于一大难题，当前多是采用将电能转换成其他能源的形式将多余的电能消耗，使用时再利用其他能源进行生产，如蓄电池、抽水储能、超级电容储能、飞轮储能等方式。但是这些储能方式均需要一定的占地面积。若是电网提供了过多的过剩电能，则需要更多的设备来进行储能，具有一定的储能成本压力。
3.当前给电网供电的发电方式中，核电、风电和光伏发等清洁能源电自不必提，在采用火力发电和水力发电的地方，其没有按照供电地区的实际用电需求来发电，这在进行多余电能储存时会造成一定的成本压力，需要更多的储能设备。因此需要一种可随需求供电的配电电路系统，根据供电地区的实际需求供电，减少多余的电量，以缓解储能设备的成本。


技术实现要素：

4.为了解决以上现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种配电电路系统，使发电厂根据供电区域的实际需求发电，在具有储能功能的同时，可节约发电能源和节约存储多余电能的储能设备。
5.本发明采用的技术方案如下：一种配电电路系统，包括发电模块，与发电模块连接的第一变电模块，与第一变电模块连接的第二变电模块，与第二变电模块连接的配电模块，与配电模块连接的用电模块和储能模块；所述发电模块、第一变电模块、第二变电模块、配电模块、用电模块和储能模块相互之间通信连接；所述发电模块采用计量式发电，计量方法步骤如下：s1、获取配电地区的用电数据；s2、对数据进行特征处理；s3、计算发电量；所述配电模块采用计量式配电，计量方法步骤如下：a1、设定第二变电模块的输出功率的临界值，并记载此时输出的电压u1和电流i1的值；a2、判断当前实际用电功率是否达到临界值；a3、根据a2的判断结果，若未达到临界值，则由配电模块将临界值减去当前实际用电功率的电能输送到储能模块，若已达到临界值，则保持当前配电方式不变；
a4、当配电模块将临界值减去当前实际用电功率的电能输送到储能模块后，若出现当前实际用电功率增大的情况，则会出现过载，此时第二变电模块的输出电压u2和输出电流i2值与临界值状态下的电压u1和电流i1值不同，此时，减少配电模块输送到储能模块的电能，直到第二变电模块的输出电压u2和输出电流i2值与临界值状态下的电压u1和电流i1值相同；a5、按周期重复步骤a2-a4。
6.进一步的，所述发电模块为火力发电站或水电站，当然也可以为化石燃料发电，如汽油、柴油等方式。
7.进一步的，配电模块包括控制器、与控制器电信号连接的多个分路开关，所述用电模块和储能模块由相应的分路开关控制电路的通断。
8.值得说明的是，用电模块即为用电端，诸如市政用电、工厂生产用电、居民用电等的接口。
9.进一步的，储能模块为抽水储能模块、电池储能模块、超级电容储能模块、飞轮储能模块、温度储能模块、氢能储存模块、超导磁储能或压缩空气储能模块中的一种或多种。值得说明的是，如抽水储能模块，是将多余的电能用于抽水泵，将地处的水抽往高处，将电能转换成水的重力势能，在用电高峰时再由高处释放发电；电池储能模块和超级电容储能模块则是直接存储电能；飞轮储能模块把电能转化为装置里面飞轮的动能，动能在一定的机构里面返回成电能，用这种方式储能；压缩空气储能模块采用压缩空气的方式，释放使类似于风力发电；温度储能模块包括加热存储和冷冻存储两种方式，各种将电能转换成可暂时存储的资源，在用电高峰时释放，以缓解用电压力。
10.进一步的，步骤s1中所述用电数据包括从发电模块到配电地区的传输损耗、配电地区同时段的历史用电数据、配电地区未来时间内的供电请求、配电地区设计的冗余配电量。其中，发电模块到配电地区的传输损耗包括输电线上的损耗，第一变电模块和第二变电模块（主要是变压器）的损耗，泄露损耗、介质磁化损耗和介质极化损耗；配电地区同时段的历史用电数据，为某一天，在多少室温下，配电地区所使用的用电数据；配电地区未来时间内的供电请求主要为对用电量需求大的工厂等，比如工厂某时间要开机生产或者新开一条生产线等情况，此时则需要使用大量的电能；配电地区设计的冗余配电量即是为了保证尽可能的不出现缺电，在配电地区总的用电量范围内增加一部分多余供电量。
11.进一步的，步骤s2中所述对数据进行特征处理的方法为，将传输损耗、同时段的历史用电数据、配电地区未来时间内的供电请求量以及冗余配电量相加，得到电能总数。值得说明的是此处得到的电能总数应当为随着时间变化的功率，确保每一时段的发电功率与计算得到的电能总数应当一致。
12.进一步的，步骤a1中所述第二变电模块的输出功率的临界值为发电模块所发的总电量减去传输损耗后的值，且第二变电模块的最大额定输出功率应大于临界值的功率。
13.进一步的，第一变电模块和第二变电模块采用变压器。
有益效果：
14.本发明提供的一种配电电路系统，采用事先统计配电地区的用电数据，根据配电地区的传输损耗、配电地区同时段的历史用电数据、配电地区未来时间内的供电请求、配电
地区设计的冗余配电量来计量式发电。同时在发电后将电能输送到用电地区时，实时监测用电地区的当前实际用电功率，并根据用电功率来将剩余的电能存储到储能模块中，具有高度节约资源，节约电能的特点。
附图说明
15.图1为本发明一种配电电路系统的结构示意图；图2为本发明一种配电电路系统中计量式发电的步骤图；图3为本发明一种配电电路系统中计量式配电流程框图。
具体实施方式
16.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。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
17.如图1、2、3所示的一种配电电路系统，包括发电模块，与发电模块连接的第一变电模块，与第一变电模块连接的第二变电模块，与第二变电模块连接的配电模块，与配电模块连接的用电模块和储能模块；所述发电模块、第一变电模块、第二变电模块、配电模块、用电模块和储能模块相互之间通信连接；所述发电模块采用计量式发电，计量方法步骤如下：s1、获取配电地区的用电数据；s2、对数据进行特征处理；s3、计算发电量；所述配电模块采用计量式配电，计量方法步骤如下：a1、设定第二变电模块的输出功率的临界值，并记载此时输出的电压u1和电流i1的值；a2、判断当前实际用电功率是否达到临界值；a3、根据a2的判断结果，若未达到临界值，则由配电模块将临界值减去当前实际用电功率的电能输送到储能模块，若未达到临界值，则保持当前配电方式不变；a4、当配电模块将临界值减去当前实际用电功率的电能输送到储能模块后，若出现当前实际用电功率增大的情况，则会出现过载，此时第二变电模块的输出电压u2和输出电流i2值与临界值状态下的电压u1和电流i1值不同，此时，减少配电模块输送到储能模块的电能，直到第二变电模块的输出电压u2和输出电流i2值与临界值状态下的电压u1和电流i1值相同；a5、按周期重复步骤a2到a4。
18.在本实施例中，所述发电模块为火力发电站或水电站，当然也可以为化石燃料发电，如汽油、柴油等方式。
19.在本实施例中，配电模块包括控制器、与控制器电信号连接的多个分路开关，所述用电模块和储能模块由相应的分路开关控制电路的通断。
20.值得说明的是，用电模块即为用电端，诸如市政用电、工厂生产用电、居民用电等
的接口。
21.在本实施例中，储能模块为抽水储能模块、电池储能模块、超级电容储能模块、飞轮储能模块、温度储能模块、氢能储存模块、超导磁储能或压缩空气储能模块中的一种或多种。值得说明的是，如抽水储能模块，是将多余的电能用于抽水泵，将地处的水抽往高处，将电能转换成水的重力势能，在用电高峰时再由高处释放发电；超级电容储能模块与常规电容器相比，超级电容器具有更高的介电常数、更大的表面积或者更高的耐压能力。超级电容器价格较为昂贵，在电力系统中多用于短时间、大功率的负载平滑和电能质量高峰值功率场合，如大功率直流电机的启动支撑、动态电压恢复器等，在电压跌落和瞬态干扰期间提高供电水平；电池储能模块为电池储能系统主要利用电池正负极的氧化还原反应进行充放电。主要包括铅酸电池、镍镉电池、锂离子电池、钠硫电池、全矾液流电池等。铅酸电池目前储能容量已达20mw，铅酸电池在电力系统正常运行时为断路器提供合闸电源；飞轮储能模块是由一个圆柱形旋转质量块和通过磁悬浮轴承支撑的机构组成，飞轮系统运行于真空度较高的环境中，飞轮与电动机或发电机相连，其特点是没有摩擦损耗、风阻小、寿命长、对环境没有影响，几乎不需要维护。谷值负荷时，飞轮储能系统由工频电网提供电能，带动飞轮高速旋转，以动能的形式储存能量；峰值负荷时，高速旋转的飞轮作为原动机拖动电动机发电，经功率变换器输出电流和电压，完成机械能-电能转换。飞轮具有优秀的循环使用以及负荷跟踪性能，它主要用于不间断电源/应急电源、电网调峰和频率控制；压缩空气储能模块压缩空气储能电站(caes)是一种调峰用燃气轮机发电厂，主要利用电网负荷低谷时的剩余电力压缩空气，并将其储藏在典型压力7.5mpa的高压密封设施内，在用电高峰释放出来驱动燃气轮机发电。对于同样的输出，它消耗的燃气要比常规燃气轮机少40%。压缩空气储能电站建设投资和发电成本均低于抽水蓄能电站，但其能量密度低，并受岩层等地形条件的限制。压缩空气储能电站可以冷启动、黑启动，响应速度快，主要用于峰谷电能回收调节、平衡负荷、频率调制、分布式储能和发电系统备用；温度储能模块包括加热存储和冷冻存储两种方式，各种将电能转换成可暂时存储的资源，在用电高峰时释放，以缓解用电压力；氢能储存模块氢能储存是燃料电池的主要形式。充放电都是氧化还原反应，也是一种化学储能，除了直接储存电磁场能量的超导体和超级电容器外，其他的都是将电能转化为其他形式的能量进行储存，超导磁储能是超导磁储能系统（superconducting magneticenergy storage，smes）利用超导体制成的线圈储存磁场能量，由于具有快速电磁响应特性和很高的储能效率。超导磁储能可以满足输配电网电压支撑、功率补偿、频率调整、提高系统稳定性和功率输送能力等。和其他储能技术相比，目前超导磁储能仍很昂贵，除了超导本身的费用外，维持低温所需要的费用也相当可观。同时值得说明的是，储能模块最终连接的也为用电器或超级电容等，只不过是通过用电器将电能转换后存储。
22.在本实施例中，步骤s1中所述用电数据包括从发电模块到配电地区的传输损耗、配电地区同时段的历史用电数据、配电地区未来时间内的供电请求、配电地区设计的冗余配电量。其中，发电模块到配电地区的传输损耗包括输电线上的损耗，第一变电模块和第二变电模块（主要是变压器）的损耗，泄露损耗、介质磁化损耗和介质极化损耗；配电地区同时段的历史用电数据，为某一天，在多少室温下，配电地区所使用的用电数据；配电地区未来时间内的供电请求主要为对用电量需求大的工厂等，比如工厂某时间要开机生产或者新开一条生产线等情况，此时则需要使用大量的电能；配电地区设计的冗余配电量即是为了保
证尽可能的不出现缺电，在配电地区总的用电量范围内增加一部分多余供电量。
23.在本实施例中，步骤s2中所述对数据进行特征处理的方法为，将传输损耗、同时段的历史用电数据、配电地区未来时间内的供电请求量以及冗余配电量相加，得到电能总数。值得说明的是此处得到的电能总数应当为随着时间变化的功率，确保每一时段的发电功率与计算得到的电能总数应当一致。
24.在本实施例中，步骤a1中所述第二变电模块的输出功率的临界值为发电模块所发的总电量减去传输损耗后的值，且第二变电模块的最大额定输出功率应大于临界值的功率。
25.在本实施例中，第一变电模块和第二变电模块采用变压器，具体的，即在发电模块发电后，采用第一变电模块将发电模块获得的交流电的电压升高并将其转为直流电高，在传输到第二变电模块中可降低损耗；再由第二变电模块将直流电转为交流电并将电压降低。
26.需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所有的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。