用于獨(dú)立型微電網(wǎng)的配電板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于獨(dú)立型微電網(wǎng)的配電板，更詳細(xì)地，涉及一種能夠防止停電以及穩(wěn)定地恢復(fù)供電的用于獨(dú)立型微電網(wǎng)的配電板，在島嶼地區(qū)或者邊遠(yuǎn)山區(qū)等偏遠(yuǎn)地區(qū)，通過(guò)利用可再生能源發(fā)電裝置和利用化石燃料的柴油發(fā)電裝置發(fā)電的電力來(lái)驅(qū)動(dòng)電力負(fù)荷，必要時(shí)選擇性地切斷或者依次切斷電力負(fù)荷中的其它負(fù)荷或者非重要負(fù)荷來(lái)防止整個(gè)地區(qū)發(fā)生停電，并且，重新驅(qū)動(dòng)時(shí)，通過(guò)依次的供電來(lái)防止過(guò)大的浪涌電流，從而能夠穩(wěn)定地恢復(fù)供電。
【背景技術(shù)】
[0002]以目前作為我國(guó)島嶼地區(qū)的主電源的柴油發(fā)電系統(tǒng)的情況，存在造成環(huán)境污染的問(wèn)題，并且，由于發(fā)電成本中包含從陸地運(yùn)輸柴油燃料的費(fèi)用，因此存在發(fā)電成本上升的問(wèn)題。因此，在島嶼地區(qū)或者邊遠(yuǎn)山區(qū)等偏遠(yuǎn)地區(qū)需要通過(guò)結(jié)合風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電或者潮汐發(fā)電等可再生能源發(fā)電的方式提供電力，這些發(fā)電設(shè)備雖然初裝費(fèi)用高，但幾乎不需要運(yùn)行維持費(fèi)。
[0003]微電網(wǎng)是如智能電網(wǎng)一樣的電力分配方式的一種，與通過(guò)收集信息來(lái)系統(tǒng)地控制電網(wǎng)的智能電網(wǎng)相比，微電網(wǎng)指的是根據(jù)需要在小規(guī)模的供電源范圍內(nèi)控制電力供需的方式。
[0004]向還沒(méi)有商用電網(wǎng)的島嶼地區(qū)或者邊遠(yuǎn)山區(qū)等遠(yuǎn)離陸地的地區(qū)供電時(shí)，需要利用可再生能源發(fā)電和柴油發(fā)電并通過(guò)微電網(wǎng)方式適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行控制，這是因?yàn)榭稍偕茉窗l(fā)電難以預(yù)測(cè)和控制發(fā)電量，并且會(huì)頻繁發(fā)生發(fā)電量和電力需求不一致的情況，因此需要通過(guò)控制來(lái)維持獨(dú)立電力系統(tǒng)的電壓和頻率。即，在所述島嶼地區(qū)等偏遠(yuǎn)地區(qū)利用有限的發(fā)電資源獨(dú)立供電的系統(tǒng)中，需要通過(guò)適當(dāng)控制來(lái)保證當(dāng)電力需求急劇上升、特定設(shè)備突然發(fā)生故障或者可再生能源發(fā)電的輸出急劇變化等時(shí)也不會(huì)導(dǎo)致電力供需不平衡，從而能夠?qū)崿F(xiàn)防止停電以及穩(wěn)定的運(yùn)行。應(yīng)對(duì)電力供需的不平衡，還可以通過(guò)如蓄電池儲(chǔ)存裝置等來(lái)快速增加或者減少輸出來(lái)解決上述問(wèn)題，否則需要考慮切斷負(fù)荷等其它措施。
[0005]國(guó)內(nèi)授權(quán)專(zhuān)利第10-1373487號(hào)(授權(quán)日:2014年3月5日)涉及一種具有燃料電池的獨(dú)立型發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，應(yīng)對(duì)變化的電力負(fù)荷，能夠單獨(dú)地向需要電力的地方供電。然而，所述技術(shù)中的配電板將由燃料電池發(fā)電裝置產(chǎn)生的電力必須提供至需要電力的地方，將由輔助發(fā)電裝置產(chǎn)生的電力選擇性地提供至需要電力的地方，但并不能控制當(dāng)電力需求的急劇上升或者可再生能源發(fā)電的輸出急劇變化等時(shí)也不會(huì)導(dǎo)致電力供需不平衡，具有無(wú)法通過(guò)預(yù)測(cè)電力負(fù)荷和輸出電力來(lái)使發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行達(dá)到最優(yōu)化的局限性。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0008](專(zhuān)利文獻(xiàn)0001)KR 10-1373487 BI 2014 年 3 月 5 日
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009](一)要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0010]本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題而提出的，本發(fā)明涉及一種用于獨(dú)立型微電網(wǎng)的配電板，將由常用供電設(shè)施和單獨(dú)運(yùn)行的柴油發(fā)電裝置、可再生能源發(fā)電裝置或者蓄電池儲(chǔ)存裝置供給的電力提供給如島嶼地區(qū)等偏遠(yuǎn)地區(qū)的電力負(fù)荷，必要時(shí)選擇性地切斷或者依次切斷電力負(fù)荷中的其它負(fù)荷、非重要負(fù)荷來(lái)防止發(fā)生停電，并且，重新驅(qū)動(dòng)時(shí)，通過(guò)依次的供電來(lái)防止過(guò)大的浪涌電流，從而能夠穩(wěn)定地恢復(fù)供電。
[0011](二)技術(shù)方案
[0012]實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明提供一種用于獨(dú)立型微電網(wǎng)的配電板，其特征在于，所述獨(dú)立型微電網(wǎng)包括:供電裝置，多個(gè)以模塊化的形式包括柴油發(fā)電裝置、可再生能源發(fā)電裝置及蓄電池儲(chǔ)存裝置，其中，所述柴油發(fā)電裝置使用化石燃料發(fā)電，所述可再生能源發(fā)電裝置利用包括太陽(yáng)能、風(fēng)力或者潮汐的可再生能源發(fā)電，所述蓄電池儲(chǔ)存裝置根據(jù)需要儲(chǔ)存由所述柴油發(fā)電裝置或者可再生能源發(fā)電裝置產(chǎn)生的電力；以及電力負(fù)荷，所述電力負(fù)荷是在單獨(dú)設(shè)置在包括島嶼地區(qū)或者邊遠(yuǎn)山區(qū)的偏遠(yuǎn)地區(qū)的情況下，消耗由所述供電裝置供給的電力的負(fù)荷饋線；其中，所述電力負(fù)荷分別分為重要負(fù)荷、非重要負(fù)荷及其它負(fù)荷，在所述重要負(fù)荷、非重要負(fù)荷及其它負(fù)荷上分別設(shè)置單獨(dú)的開(kāi)關(guān)設(shè)備或者靜態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的狀態(tài)下，將所述電力負(fù)荷與供電裝置相連接，當(dāng)由所述供電裝置供給的電力和所述電力負(fù)荷消耗的電力發(fā)生不平衡時(shí)，根據(jù)負(fù)荷的重要程度依次切斷其它負(fù)荷或者非重要負(fù)荷，或者重新供電時(shí)，將已切斷的其它負(fù)荷或者非重要負(fù)荷依次投入，由此穩(wěn)定地恢復(fù)供電。
[0013]并且，本發(fā)明的配電板，其特征在于，所述配電板包括變流器，以便共同利用于電力管理系統(tǒng)和數(shù)字功率計(jì)，由此能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)通過(guò)所述電力管理系統(tǒng)的運(yùn)算和通過(guò)所述數(shù)字功率計(jì)的電流值的顯示，并通過(guò)包括在電力管理系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)時(shí)運(yùn)算由供電裝置供給的電力和電力負(fù)荷的變化，并根據(jù)運(yùn)算結(jié)果將其它負(fù)荷或者非重要負(fù)荷依次切斷或者投入，來(lái)提高該地區(qū)的電力穩(wěn)定性。
[0014]另一方面，本發(fā)明的配電板，其特征在于，所述配電板在通過(guò)通訊端口與能量管理系統(tǒng)連接的狀態(tài)下，將供電裝置的發(fā)電電力和電力負(fù)荷的變化數(shù)據(jù)傳送給所述能量管理系統(tǒng)，所述能量管理系統(tǒng)根據(jù)所接收的所述數(shù)據(jù)，執(zhí)行包括電力負(fù)荷預(yù)測(cè)和制訂發(fā)電計(jì)劃的能量管理。
[0015](三)有益效果
[0016]根據(jù)本發(fā)明，在單獨(dú)供電的島嶼地區(qū)等偏遠(yuǎn)地區(qū)，應(yīng)對(duì)可再生能源發(fā)電裝置的輸出電力的急劇下降或者電力負(fù)荷的耗電量的急劇上升，選擇性地切斷或者依次切斷電力負(fù)荷中的其它負(fù)荷或者非重要負(fù)荷來(lái)防止發(fā)生停電，并且，重新驅(qū)動(dòng)時(shí)，通過(guò)依次的供電來(lái)防止過(guò)大的浪涌電流，從而能夠穩(wěn)定地恢復(fù)供電。
[0017]并且，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)依次切斷或者重新驅(qū)動(dòng)電力負(fù)荷中的其它負(fù)荷或者非重要負(fù)荷時(shí)，通過(guò)能夠較快速切換的開(kāi)關(guān)設(shè)備，相關(guān)地區(qū)的系統(tǒng)能夠維持穩(wěn)定。
[0018]并且，根據(jù)本發(fā)明，對(duì)于多個(gè)模塊化的供電裝置，配電板起到主控的功能，從而，通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)的故障，能夠快速應(yīng)對(duì)能量管理系統(tǒng)所不能應(yīng)對(duì)的瞬態(tài)響應(yīng)。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是表示包括本發(fā)明的用于獨(dú)立型微電網(wǎng)的配電板的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0020]圖2是包括本發(fā)明的用于獨(dú)立型微電網(wǎng)的配電板的電路的詳圖。
[0021]圖3是表示本發(fā)明的用于測(cè)量功率和控制開(kāi)關(guān)設(shè)備的電力管理系統(tǒng)(PMS)的結(jié)構(gòu)和其接口的圖。
[0022]圖4是表示本發(fā)明的一實(shí)施例中通過(guò)主控制裝置顯示輸出電力的預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值的變化的圖。
[0023]圖5是表示可在本發(fā)明中使用的配電板的圖。
[0024]【附圖說(shuō)明】標(biāo)記
[0025]100:配電板110:電力管理系統(tǒng)
[0026]111:數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 112:模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)
[0027]113:電流傳感器114:數(shù)字量輸出裝置(DO)
[0028]115:通訊端口121-124:數(shù)字功率計(jì)(DPM)
[0029]131-134:變流器141-144:切斷器
[0030]151-153:開(kāi)關(guān)設(shè)備200:供電裝置
[0031]210:柴油發(fā)電裝置220:蓄電池儲(chǔ)存裝置
[0032]230:可再生能源發(fā)電裝置300:電力負(fù)荷
[0033]310:重要負(fù)荷320:非重要負(fù)荷
[0034]330:其它負(fù)荷400:能源管理系統(tǒng)(EMS)
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0036]圖1和圖2分別是表示包括本發(fā)明的用于獨(dú)立型微電網(wǎng)的配電板的結(jié)構(gòu)的框圖和包括所述配電板的電路的詳圖，本發(fā)明涉及應(yīng)用于獨(dú)立型微電網(wǎng)的配電板，在沒(méi)有商用供電的島嶼地區(qū)或者邊遠(yuǎn)山區(qū)等偏遠(yuǎn)地區(qū)，供電裝置200由柴油發(fā)電裝置210、蓄電池儲(chǔ)存裝置220及利用可再生能源發(fā)電的可再生能源發(fā)電裝置230組成，所述可再生能源包括太陽(yáng)能、風(fēng)力或者潮汐。所述供電裝置可以為所述柴油發(fā)電裝置、蓄電池儲(chǔ)存裝置及可再生能源發(fā)電裝置以單元形式模塊化形成，而且可以有多個(gè)模塊化的供電裝置與配電板連接并進(jìn)行控制。
[0037]所述柴油發(fā)電裝置利用石油等化石燃料發(fā)電，所述蓄電池儲(chǔ)存裝置儲(chǔ)存由柴油發(fā)電裝置或者可再生能源發(fā)電裝置產(chǎn)生的電力，并通過(guò)配電板的控制向電力負(fù)荷供電。蓄電池儲(chǔ)存裝置的電力可以通過(guò)例如ESS轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成交流電后供給，可再生能源發(fā)電裝置的電力可以以通過(guò)PV轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成交流電的狀態(tài)供給。
[0038]在獨(dú)立型微電網(wǎng)中，為了連接所述供電裝置200和電力負(fù)荷300而使用配電板100，所述配電板由切斷器141-144和數(shù)字功率計(jì)121-124組成，其中，所述切斷器用于保護(hù)組成供電裝置200的單個(gè)的柴油發(fā)電裝置210、蓄電池儲(chǔ)存裝置220及可再生能源發(fā)電裝置230，以及組成電力負(fù)荷的單個(gè)的重要負(fù)荷310、非重要負(fù)荷320及其它負(fù)荷330，所述數(shù)字功率計(jì)檢測(cè)并顯示由組成所述供電裝置的單個(gè)的柴油發(fā)電裝置210、蓄電池儲(chǔ)存裝置220及可再生能源發(fā)電裝置230產(chǎn)生的電壓、電流及功率情況，而且檢測(cè)并顯示供電給所述電力負(fù)荷的電壓、電流及功率情況。
[0039]所述數(shù)字功率計(jì)用于檢測(cè)并顯示供電裝置的單個(gè)組件和電力負(fù)荷的電壓、電流及功率情況，供電裝置的輸出電壓和電力負(fù)荷的消耗電壓直接與各自的數(shù)字功率計(jì)連接，而輸出電流和消耗電流通過(guò)各自的變流器131-134與各自的數(shù)字功率計(jì)連接。
[0040]包括在配電板100內(nèi)的電力管理系統(tǒng)110 (Power Management System, PMS)用于監(jiān)控作為組成供電裝置200的單個(gè)組件的柴油發(fā)電裝置210、蓄電池儲(chǔ)存裝置220及可再生能源發(fā)電裝置230的輸出電力(包括電壓和電流)和作為組成電力負(fù)荷的單個(gè)組件的重要負(fù)荷310、非重要負(fù)荷320及其它負(fù)荷330的消耗功率(包括電壓和電流)，并起到如下作用:應(yīng)對(duì)供電裝置中隨著自然條件的變化而輸出發(fā)生變化的可再生能源發(fā)電裝置的情況，在緊急情況下緊急驅(qū)動(dòng)柴油發(fā)電裝置，或者應(yīng)對(duì)由供電裝置供給的輸出電力突然發(fā)生變化或者電力負(fù)荷所消耗的消耗功率突然發(fā)生變化的情況，防止在相關(guān)