[发明专利]一种具有复数分布式电源单元的智能分布式电源系统

说明书

技术领域

本发明涉及分布式电源领域，特别涉及一种具有复数分布式电源单元的智能分布式电源系统。

背景技术

近来，随着电力电子技术的发展、数10kW～100kW规模的太阳能发电和风力发电单元以及火力发电等的低成本、高效率成为现实。小规模分布式电源具有不需要考虑安装场所、建设期间短等优点，并且各企业和团体都很容易的安装应用。这些分布式电源单元有机的结合、协调在一起稳定地运行，实现能量互补高效率的利用。此外，在新工厂和基础设施建设的时候，同架设新的电缆等相比，建立分布式电源系统在成本上可能更低。特别是在电网和配电线没有的地方，或者是电力线受环境、旅游景点等不允许的情况下，分布式电源系统显得更加必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有复数分布式电源单元的智能分布式电源系统，其包括风力发电单元、太阳能发电单元、电力贮藏单元、飞轮单元、负载单元以及同直流母线和交流母线相连的并网单元的系统构成。具有基于直流母线允许变化范围内的电压值来实现各单元的自律协调的运行的功能。此外，各分布式电源自律协调运行时无需检测其分布式电源的发电状态和相互间通信，同时建立了合理的能量流动结构和柔性的可扩展功能，既提高了能量的利用率也大大的减少了整个系统的设备规模和成本。

本发明设计了包括同直流母线直接相连的风力发电单元、太阳能发电单元、电力贮藏单元、飞轮单元、负载单元以及同直流母线和交流母线相连的并网单元的系统构成。根据规定范围内的电压变动的直流母线的电压值、设定各个分布式电源单元的发电状态，从而使得各个分布式电源单元自律的协调运行。同时负载单元也直接同直流母线相连，直接通过直流母线提供驱动电力。并通过各单元功能的匹配，实现高质量和特性的直流母线电压，以利于负载的应用。同时实现了提各个分布式电源单元和负载单元各自的效率，现了设备和能量的有效利用。

附图说明

图1是本发明的整体结构方框图。

图2是风力发电单元的构成示意图

图3是太阳能发电单元的构成示意图

图4是电力贮藏单元的构成示意图

图5是飞轮单元的构成示意图

图6是并网单元的构成示意图

图7是负载单元的构成示意图

图8是电力贮藏单元作为无停电电源装置使用时各单元的控制方法示意图。

图9是电力贮藏单元作为波动补偿装置使用时各单元的控制方法示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明包括共用直流母线100上的风力发电单元110、太阳能发电单元120、电力贮藏单元130、飞轮单元140、负载单元150以及连结直流母线100和交流母线160的并网单元170均能够基于直流母线允许变化范围内的电压值实现各单元的自律协调的运行。下面就各单元的工作原理和功能特点进行详细地阐述。其中根据电力贮藏单元130的两种工作方式如图8和图9所示，可见电力贮藏单元130和并网单元160在两种方式下功能不同，因此对其进行分别阐述。

(1)风力发电单元110

风力发电单元110构成如图2所示。由风车112、发电机114，逆变器116和控制回路118构成。发电机114的转子同风车112联动并的在转动时可以输出电力，逆变器116为将发电机114输出的三相交流电压变成一定的直流电压的装置。控制回路118对发电机114的发电状态和逆变器116的电压变换等进行控制。控制回路118检测发电机114的相电流iu、iw和逆变器116的输出电流Idc以及DC母线100的电压Vdc。通过控制使发电机在最大发电量状态运行，如果直流母线100的电力有富裕的情况时，可以根据电压上升的监测来对发电量进行抑制控制。

直流母线100的电压在320-375V之间时，进行最大功率跟踪控制；当直流母线100的电压Vdc高于375V时，进行定电压控制，对直流母线电压指令值Vdc^*和实际电压值Vdc的误差为基准进行控制。此时，从发电机114可以取出可变的电力来实现直流母线100定电压控制；当直流母线100的电压Vdc低于320V或者高于380V时，发电单元进行保护，进入停止发电状态。

分布式电源单元的风力发电单元110，其动作仅基于直流母线的电压，电压在不同范围时进行不同的动作，不依赖于其他任何单元能够自律运行。

(2)太阳能发电单元120