太阳能智能微网发电系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010409081.6 (22)申请日 2020.05.14 (71)申请人 华翔翔能科技股份有限公司 地址 413000 湖南省益阳市赫山区龙岭工 业园学府路西1号 (72)发明人 黎灿兵唐勇游洪邓宇翔 (74)专利代理机构 北京科家知识产权代理事务 所(普通合伙) 11427 代理人 宫建华 (51)Int.Cl. H02J 13/00(2006.01) H02J 3/38(2006.01) H02J 3/28(2006.01) (54)发明名称 一种太阳能智能微网发电。

2、系统 (57)摘要 本发明涉及微网发电技术领域， 具体地说， 涉及一种太阳能智能微网发电系统。 包括电能单 元、 控制单元、 负载单元和信息单元； 电能单元用 于向用电负载提供电能； 控制单元用于对发电系 统内的电能进行管理分配； 负载单元用于提供承 接电能的用电设备； 息单元用于通过人机交互客 户端将系统的运行状况反馈给现场用户及远程 用户。 本发明设计可以智能管理电能的流向、 合 理分配电能的流量， 同时可以对子站设备的运行 状态进行测量和监控， 减少人工的工作量， 降低 了运维成本， 提高了经济效益。 权利要求书2页 说明书4页 附图8页 CN 111555452 A 2020.08.1。

3、8 CN 111555452 A 1.一种太阳能智能微网发电系统， 其特征在于： 包括电能单元(100)、 控制单元(200)、 负载单元(300)和信息单元(400)； 所述电能单元(100)用于向用电负载提供电能； 所述控制 单元(200)用于对发电系统内的电能进行管理分配； 所述负载单元(300)用于提供承接电能 的用电设备； 所述息单元(400)用于通过人机交互客户端将系统的运行状况反馈给现场用 户及远程用户。 2.根据权利要求1所述的太阳能智能微网发电系统， 其特征在于： 所述电能单元(100) 包括光伏发电模块(101)、 储能模块(102)和主电网模块(103)； 所述光伏发电模。

4、块(101)用 于将太阳能转化为电能并向负载单元(300)提供电能； 所述储能模块(102)用于通过储能设 备存储由光伏发电模块(101)产生的电能及向负载单元(300)提供电能； 所述主电网模块 (103)用于对市电进行管理分配及对光伏发电模块(101)提供并网服务。 3.根据权利要求2所述的太阳能智能微网发电系统， 其特征在于： 所述光伏发电模块 (101)包括光伏阵列模块(1011)、 直流汇流模块(1012)、 光伏控制模块(1013)和光伏逆变模 块(1014)； 所述光伏阵列模块(1011)用于通过光伏阵列将太阳能转化为电能； 所述直流汇 流模块(1012)用于减少太阳能光伏电池阵。

5、列与光伏逆变器之间的连线； 所述光伏控制模块 (1013)用于控制分配由光伏阵列转换生产的电能的流向和流量； 所述光伏逆变模块(1014) 用于通过光伏逆变器将由光伏发电模块(101)产生的电能转换为交流电。 4.根据权利要求2所述的太阳能智能微网发电系统， 其特征在于： 所述储能模块(102) 包括存储模块(1021)、 BMS模块(1022)和双向逆变模块(1023)； 所述存储模块(1021)用于通 过储能器存储电能及直接向直流负载提供直流电能； 所述BMS模块(1022)用于连接电池与 用户以提高电池的利用率； 所述双向逆变模块(1023)用于通过双向整流器将储能模块 (104)内的电。

6、能转换为交流电及将汇流母线内的电能转化为直流电以存储到储能器内。 5.根据权利要求1所述的太阳能智能微网发电系统， 其特征在于： 所述控制单元(200) 包括中央控制模块(201)、 模式控制模块(202)和远程监控模块(203)； 所述中央控制模块 (201)用于智能地控制整个微网发电系统的运行过程； 所述模式控制模块(202)用于根据负 载的需求对系统内的供电方式进行分配管理并控制并网开关； 所述远程监控模块(203)用 于对光伏阵列、 储能器进行远程监控和管理。 6.根据权利要求1所述的太阳能智能微网发电系统， 其特征在于： 所述负载单元(300) 包括直流负载模块(301)和交流负载模。

7、块(302)； 所述直流负载模块(301)用于提供通过直 流电供能的负载设备； 所述交流负载模块(302)用于提供通过交流电供能的负载设备。 7.根据权利要求6所述的太阳能智能微网发电系统， 其特征在于： 所述直流负载包括直 流负载箱、 直流变压器、 直流电机； 所述交流负载包括纯阻性设备、 交流电机及大部分家用 电器。 8.根据权利要求1所述的太阳能智能微网发电系统， 其特征在于： 所述信息单元(400) 包括数据监测模块(401)、 信息显示模块(402)和web发布模块(403)； 所述数据监测模块 (401)用于通过远程监控模块(203)对电能单元(100)内的子站设备进行数据采集及存。

8、储； 所述信息显示模块(402)用于将监测数据反馈给现场用户； 所述web发布模块(403)用于通 过网络通信将监测数据反馈给远程用户。 9.一种太阳能智能微网发电控制装置， 其特征在于： 包括处理器、 存储器以及存储在存 储器中并在处理器上运行的计算机程序， 处理器用于执行计算机程序时实现如权利要求1- 权利要求书 1/2 页 2 CN 111555452 A 2 8中任一所述的太阳能智能微网发电系统。 10.一种计算机可读存储介质， 所述计算机可读存储介质存储有计算机程序， 其特征在 于： 所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一所述的太阳能智能微网发 电系统。 权利要求书 。

9、2/2 页 3 CN 111555452 A 3 一种太阳能智能微网发电系统 技术领域 0001 本发明涉及微网发电技术领域， 具体地说， 涉及一种太阳能智能微网发电系统。 背景技术 0002 微网是分布式发电的一种组织形式， 其由分布式电源、 储能装置、 能量变换装置、 相关负荷和监控系统、 保护装置组成， 能够实现自我控制、 保护和管理， 既可以与外部电网 并网运行， 也可以孤立运行。 其中， 以太阳能为能源的光伏发电技术是最常见的微网发电系 统。 光伏阵列将收集的太阳能转换为电能， 该电能可以直接应用于直流负载， 也可经转换后 并入主电网应用于交流负载。 但是， 因为无法系统地管理电能的。

10、流向、 分配电能的流量以及 远程监控子站的状态， 导致太阳能微网发电技术的维管成本较高， 从而限制了太阳能微网 技术的推广。 发明内容 0003 本发明的目的在于提供一种太阳能智能微网发电系统， 以解决上述背景技术中提 出的问题。 0004 为实现上述技术问题的解决， 本发明的目的之一在于， 提供一种太阳能智能微网 发电系统， 包括电能单元、 控制单元、 负载单元和信息单元； 所述电能单元用于向用电负载 提供电能； 所述控制单元用于对发电系统内的电能进行管理分配； 所述负载单元用于提供 承接电能的用电设备； 所述息单元用于通过人机交互客户端将系统的运行状况反馈给现场 用户及远程用户。 0005。

11、 作为本技术方案的进一步改进， 所述电能单元包括光伏发电模块、 储能模块和主 电网模块； 所述光伏发电模块用于将太阳能转化为电能并向负载单元提供电能； 所述储能 模块用于通过储能设备存储由光伏发电模块产生的电能及向负载单元提供电能； 所述主电 网模块用于对市电进行管理分配及对光伏发电模块提供并网服务。 0006 作为本技术方案的进一步改进， 所述光伏发电模块包括光伏阵列模块、 直流汇流 模块、 光伏控制模块和光伏逆变模块； 所述光伏阵列模块用于通过光伏阵列将太阳能转化 为电能； 所述直流汇流模块用于减少太阳能光伏电池阵列与光伏逆变器之间的连线； 所述 光伏控制模块用于控制分配由光伏阵列转换生产。

12、的电能的流向和流量； 所述光伏逆变模块 用于通过光伏逆变器将由光伏发电模块产生的电能转换为交流电。 0007 作为本技术方案的进一步改进， 所述储能模块包括存储模块、 BMS模块和双向逆变 模块； 所述存储模块用于通过储能器存储电能及直接向直流负载提供直流电能； 所述BMS模 块用于连接电池与用户以提高电池的利用率； 所述双向逆变模块用于通过双向整流器将储 能模块内的电能转换为交流电及将汇流母线内的电能转化为直流电以存储到储能器内。 0008 作为本技术方案的进一步改进， 所述控制单元包括中央控制模块、 模式控制模块 和远程监控模块； 所述中央控制模块用于智能地控制整个微网发电系统的运行过程；。

13、 所述 模式控制模块用于根据负载的需求对系统内的供电方式进行分配管理并控制并网开关； 所 说明书 1/4 页 4 CN 111555452 A 4 述远程监控模块用于对光伏阵列、 储能器进行远程监控和管理。 0009 作为本技术方案的进一步改进， 所述负载单元包括直流负载模块和交流负载模 块； 所述直流负载模块用于提供通过直流电供能的负载设备； 所述交流负载模块用于提供 通过交流电供能的负载设备。 0010 作为本技术方案的进一步改进， 所述直流负载包括直流负载箱、 直流变压器、 直流 电机； 所述交流负载包括纯阻性设备、 交流电机及大部分家用电器。 0011 其中， 部分大型家用电器如电冰箱。

14、、 洗衣机、 抽油烟机、 电饭锅、 空调、 电热水器等 直接使用交流电， 部分小型家用电器如电视机、 微波炉、 电脑、 收录机、 影碟机等使用由交流 电经整流、 变压后的直流电。 0012 作为本技术方案的进一步改进， 所述信息单元包括数据监测模块、 信息显示模块 和web发布模块； 所述数据监测模块用于通过远程监控模块对电能单元内的子站设备进行 数据采集及存储； 所述信息显示模块用于将监测数据反馈给现场用户； 所述web发布模块用 于通过网络通信将监测数据反馈给远程用户。 0013 本发明的目的之二在于， 提供一种太阳能智能微网发电控制装置， 包括处理器、 存 储器以及存储在存储器中并在处理。

15、器上运行的计算机程序， 处理器用于执行计算机程序时 实现上述任一的太阳能智能微网发电系统。 0014 本发明的目的之三在于， 所述计算机可读存储介质存储有计算机程序， 所述计算 机程序被处理器执行时实现上述任一的太阳能智能微网发电系统。 0015 与现有技术相比， 本发明的有益效果： 该太阳能智能微网发电系统中， 光伏控制模 块可以智能管理电能的流向， 模式控制模块可以合理分配电能的流量， 同时远程监控模块 可以对子站设备的运行状态进行测量和监控， 减少人工的工作量， 降低了运维成本， 提高了 经济效益， 有利于太阳能微网发电技术的发展。 附图说明 0016 图1为实施例1的整体结构示意图； 。

16、0017 图2为实施例1的整体框图； 0018 图3为实施例1中的电能单元模块框图； 0019 图4为实施例1中的光伏发电模块框图； 0020 图5为实施例1中的储能模块框图； 0021 图6为实施例1中的控制单元模块框图； 0022 图7为实施例1中的负载单元模块框图； 0023 图8为实施例1中的信息模块框图； 0024 图9为实施例1的太阳能智能微网发电控制装置的结构示意图。 0025 图中各个标号意义为： 0026 100、 电能单元； 101、 光伏发电模块； 1011、 光伏阵列模块； 1012、 直流汇流模块； 1013、 光伏控制模块； 1014、 光伏逆变模块； 102、 储。

17、能模块； 1021、 存储模块； 1022、 BMS模块； 1023、 双向逆变模块； 103、 主电网模块； 0027 200、 控制单元； 201、 中央控制模块； 202、 模式控制模块； 203、 远程监控模块； 0028 300、 负载单元； 301、 直流负载模块； 302、 交流负载模块； 说明书 2/4 页 5 CN 111555452 A 5 0029 400、 信息单元； 401、 数据监测模块； 402、 信息显示模块； 403、 web发布模块。 具体实施方式 0030 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。

18、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 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例， 都属于本发明保护的范围。 0031 实施例1 0032 如图1-9所示， 本实施例提供一种太阳能智能微网发电系统， 包括电能单元100、 控 制单元200、 负载单元300和信息单元400； 电能单元100用于向用电负载提供电能； 控制单元 200用于对发电系统内的电能进行管理分配； 负载单元300用于提供承接电能的用电设备； 息单元400用于通过人机交互客户端将系统的运行状况反馈给现场用户及远程用户。 0033 本实施例中， 电能单元1。

19、00包括光伏发电模块101、 储能模块102和主电网模块103； 光伏发电模块101用于将太阳能转化为电能并向负载单元300提供电能； 储能模块102用于 通过储能设备存储由光伏发电模块101产生的电能及向负载单元300提供电能； 主电网模块 103用于对市电进行管理分配及对光伏发电模块101提供并网服务。 0034 进一步地， 光伏发电模块101包括光伏阵列模块1011、 直流汇流模块1012、 光伏控 制模块1013和光伏逆变模块1014； 光伏阵列模块1011用于通过光伏阵列将太阳能转化为电 能； 直流汇流模块1012用于减少太阳能光伏电池阵列与光伏逆变器之间的连线； 光伏控制 模块10。

20、13用于控制分配由光伏阵列转换生产的电能的流向和流量； 光伏逆变模块1014用于 通过光伏逆变器将由光伏发电模块101产生的电能转换为交流电。 0035 进一步地， 储能模块102包括存储模块1021、 BMS模块1022和双向逆变模块1023； 存 储模块1021用于通过储能器存储电能及直接向直流负载提供直流电能； BMS模块1022用于 连接电池与用户以提高电池的利用率； 双向逆变模块1023用于通过双向整流器将储能模块 104内的电能转换为交流电及将汇流母线内的电能转化为直流电以存储到储能器内。 0036 本实施例中， 控制单元200包括中央控制模块201、 模式控制模块202和远程监控。

21、模 块203； 中央控制模块201用于智能地控制整个微网发电系统的运行过程； 模式控制模块202 用于根据负载的需求对系统内的供电方式进行分配管理并控制并网开关； 远程监控模块 203用于对光伏阵列、 储能器进行远程监控和管理。 0037 本实施例中， 负载单元300包括直流负载模块301和交流负载模块302； 直流负载模 块301用于提供通过直流电供能的负载设备； 交流负载模块302用于提供通过交流电供能的 负载设备。 0038 其中， 直流负载包括直流负载箱、 直流变压器、 直流电机； 交流负载包括纯阻性设 备、 交流电机及大部分家用电器。 0039 其中， 部分大型家用电器如电冰箱、 洗。

22、衣机、 抽油烟机、 电饭锅、 空调、 电热水器等 直接使用交流电， 部分小型家用电器如电视机、 微波炉、 电脑、 收录机、 影碟机等使用由交流 电经整流、 变压后的直流电。 0040 本实施例中， 信息单元400包括数据监测模块401、 信息显示模块402和web发布模 块403； 数据监测模块401用于通过远程监控模块203对电能单元100内的子站设备进行数据 说明书 3/4 页 6 CN 111555452 A 6 采集及存储； 信息显示模块402用于将监测数据反馈给现场用户； web发布模块403用于通过 网络通信将监测数据反馈给远程用户。 0041 参阅图9， 示出了本实施例所涉及的提。

23、供一种太阳能智能微网发电控制装置结构 示意图， 该装置包括处理器、 存储器和总线。 0042 处理器包括一个或一个以上处理核心， 处理器通过总线与处理器相连， 存储器用 于存储程序指令， 处理器执行存储器中的程序指令时实现上述的太阳能智能微网发电系 统。 0043 可选的， 存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实 现， 如静态随时存取存储器(SRAM)， 电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)， 可擦除可编程只 读存储器(EPROM)， 可编程只读存储器(PROM)， 只读存储器(ROM)， 磁存储器， 快闪存储器， 磁 盘或光盘。 0044 此外， 本发明还提供一种。

24、计算机可读存储介质， 计算机可读存储介质存储有计算 机程序， 计算机程序被处理器执行时实现上述的太阳能智能微网发电系统。 0045 可选的， 本发明还提供了一种包含指令的计算机程序产品， 当其在计算机上运行 时， 使得计算机执行上述各方面太阳能智能微网发电系统。 0046 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件 来完成， 也可以通过程序来指令相关的硬件完成， 的程序可以存储与一种计算机可读存储 介质中， 上述提到的存储介质可以是只读存储器， 磁盘或光盘等。 0047 以上显示和描述了本发明的基本原理、 主要特征和本发明的优点。 本行业的技术 人员应该了解， 本发明。

25、不受上述实施例的限制， 上述实施例和说明书中描述的仅为本发明 的优选例， 并不用来限制本发明， 在不脱离本发明精神和范围的前提下， 本发明还会有各种 变化和改进， 这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。 本发明要求保护范围由所 附的权利要求书及其等效物界定。 说明书 4/4 页 7 CN 111555452 A 7 图1 说明书附图 1/8 页 8 CN 111555452 A 8 图2 说明书附图 2/8 页 9 CN 111555452 A 9 图3 说明书附图 3/8 页 10 CN 111555452 A 10 图4 说明书附图 4/8 页 11 CN 111555452 A 11 图5 说明书附图 5/8 页 12 CN 111555452 A 12 图6 说明书附图 6/8 页 13 CN 111555452 A 13 图7 说明书附图 7/8 页 14 CN 111555452 A 14 图8 图9 说明书附图 8/8 页 15 CN 111555452 A 15 。