一种光伏储能三联供混合型智能微电网控制设备及方法与流程

1.本发明属于微电网技术领域，尤其涉及一种光伏储能三联供混合型智能微电网控制设备及方法。


背景技术：

2.微电网是指由分布式能源、储能装置、能量转换装置、相关负荷及监控组合而成的小型发电配电系统，其可以孤立运行，也可以并网运行，由于微电网惯性低，因此在电网发生扰动时，微电网受扰动容易产生失稳脱网的问题，失稳问题可以分为设备级失稳和系统级失稳，且两者相互激发，如何降低微电网受电网扰动的影响，是需要考虑的问题。
3.微电网控制设备和系统，可以合理规划分配微电网中各级设备的电源，提高微电网运行的效率，如中国专利公告号cn115912500a公开的微电网系统的运行控制方法、装置、控制设备及系统，但其主要为软件系统层面上的应用，想要降低微电网受电网扰动的影响，也要考虑硬件方面的应用。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术中缺乏通过设置硬件设备控制微电网运行，达到降低微电网受电网扰动的目的的问题，提出如下技术方案：一种光伏储能三联供混合型智能微电网控制设备，包括：微电网系统，微电网系统包括分布式电源，分布式电源的一侧电性连接有电池储能结构，电池储能结构的一侧电性连接有飞轮储能结构，飞轮储能结构的一侧电性连接有二次储能结构，二次储能结构的一侧电性连接有负载设备，电池储能结构的一侧还电性连接有并网飞轮结构，并网飞轮结构的一侧电性连接有并网逆变器，并网逆变器的一侧电性连接外部电网，微电网系统还包括微电网控制结构，微电网控制结构与分布式电源、电池储能结构、飞轮储能结构、二次储能结构、负载设备、并网飞轮机和并网逆变器相匹配。
5.作为上述技术方案的优选，分布式电源包括分布式光伏发电结构、风力发电结构和冷热电气三联供发电结构。
6.作为上述技术方案的优选，电池储能结构和二次储能结构均采用电化学储能的方式，电池储能结构和二次储能结构均包括多个蓄电池。
7.作为上述技术方案的优选，飞轮储能结构包括两个并联的飞轮机组，飞轮储能结构与电池储能结构的连接处以及与二次储能结构的连接处均安装有普通转换开关。
8.作为上述技术方案的优选，并网飞轮结构包括两个并联的飞轮机组，并网飞轮结构与电池储能结构的连接处以及与并网逆变器的连接处均安装有高速转换开关。
9.作为上述技术方案的优选，飞轮机组内包含若干个飞轮电池，飞轮电池内的电机均为三相同步电机。
10.作为上述技术方案的优选，并网逆变器与外部电网之间安装有高速静态开关。
11.作为上述技术方案的优选，微电网控制结构至少包括中央控制设备和多个采集监
控设备，采集监控设备与匹配的结构电性连接，中央控制设备至少包括主控模块、数据解析模块和人机交互模块。
12.根据上述的一种光伏储能三联供混合型智能微电网控制设备的使用方法，该方法包括以下步骤：s1：分布式电源通过多种方式产生电力，并将电力输送到电池储能结构中；s2：电池储能结构将电力输送到飞轮储能结构的其中一个飞轮机组中，使其进行储能，储能结束后通过普通转换开关切换电路，使电池储能结构将电力输送到飞轮储能结构的另一个飞轮机组中，同时原来的飞轮机组进行发电，并将电力输送到二次储能结构中；s3：二次储能结构将电力分配到负载设备中；s4：当分布式电源产生的电力富余时，电池储能结构将电力输送到并网飞轮结构的其中一个飞轮机组中，使其进行储能，储能结束后通过高速转换开关切换电路，使电池储能结构将电力输送到飞轮储能结构的另一个飞轮机组中，同时原来的飞轮机组进行发电，并将电力通过并网逆变器输送到外部电网中；s5：在s1至s4的过程中，微电网控制结构中的中央控制设备通过采集监控设备采集监控、分布式电源、电池储能结构、飞轮储能结构、二次储能结构、负载设备、并网飞轮结构、并网逆变器的电压电流信息，并根据这些信息控制微电网系统的运行。
13.本发明的有益效果为：（1）本发明在微电网系统中加入飞轮储能结构和并网飞轮机，利用物理蓄能结构，使得微电网的供电部分和负荷部分之间，微电网的供电部分与外部电网之间形成了一定程度的物理隔离，即微电网的供电部分、负荷部分和外部电网之间相对独立，因此外部电网扰动时，难以影响到微电网系统中的大部分设备，使得微电网系统在外部电网扰动时也可以平稳运行。
附图说明
14.图1示出的是本发明的整体结构连接关系示意图。
15.图中：1、分布式电源；101、分布式光伏发电结构；102、风力发电结构；103、冷热电气三联供发电结构；2、电池储能结构；3、飞轮储能结构；4、二次储能结构；5、负载设备；6、并网飞轮结构；7、并网逆变器；701、高速静态开关；8、微电网控制结构；801、中央控制设备；802、采集监控设备；9、飞轮机组；10、普通转换开关；11、高速转换开关。
具体实施方式
16.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例
17.一种光伏储能三联供混合型智能微电网控制设备，如图1所示，包括：微电网系统，微电网系统包括分布式电源1，分布式电源1的一侧电性连接有电池储能结构2，电池储能结构2的一侧电性连接有飞轮储能结构3，飞轮储能结构3的一侧电性连接有二次储能结构4，二次储能结构4的一侧电性连接有负载设备5，电池储能结构2的一侧还电性连接有并网飞
轮结构6，并网飞轮结构6的一侧电性连接有并网逆变器7，并网逆变器7的一侧电性连接外部电网，微电网系统还包括微电网控制结构8，微电网控制结构8与分布式电源1、电池储能结构2、飞轮储能结构3、二次储能结构4、负载设备5、并网飞轮机和并网逆变器7相匹配。
18.本发明在微电网系统中加入飞轮储能结构3和并网飞轮机，利用物理蓄能结构，使得微电网系统的供电部分和负荷部分之间，微电网系统的供电部分与外部电网之间形成了一定程度的物理隔离，即微电网系统的供电部分、负荷部分和外部电网之间相对独立，因此外部电网扰动时，难以影响到微电网系统中的大部分设备，使得微电网系统在外部电网扰动时也可以平稳运行。
19.参照说明书附图1，分布式电源1包括分布式光伏发电结构101、风力发电结构102和冷热电气三联供发电结构103，采用多种方式进行发电，保证微电网系统发电量。
20.参照说明书附图1，电池储能结构2和二次储能结构4均采用电化学储能的方式，电池储能结构2和二次储能结构4均包括多个蓄电池。
21.参照说明书附图1，飞轮储能结构3包括两个并联的飞轮机组9，飞轮储能结构3与电池储能结构2的连接处以及与二次储能结构4的连接处均安装有普通转换开关10。
22.参照说明书附图1，并网飞轮结构6包括两个并联的飞轮机组9，并网飞轮结构6与电池储能结构2的连接处以及与并网逆变器7的连接处均安装有高速转换开关11。
23.参照说明书附图1，飞轮机组9内包含若干个飞轮电池，飞轮电池内的电机均为三相同步电机，同步电机相对异步电机受电压影响小，在电网扰动时表现更为稳定。
24.参照说明书附图1，并网逆变器7与外部电网之间安装有高速静态开关701，在扰动过大时，高速静态开关701可以断开微电网系统与外部电网的连接，转为孤岛模式。
25.参照说明书附图1，微电网控制结构8至少包括中央控制设备801和多个采集监控设备802，采集监控设备802与匹配的结构电性连接，中央控制设备801至少包括主控模块、数据解析模块和人机交互模块。
26.根据上述的一种光伏储能三联供混合型智能微电网控制设备的使用方法，该方法包括以下步骤：s1：分布式电源1通过多种方式产生电力，并将电力输送到电池储能结构2中；s2：电池储能结构2将电力输送到飞轮储能结构3的其中一个飞轮机组9中，使其进行储能，储能结束后通过普通转换开关10切换电路，使电池储能结构2将电力输送到飞轮储能结构3的另一个飞轮机组9中，同时原来的飞轮机组9进行发电，并将电力输送到二次储能结构4中；s3：二次储能结构4将电力分配到负载设备5中；s4：当分布式电源1产生的电力富余时，电池储能结构2将电力输送到并网飞轮结构6的其中一个飞轮机组9中，使其进行储能，储能结束后通过高速转换开关11切换电路，使电池储能结构2将电力输送到飞轮储能结构3的另一个飞轮机组9中，同时原来的飞轮机组9进行发电，并将电力通过并网逆变器输送到外部电网中；s5：在s1至s4的过程中，微电网控制结构8中的中央控制设备801通过采集监控设备802采集监控、分布式电源1、电池储能结构2、飞轮储能结构3、二次储能结构4、负载设备5、并网飞轮结构6、并网逆变器7的电压电流信息，并根据这些信息控制微电网系统的运行。
27.工作原理：飞轮储能结构3和并网飞轮机是物理蓄能结构，可以将电能转化为动能
进行储存，并在需要时将动能转换为电能，而飞轮储能结构3和并网飞轮机都使用了两个飞轮机组9，因此电池储能结构2往飞轮储能结构3和并网飞轮机中蓄能和飞轮储能结构3往二次储能结构4中释能，以及并网飞轮机往外部电网中释能的过程是相对独立的，因此当外部电网扰动时，很难对电池储能结构2所在的微电网系统供电部分，和飞轮储能结构3所在的负荷部分产生干扰。
28.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。

技术特征：
1.一种光伏储能三联供混合型智能微电网控制设备，其特征在于，包括：微电网系统，所述微电网系统包括分布式电源（1），所述分布式电源（1）的一侧电性连接有电池储能结构（2），所述电池储能结构（2）的一侧电性连接有飞轮储能结构（3），所述飞轮储能结构（3）的一侧电性连接有二次储能结构（4），所述二次储能结构（4）的一侧电性连接有负载设备（5），所述电池储能结构（2）的一侧还电性连接有并网飞轮结构（6），所述并网飞轮结构（6）的一侧电性连接有并网逆变器（7），所述并网逆变器（7）的一侧电性连接外部电网，所述微电网系统还包括微电网控制结构（8），所述微电网控制结构（8）与分布式电源（1）、电池储能结构（2）、飞轮储能结构（3）、二次储能结构（4）、负载设备（5）、并网飞轮机和并网逆变器（7）相匹配。2.根据权利要求1所述的一种光伏储能三联供混合型智能微电网控制设备，其特征在于，所述分布式电源（1）包括分布式光伏发电结构（101）、风力发电结构（102）和冷热电气三联供发电结构（103）。3.根据权利要求2所述的一种光伏储能三联供混合型智能微电网控制设备，其特征在于，所述电池储能结构（2）和二次储能结构（4）均采用电化学储能的方式，所述电池储能结构（2）和二次储能结构（4）均包括多个蓄电池。4.根据权利要求2所述的一种光伏储能三联供混合型智能微电网控制设备，其特征在于，所述飞轮储能结构（3）包括两个并联的飞轮机组（9），所述飞轮储能结构（3）与电池储能结构（2）的连接处以及与二次储能结构（4）的连接处均安装有普通转换开关（10）。5.根据权利要求4所述的一种光伏储能三联供混合型智能微电网控制设备，其特征在于，所述并网飞轮结构（6）包括两个并联的飞轮机组（9），所述并网飞轮结构（6）与电池储能结构（2）的连接处以及与并网逆变器（7）的连接处均安装有高速转换开关（11）。6.根据权利要求5所述的一种光伏储能三联供混合型智能微电网控制设备，其特征在于，所述飞轮机组（9）内包含若干个飞轮电池，所述飞轮电池内的电机均为三相同步电机。7.根据权利要求5所述的一种光伏储能三联供混合型智能微电网控制设备，其特征在于，所述并网逆变器（7）与外部电网之间安装有高速静态开关（701）。8.根据权利要求7所述的一种光伏储能三联供混合型智能微电网控制设备，其特征在于，所述微电网控制结构（8）至少包括中央控制设备（801）和多个采集监控设备（802），所述采集监控设备（802）与匹配的结构电性连接，所述中央控制设备（801）至少包括主控模块、数据解析模块和人机交互模块。9.根据权利要求8所述的一种光伏储能三联供混合型智能微电网控制设备的使用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：s1：分布式电源（1）通过多种方式产生电力，并将电力输送到电池储能结构（2）中；s2：电池储能结构（2）将电力输送到飞轮储能结构（3）的其中一个飞轮机组（9）中，使其进行储能，储能结束后通过普通转换开关（10）切换电路，使电池储能结构（2）将电力输送到飞轮储能结构（3）的另一个飞轮机组（9）中，同时原来的飞轮机组（9）进行发电，并将电力输送到二次储能结构（4）中；s3：二次储能结构（4）将电力分配到负载设备（5）中；s4：当分布式电源（1）产生的电力富余时，电池储能结构（2）将电力输送到并网飞轮结构（6）的其中一个飞轮机组（9）中，使其进行储能，储能结束后通过高速转换开关（11）切换
电路，使电池储能结构（2）将电力输送到飞轮储能结构（3）的另一个飞轮机组（9）中，同时原来的飞轮机组（9）进行发电，并将电力通过并网逆变器输送到外部电网中；s5：在s1至s4的过程中，微电网控制结构（8）中的中央控制设备（801）通过采集监控设备（802）采集监控、分布式电源（1）、电池储能结构（2）、飞轮储能结构（3）、二次储能结构（4）、负载设备（5）、并网飞轮结构（6）、并网逆变器（7）的电压电流信息，并根据这些信息控制微电网系统的运行。

技术总结
本发明属于微电网技术领域，具体的说是一种光伏储能三联供混合型智能微电网控制设备及方法，该光伏储能三联供混合型智能微电网控制设备，包括微电网系统，微电网系统包括分布式电源，分布式电源的一侧电性连接有电池储能结构，电池储能结构的一侧电性连接有飞轮储能结构，飞轮储能结构的一侧电性连接有二次储能结构，二次储能结构的一侧电性连接有负载设备；本发明在微电网系统中加入飞轮储能结构和并网飞轮机，利用物理蓄能结构，使得微电网的供电部分、负荷部分和外部电网之间相对独立，因此外部电网扰动时，难以影响到微电网系统中的大部分设备，使得微电网系统在外部电网扰动时也可以平稳运行。时也可以平稳运行。时也可以平稳运行。


技术研发人员：叶思琪 罗金满 封祐钧 王莉娜 梁浩波 高承芳 林浩钊 董彩红 刘丽媛 余凌 刘卓贤 李晓霞
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司东莞供电局
技术研发日：2023.08.28
技术公布日：2023/9/23