[发明专利]一种用于智能小区的风光互补型微电网系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种微电网系统，特别涉及一种用于智能化小区的风光互补型微电网系统。

背景技术

随着新能源技术的发展，基于各种分布式电源的微电网技术也成为了国内外研究的热点之一。

随着技术的不断成熟，微电网被广泛应用于对供电灵活性与可靠性要求较高的航空航天、军工装备等领域；而在民用领域多以各种新能源为载体的独立型分布式发电为主。

当前，以屋顶光伏发电、路灯用小型垂直轴风力发电为代表的分布式电源在民用领域使用最为普遍。

但这些单一形式的微电源供电的可靠性不高，输出电能质量低，可控性差，这些缺点显然降低了能源的利用效率，也制约了新能源在民用行业的普及。

居民小区是目前新能源在民用领域最具潜力的应用场合。当下城市化水平的提高，居民对智能家居、环保小区的要求也相应提高。相较于普通小区，智能小区可以融入各种小区美化、集中式电暖、集中式电热水、集中制冷等装置，充分满足居民方便、快捷、环保的高质量生活需求。

目前，智能小区为体现环保，同时充分利用自然资源，在小区内装配有独立的光伏以及风力发电装置，对特定的用户或者小区的某些设备进行供电。

但独立形式的微电源受环境影响较大，缺乏有效控制，供电稳定性差；其次，一个大型的智能化小区仅依靠各种新能源发电是很难达到供电需求的，通常需要配电网的介入，然而独立微电源对配电网冲击较大，很难与配电网协调运行，配合供电；

另外，独立光伏或风电忽略了两种能源在昼夜与季节上的互补性，以及输出电能上的匹配性。

因此，对小区内的新能源发电进行整合，配备相应的电能质量管理、电气控制及继电保护装置，使其组成一个完备的风光互补型微电网系统，才能做到能源利用的最大化，小区建设的智能化。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种在充分利用新能源的同时，提高小区供电的可靠性、稳定性与灵活性，并且实现微网与配电网的协调运行的用于智能小区的风光互补型微电网系统。

本发明的技术方案是：一种用于智能小区的风光互补型的微电网系统，从宏观上看由电能产生环节、电能变换与控制环节、电能消耗环节、并网环节组成；从微观上看包括屋顶光伏阵列、垂直轴风力发电机、不控三相整流器、第一DC/DC 变换器、第二DC/DC 变换器、MPPT控制器、智能负载控制器、DC/AC逆变器、直流负载、交流负载、并网接口控制装置。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种用于智能小区的风光互补型微电网系统，包括屋顶光伏阵列、垂直轴风力发电机、不控三相整流器、第一DC/DC 变换器、第二DC/DC 变换器、DC/AC逆变器、直流负载、交流负载，所述垂直轴风力发电机与不控三相整流器连接，并通过DC/DC 变换器升压连到直流母线侧，所述屋顶光伏阵列直接连接至第二DC/DC 变换器，升压后连接到直流母线，直流负载与直流母线侧相连，直流母线侧的电能经过DC/AC逆变器逆变后连接交流母线，还包括智能负载控制器，所述智能负载控制器对输出功率进行预测，并实时检测环境相关参数，在此基础上对具体负载进行通断控制以满足居民的用电需求；例如在温度很低的夜晚，需要接通电暖设备、小区照明，而白天用到的小区喷泉等美化装置则需断开，做到功率输出的合理分配；在风光互补的微电源设有一个基于DSP2812的32位高性能处理器的MPPT控制器，对风光互补微电源采取统一的最大功率跟踪方法，加快跟踪的速度，提高跟踪的精度，降低系统的复杂性，还包括并网接口控制装置，所述并网接口控制装置在风光互补系统不能满足小区用电时通过接口控制从配电网中吸收电能；相反，微电网系统可向配电网馈电。

采用风光互补型微电源作为能源供给单元；光伏阵列安装于小区屋顶，合理利用小区空间；选取启动风速小，风能利用率高的垂直轴风力发电机，充分利用风能；光伏阵列将太阳能转换为直流电能，经过DC/DC 变换器（boost升压电路）连接到直流母线侧；风力机将风能转换为交流电能，经过三相不控整流器和DC/DC 变换器对电能进行转化与调理后变为高压直流连接至直流母线侧，小区内的直流负载可从直流母线侧获取电能；对光伏与风力发电使用基于DSP2812的32位高性能内核的MPPT控制器，实现微电源的最大功率跟踪；直流母线侧的电能可以通过DC/AC逆变器转变为交流电能，供给交流负载；当整个微电网系统的电能有富余的前提下，可以将电能并入配电网，当系统内的负载供能得不到满足时也可以从配电网中获取电能；配电网与微电网之间能量的传递可通过并网接口控制装置来实现。