将单相电源与多相电网耦合的系统与方法技术方案

本发明专利技术涉及分步式能源生产。本发明专利技术尤其涉及一种将单相电源(25，26)与一家庭，公司，或者其他设施的内部多相电网(25A，25B，25C)相耦合的系统。内部电网还与一外部配电网(L1，L2，L3)相连接。该系统包括一接口单元(22)，接口单元包括所述单相电源的第一连接点(22A)和所述多相电网的第二连接点(28A，28B，28C)，接口单元允许从单相电源的单相电输入多相电网，以及装置(23A，23B，23C)，装置与接口单元功能性连接，为了监测所述多相电网的单独的相位的负载状态。接口(22)包括耦合装置(27)，耦合装置将单相电基于多相电网的单独的相位的负载状态有选择的与多相电网的相位中的一个相位耦合。本发明专利技术提高了本地生产电力使用的成本效益，并节省了传输的损失。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种将分布式能源与电网耦合的系统，例如一连接区域电网的家庭电网。本专利技术还涉及一相应的方法。
技术介绍
电源通常通过三相电源配电网来向家庭或者其它地区输送。在家庭中，一般使用通过家庭的内部电网，一些高功率设备，例如微波炉，电炉和热水器使用全部的三相，而小功率设备则只用三相电源中的一相或者两相。虽然家庭的内部电网以三相都使用的形式而设计，相位间的负载在实际情况中即使在特定时间下也很少被用到。如此会导致三相间的负载不平衡。能源产品的分布式系统已变得很常见。该系统常包括可再生能源发电装置如风力发电厂和太阳能发电系统，它们常通过，例如一个变相器将其与家庭内部电网耦合。该系统减少了需要从配电网购买的电源。然而，当来自分布式能源的电力可用时，特别是在单相变相器的情况下，在家庭内电网中三相间的负载平衡/负载不平衡会受到显著的影响。在一些国家中，如果可再生能源产生了超额的电源，可将电源进一步输入配电网。在一些国家，由于配电盘中电表的技术限制，或由于官方或配电器的限制就不可能将它输入配电网。即使此种输入是可能的，从经济角度上对于没有国家输电税和机制支持的团体来说也是无利可图的。为了避免或最小化向配电网必要的能源输入，优选的，常常尽可能的在家庭或者其它设施中使用可再生能源。向配电网输送电源也可能引起在配电网中的三相间的负载不平衡，从而可能对配电网造成损害，因而这也是电力输送者所不愿看到的。美国专利2011/298292公开了一种将三相电流输入配电网的方法和一种将三相太阳能变相系统作为分布式能源的特定情况下的配电网中的负载不平衡问题的解决方案。该解决方案给予提供一种中央控制和监测单元，包括一负载不平衡检测功能和一负载不平衡控制功能，以允许单个太阳能变相器通过切断器从电网中完全断开，以作为来自监测单元的控制命令信号。该系统不适用于单相变相系统，以便单相变相系统可使能源中的电源以最佳的方式使用。世界知识产权组织2011/089181公开了一种在多相配电网和多相变相单元之间的一并网点平衡部分电能的方法。该方法也未应用于单相反相系统。美国专利2011/210608公开了一单极电源转换系统，该系统包括一太阳能电源和一变相器，用于向配电网传送电力。此外，有一负载平衡单元，与反相器耦合，和一控制器，用于为变相系统判定最大电力点，其调整变相器的输出电压，计算配电网中的电力需求和一变相器可达到最大功率点的输出功率间的功率平衡差，并控制一基于功率平衡差的实时负载平衡。该负载平衡单元可为一能量储存单元或一功率消耗单元。该系统的目标在于优化配电网中的电力需求和一单级变相器的输出功率间的功率平衡差。该系统不涉及或者不能解决太阳能电源所连接的电网单相负载不平衡的问题。因此，具有对普通电网耦合分布式能源产品单元的改进的系统或方法的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过分布式电力生产商，提供一种电力的更加合理的生产和使用的系统。本专利技术的明确的目的在于提供一种改进的系统和方法，用于使一单相电源与多相交流电网的耦合。本专利技术的目标还在于减少输入配电网的电源的需求。该专利技术基于一个在分布式能源与其多相网络连接点间提供一接口单元的理念，该接口单元可以选择性的将能源与多相网和监控设备的任何相位线耦合，以允许基于多相网络的相位线的负载控制，控制接口单元，特别是控制耦合。更加具体的，本专利技术的特点在于所声明的独立权利要求。根据一实施例，本专利技术提供一系统，系统将一单相电源与一家庭，公司，或者别的设施的内部多相电网相耦合。其中内部电网还与一外部配电网相连接。该系统包括一接口单元，接口单元包括一所述单相电源的第一连接点和所述多相电源的第二连接点，接口单元可使单相电源中的单相电输入多相网络中，和功能性连接接口单元的装置，用于监测多相电网的单个相位的负载状态。该接口单元还被设为基于多相电网的单个相位的负载状态，将单相电源有选择的与多相电网的一个相位相耦合。该单相电源可包括一可再生能源，例如风能转换器，太阳能光电模块，燃料电池或波能发电机。传统的，提供一能源转换器，例如一变相器，位于可再生能源与多相电网之间，以提供一单相电源，该电源能有效的传输至多相网络。根据一实施例，本方法为将一单相电源传输电力至一多相电网，多相电网还与一配电网耦合，该方法包括使用单相电源产生电源，从单相电源传输电力至多相电网的一个相位，并监测多相电网的相位的负载状态。根据本专利技术，与单相电源所连接的多相电网的相位为，至少部分的基于多相电网的相位的负载状态所决定。相位的负载状态可使用多种方法测试或监测，例如通过电流传感器，电流传感器无需直接接触相位电流。它们可以分离装置或者它们可以被整合为一个功率测试单元。将负载监测设备整合入功率测试单元使远程控制单相电源传输变得可能。术语‘配电(电)网’指的是一种传统的城市电网，或者有例如用户为单个家庭，设施或者公司的乡村或城市电网。术语‘内部(电)网’指的是用户的电力系统。在配电网何内部电网之中，一般有一配电板和/或电子测量部件。用户相当于分配式能源的生产者。术语‘一相位的负载状态’用于描述连接指该相位的设备的吸收电能的能力，或者，如果有大量多余的本地制造的能源，将能量输入至外部配电网的能力。因此，监测装置有能力探测在配电网与内部电网之间的电流的大小与方向。术语‘相位’单独使用，如‘使单相电源与内部电网的一相位耦合’可以常解读为‘相位线’，如，意为与一多相系统的特定交流相位相连的电线。术语‘多相’意味着，譬如，有三个互呈120度相位相差的交流电的普通电网。本专利技术有显著的优势。最显著的是，通过本专利技术，内部电网的相位的使用可被平衡或优化至比原来更高的角度，如此更多的本地产生的能量将在内部网络中使用，并且更少的电能被输入配电网。本专利技术还可允许智能电力生产和消耗环境的产生。本专利技术可使用标准电气部件，由此其甚至适合于小型的设施，例如独立的家庭和有一或两个可再生能源的小型公司。为了让再生能源设备变的更普遍，这很重要。优选的实施例为从属权利的主体。根据一实施例，接口单元用于判定多相电网的另一相位是否能比单相电源当前耦合的相位能够吸收更多的电流。如果是的话，接口单元适用于将单相电流与所判定的另一相位耦合。优选的，此转换仅在电流从内部电网流至外部配电网是发生。为了这个目的，接口单元包括基于监控装置得到的数据来判定是否电流从单相电源当前耦合的相位流至配电网，以及合适的逻辑，用于仅当电流流至配电网才执行与另一相位的耦合。通过这些实施例，本地产生的能量也能有效的在本地使用。在一些实施例中，可优选的减少耦合转换的次数，例如为避免磨损，如果一带有接触器的转换设备被接口单元所使用，以产生一个对三个中一个的耦合。为了这个目的，可使用进一步的逻辑应用于此系统。根据一实施例，系统包括一数据采集及分析单元，它可为接口单元或一独立单元的实体的一部分，数据采集及分析单元可基于从用于监控的装置和电源的信号中，采集电量消耗及产生的数据。数据接着被统计分析，例如，计算一段时间内的平均消耗量。用于耦合能源的相位接着基于电量消耗及产生数据通过为接口单元提供合适的控制数据或控制信号被选择，以根据一已编程的耦合时间表产生一个或多个适当耦合。根据一实施例，统计分析仅仅根据电量消耗或产生的数据所得出，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，用于使一个单相电源与一个多相电网耦合，多相电力网还与一个外部配电网连接，系统包括：一接口单元，包括一用于所述单相电源的第一连接点，和一用于所述多相电网的第二连接点，所述接口单元允许来自所述单相电源的单相电流入所述多相电网；一装置，用于监控所述多相电网的单独的相位的负载状态，用于监控的所述装置与所述接口单元功能性的连接，其特征在于，所述接口单元用于将单相电基于所述多相电网的单独的相位的负载状态有选择的与所述多相电网的相位中的一个相位耦合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕西·考克加尔维，塞巴斯蒂安·约翰森，
申请(专利权)人：富达姆公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI