一种多能源互补的分布式发电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种多能源互补的分布式发电系统，包括相互并联设置的固体燃料电池、储能装置、风力发电装置和太阳能发电装置；固体燃料电池、储能装置、风力发电装置和太阳能发电装置均通过直流母线给用户侧负载供电；其中，固体燃料电池分别通过DC/DC斩波器N1和加热DC/DC斩波器N2与直流母线连接，储能装置通过DC/DC双向变换器N3与直流母线连接，风力发电装置通过AC/DC整流器N4与直流母线连接，太阳能发电装置通过DC/DC斩波器N5与直流母线连接，直流母线通过DC/AC逆变器N6给用户端负载供电。

A multi energy complementary distributed generation system

The utility model discloses a multi energy complementary distributed power generation system, which comprises a solid fuel cell, an energy storage device, a wind power generation device and a solar power generation device arranged in parallel with each other; the solid fuel cell, an energy storage device, a wind power generation device and a solar power generation device all supply power to the load at the user side through a DC bus; wherein, the solid fuel cell respectively supplies power to the load at the user side through a DC / D C chopper N1 and heating DC / DC chopper N2 are connected with DC bus, energy storage device is connected with DC bus through DC / DC bidirectional converter N3, wind power generation device is connected with DC bus through AC / DC rectifier N4, solar power generation device is connected with DC bus through DC / DC chopper N5, and DC bus is connected with DC bus through DC / AC inverter N6 to supply power to the load at the user end.

【技术实现步骤摘要】
一种多能源互补的分布式发电系统
本技术涉及一种分布式发电系统，特别涉及一种多能源互补的分布式发电系统，还涉及上述分布式发电系统的控制方法。
技术介绍
能源危机与环境污染是21世纪最重要的话题，解决人类能源问题以及人类赖以生存的环境污染问题是21世纪最重要的社会发展目标。综合国际发展来看，新能源，如太阳能、风能受到气象条件的限制，必须与储能技术结合。然而，目前的储能技术成本高昂，难以大规模实现储电或者储热。一种有效的方法就是多能互补，将太阳能与生物质能源有效的结合，构成能源互补系统，可有效减小储能系统的容量。然而，太阳能是随机变化的，仅仅具有一定的互补性，要达到稳定的能源输出，还需要与其它的能源再次耦合。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种多能源互补的分布式发电系统，该分布式发电系统能够充分利用电能，使负载所需功率和输出功率达到平衡，不仅可实现稳定的电能输出，实现对负载供电的稳定性，而且还能将多余的电能存储在储能装置中。为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案为：一种多能源互补的分布式发电系统，包括相互并联设置的固体燃料电池、储能装置、风力发电装置和太阳能发电装置；固体燃料电池、储能装置、风力发电装置和太阳能发电装置均通过直流母线给用户侧负载供电；其中，固体燃料电池分别通过DC/DC斩波器N1和加热DC/DC斩波器N2与直流母线连接，储能装置通过DC/DC双向变换器N3与直流母线连接，风力发电装置通过AC/DC整流器N4与直流母线连接，太阳能发电装置通过DC/DC斩波器N5与直流母线连接，直流母线通过DC/AC逆变器N6给用户端负载供电。其中，固体燃料电池、储能装置、风力发电装置和太阳能发电装置还通过直流母线给电网供电，直流母线通过并网DC/AC逆变器N7给电网供电。其中，还包括控制器，控制器的采集端分别采集固体燃料电池的温度、电网的电压、用户端的需求功率、固体燃料电池的输出功率、风力发电装置的输出功率、太阳能发电装置的输出功率以及储能装置的吸收或输出功率；控制器的输出端口分别与DC/DC斩波器N1的控制端口、加热DC/DC斩波器N2的控制端口、DC/DC双向变换器N3的控制端口、AC/DC整流器N4的控制端口、DC/DC斩波器N5的控制端口、DC/AC逆变器N6的控制端口以及DC/AC逆变器N7的控制端口连接。其中，固体燃料电池的输出回路上设有电力二极管D1，太阳能发电装置的输出回路上设有电力二极管D2。其中，固体燃料电池包括燃料进口和氧化剂进口，固体燃料电池通过燃料进口与碳氢燃料储蓄罐连接，固体燃料电池与碳氢燃料储蓄罐的连接管道上设有电控阀门K1；固体燃料电池通过氧化剂进口与氧化剂储蓄罐连接，固体燃料电池与氧化剂储蓄罐的连接管道上设有电控阀门K2；电控阀门K1和电控阀门K2分别通过电缆与控制器连接。其中，储能装置为十个，十个储能装置相互并联后通过DC/DC双向变换器与直流母线连接；其中，每一路储能装置的输出回路上均设有电磁继电器，每个输出回路上的电磁继电器均通过电缆与控制器连接。上述多能源互补的分布式发电系统的控制方法，具体为：设固体燃料电池的输出功率P1、风力发电装置的输出功率P2、太阳能发电装置的输出功率P3之和为P合，即P合＝P1+P2+P3；设储能装置的吸收或输出功率为P4；已知用户侧的需求功率P0；第一步，控制器时时检测电网电压U，当控制器检测到电网电压U剧烈波动时，控制DC/AC逆变器N7断开，使整个系统处于孤岛运行模式；第二步，在第一步的前提下，控制器再检测固体燃料电池的温度T，当控制器检测到固体燃料电池的温度T小于T规小时，控制加热DC/DC斩波器N2接通，使系统给固体燃料电池1加热；当控制器检测到固体燃料电池的温度T大于T规大时，控制加热DC/DC斩波器N2断开，使系统停止给固体燃料电池加热；第三步，在第二步的前提下，控制器最后检测P0和P合的功率差Pe；当控制器检测到P0＜P1+P2+P3，先控制储能装置并联的数量为最大，同时控制储能装置处于充电状态，此时检测P4大小，若P0+P4＜P1+P2+P3，控制DC/AC逆变器N7接通，使得系统通过直流母线向电网供电；若P0+P4＞P1+P2+P3，则控制并网DC/AC逆变器N7断开，且通过模糊控制算法计算出所需并联的储能装置的数量；当控制器检测到P0＞P1+P2+P3，先控制储能装置的并联数量为最大，同时控制储能装置处于放电状态，控制器检测P4大小，若P0＞P1+P2+P3+P4，则控制并网DC/AC逆变器N7接通，使电网给系统直流母线供电；若P0＜P1+P2+P3+P4，则控制并网DC/AC逆变器N7断开，且通过模糊控制算法计算出所需并联的储能装置的数量。其中，通过模糊控制算法计算出在充电或放电过程中所需并联的储能装置的数量，具体如下：设固体燃料电池的输出功率P1、风力发电装置的输出功率P2、太阳能发电装置的输出功率P3之和为P合，即P合＝P1+P2+P3；已知用户侧的需求功率P0，设两者的功率差Pe＝P0-P合；(1)确定输入输出变量输入变量：x1：功率差Pe；x2：储能装置的吸收或输出功率P4；输出变量：u：储能装置并联的数量Num；(2)设计输入输出变量论域各输入变量的基本论域设计为(-pkw，pkw)，吸收功率为负，输出功率为正，输出数量基本论域设计为(-10，10)，充电为负，放电为正，通过归一化处理的尺度变换统一转化为基本论域[-10，+10]，将这个变化量分为7个语言变量E，即正大(PB)、正中(PM)、正小(PS)、零(ZO)、负小(NS)、负中(NM)、负大(NB)；隶属度函数采用三角形函数；若最终解模糊得出输出论域值为y，则Num＝|[y]|，若y＞0则控制并联储能装置发电，反之则控制并联储能装置充电；(3)设计模糊控制规则设计模糊控制规则的原则是当没有功率差或者储能装置吸收、输出功率为零时，不需要储能装置；当功率差小时，合理控制储能装置数量；当功率差大时，尽量控制储能装置数量为大；模糊控制规则为：(4)解模糊解模糊采用加权平均法进行解模糊。(模糊规则得到的是NB、ZO、PB等这样的模糊变量，这样的模糊变量，控制器是没有办法识别出来了，经过加权平均法解模糊就可以得到控制器所需要的模拟量控制信号)。相比于现有技术，本技术技术方案具有的有益效果为：本技术分布式发电系统采用多种新型能源为负载供电，本技术系统能够充分利用电能，使负载所需功率和输出功率达到平衡，不仅可实现稳定的电能输出，实现对负载供电的稳定性，而且还能将多余的电能存储在储能装置中。附图说明图1为本技术分布式发电系统的系统结构原理图；图2为本技术分布式发电系统中固体燃料电池的结构示意图；图3为本技术分布式发电系统的模糊控制器输出变量的隶属度函数图。具体实施方式根据下述实施例，可以更好地理解本技术。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本技术，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本技术。如图1～2所示，本技术多能源互补的分布式发电系统，包括相互并联设置的固体燃料电池(SOFC)1、储能装置6、风力发电装置4和太阳能发电装置5；固体燃料电池1、储能装置6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多能源互补的分布式发电系统，其特征在于：包括相互并联设置的固体燃料电池、储能装置、风力发电装置和太阳能发电装置；固体燃料电池、储能装置、风力发电装置和太阳能发电装置均通过直流母线给用户侧负载供电；其中，固体燃料电池分别通过DC/DC斩波器N1和加热DC/DC斩波器N2与直流母线连接，储能装置通过DC/DC双向变换器N3与直流母线连接，风力发电装置通过AC/DC整流器N4与直流母线连接，太阳能发电装置通过DC/DC斩波器N5与直流母线连接，直流母线通过DC/AC逆变器N6给用户端负载供电。

【技术特征摘要】
1.一种多能源互补的分布式发电系统，其特征在于：包括相互并联设置的固体燃料电池、储能装置、风力发电装置和太阳能发电装置；固体燃料电池、储能装置、风力发电装置和太阳能发电装置均通过直流母线给用户侧负载供电；其中，固体燃料电池分别通过DC/DC斩波器N1和加热DC/DC斩波器N2与直流母线连接，储能装置通过DC/DC双向变换器N3与直流母线连接，风力发电装置通过AC/DC整流器N4与直流母线连接，太阳能发电装置通过DC/DC斩波器N5与直流母线连接，直流母线通过DC/AC逆变器N6给用户端负载供电。2.根据权利要求1所述的多能源互补的分布式发电系统，其特征在于：固体燃料电池、储能装置、风力发电装置和太阳能发电装置还通过直流母线给电网供电，直流母线通过并网DC/AC逆变器N7给电网供电。3.根据权利要求2所述的多能源互补的分布式发电系统，其特征在于：还包括控制器，控制器的采集端分别采集固体燃料电池的温度、电网的电压、用户端的需求功率、固体燃料电池的输出功率、风力发电装置的输出功率、太阳能发电装置的输出功率以及储能装置的吸收或输出功率；控制器的输出端口分别与DC/DC斩波器N1的控制端口、加热DC/DC斩波器N2的控制端口、DC/DC双向变换器N3的控制端口、AC/DC整流器N4的控制端口...

【专利技术属性】
技术研发人员：仇飞，谢军，
申请(专利权)人：南京晓庄学院，
类型：新型
国别省市：江苏,32