一种具备新型智能化水电储能装备的能源微网系统技术方案

本申请公开了一种具备新型智能化水电储能装备的能源微网系统，包括清洁能源发电系统和智能水电储能系统；清洁能源发电系统用于向用电负荷端输出清洁电能；当清洁能源发电系统产生的电能大于用电负荷端的需求，智能水电储能系统可将清洁能源发电系统产生的盈余电能转换为水势能；反之，又可将水势能转换为水电能输出至用电负荷端；本系统通过合理的补偿电能与储存电能，平衡了发电和负荷的波动，保证了能源微网能够安全稳定的运行。了能源微网能够安全稳定的运行。了能源微网能够安全稳定的运行。

【技术实现步骤摘要】
一种具备新型智能化水电储能装备的能源微网系统


[0001]本申请属于水电储能装备领域，具体涉及一种具备新型智能化水电储能装备的能源微网系统。

技术介绍

[0002]目前，我国抽水蓄能及其关键装备的研究集中于中大型抽水蓄能电站，在低水头微型水电储能方面国内相关技术尚处于空白期，国内微型水电还有巨大的开发潜力和市场空间。同时，国内微型水电储能相关装备也面临着种类匮乏、结构复杂、系列化和标准化程度低等问题，也给微型高效水电储能装备建设带来很大的挑战。
[0003]生物质、沼气、光伏、风能等新能源发电是清洁的发电方式，有利于减轻环境污染、减少温室气体的排放。然而新能源发电具有典型的不稳定性和间歇性，在发电模式全为新能源的微网中，由于没有任何传统稳定的发电方式作为支撑，使其发电系统稳定发电是一项极具挑战的任务。为了应对新能源发电的随机性，通常在能源微网中配置一定容量的储能设备，通过合理的补偿与储存电能，平衡发电和负荷的波动性，使能源微网能够安全稳定的运行。目前，储能方式中多采用蓄电池，虽然稳定且安全，但其造价高、维护成本大、不利于长期发展。

技术实现思路

[0004]本申请提出了一种具备新型智能化水电储能装备的能源微网系统，为了应对清洁能源发电系统的不稳定性和间歇性，以及负载端的需求波动，采用智能水电储能系统配合清洁能源发电系统，根据清洁能源发电系统与负荷端的需电情况，智能水电储能系统可调整相应的工况模式，通过合理的补偿电能与储存电能，平衡发电和负荷的波动性，使能源微网能够安全稳定的运行。
[0005]为实现上述目的，本申请提供了如下方案：
[0006]一种具备新型智能化水电储能装备的能源微网系统，包括清洁能源发电系统和智能水电储能系统；
[0007]所述清洁能源发电系统用于向用电负荷端输出清洁电能；
[0008]当所述清洁能源发电系统的供电数值大于所述用电负荷端的需电数值时，所述智能水电储能系统用于将所述清洁能源发电系统产生的所述清洁电能转换为水势能；
[0009]当所述清洁能源发电系统的所述供电数值小于所述用电负荷端的所述需电数值时，所述智能水电储能系统用于将所述水势能转换为水电能输出至所述用电负荷端；
[0010]所述智能水电储能系统包括智控单元和水电能量管理单元，所述智控单元用于根据所述清洁能源发电系统的所述供电数值和所述用电负荷端的所述需电数值，控制所述水电能量管理单元的工作模式。
[0011]优选的，所述清洁能源发电系统包括生物质发电系统、沼气发电系统、风能发电系统和光伏发电系统。
[0012]优选的，所述智控单元包括能量反馈单元、透平工况模型和水泵工况模型；
[0013]所述能量反馈单元用于对所述供电数值和所述需电数值进行监测，并生成供需数据；
[0014]根据所述供需数据，所述智控单元通过所述透平工况模型向所述水电能量管理单元发出透平运行指令，或通过所述水泵工况模型向所述水电能量管理单元发出水泵运行指令。
[0015]优选的，所述水电能量管理单元包括：中央控制器，水泵、泵反转透平装置、储水箱、变频器；
[0016]所述中央控制器分别与所述泵反转透平装置和所述变频器连接，所述中央控制器用于根据所述透平运行指令或所述水泵运行指令，控制所述泵反转透平装置和所述变频器；
[0017]所述水泵分别与所述泵反转透平装置、所述变频器和所述储水箱连接；
[0018]所述泵反转透平装置用于控制所述水泵的运行工况；
[0019]所述变频器用于控制所述水泵的转速；
[0020]所述水泵用于将所述清洁电能转换为水势能，或将所述水势能转换为水电能；
[0021]所述储水箱用于存储所述水势能。
[0022]优选的，所述运行工况包括透平运行工况和水泵运行工况；
[0023]所述透平运行工况是指将所述水势能转换为所述水电能；
[0024]所述水泵运行工况是指将所述清洁电能转换为所述水势能。
[0025]优选的，当所述供电数值大于所述需电数值时，所述运行工况为水泵运行工况；
[0026]当所述供电数值小于所述需电数值时，所述运行工况为透平运行工况；
[0027]当所述供电数值等于所述需电数值时，所述智能水电储能系统停止工作。
[0028]优选的，所述透平工况模型的建立过程包括如下步骤：
[0029]以水泵在做透平工况时效率最高为目标函数，建立透平工况目标函数；
[0030]根据透平功率与流量关系，设定透平工况边界条件。
[0031]优选的，所述水泵工况模型的建立过程包括如下步骤：
[0032]以水泵工况效率最高为目标函数，建立水泵工况目标函数；
[0033]根据水泵功率与流量关系，设定水泵工况边界条件。
[0034]本申请的有益效果为：
[0035]本申请公开了一种具备新型智能化水电储能装备的能源微网系统，包括清洁能源发电系统和智能水电储能系统，根据清洁能源发电系统与负荷端的需电情况，调整相应的工况模式，通过合理的补偿电能与储存电能，平衡发电和负荷的波动性，保证能源微网能够安全稳定的运行。本申请成本低、适应性广，可适应多种微网环境组合，具有广阔的推广空间和使用价值。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1为本申请实施例一种具备新型智能化水电储能装备的能源微网系统总体结构示意图；
[0038]图2为本申请实施例中水电能量管理单元结构示意图；
[0039]图3为本申请实施例中智能水电储能系统透平运行工况运行机理示意图；
[0040]图4为本申请实施例中智能水电储能系统水泵运行工况运行机理示意图。
具体实施方式
[0041]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
[0042]为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
[0043]如图1所示，为本申请实施例的一种具备新型智能化水电储能装备的能源微网系统，包括清洁能源发电系统和智能水电储能系统。
[0044]其中，清洁能源发电系统用于向用电负荷端输出清洁电能，其形式包括生物质发电系统、沼气发电系统风能发电系统和光伏发电系统，或者其他形式清洁能源发电系统，可依据当地的具体情况，选择其中一种或多种发电方式。
[0045]用电负荷端是清洁能源微网主要的用电设备或对象的总称。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具备新型智能化水电储能装备的能源微网系统，其特征在于，包括清洁能源发电系统和智能水电储能系统；所述清洁能源发电系统用于向用电负荷端输出清洁电能；当所述清洁能源发电系统的供电数值大于所述用电负荷端的需电数值时，所述智能水电储能系统用于将所述清洁能源发电系统产生的所述清洁电能转换为水势能；当所述清洁能源发电系统的所述供电数值小于所述用电负荷端的所述需电数值时，所述智能水电储能系统用于将所述水势能转换为水电能输出至所述用电负荷端；所述智能水电储能系统包括智控单元和水电能量管理单元，所述智控单元用于根据所述清洁能源发电系统的所述供电数值和所述用电负荷端的所述需电数值，控制所述水电能量管理单元的工作模式。2.根据权利要求1所述的具备新型智能化水电储能装备的能源微网系统，其特征在于，所述清洁能源发电系统包括生物质发电系统、沼气发电系统、风能发电系统和光伏发电系统。3.根据权利要求1所述的具备新型智能化水电储能装备的能源微网系统，其特征在于，所述智控单元包括能量反馈单元、透平工况模型和水泵工况模型；所述能量反馈单元用于对所述供电数值和所述需电数值进行监测，并生成供需数据；根据所述供需数据，所述智控单元通过所述透平工况模型向所述水电能量管理单元发出透平运行指令，或通过所述水泵工况模型向所述水电能量管理单元发出水泵运行指令。4.根据权利要求3所述的具备新型智能化水电储能装备的能源微网系统，其特征在于，所述水电能量管理单元包括：中央控制器，水泵、泵反转透平装置、储水箱、变频器；所述中央控制器分别与所述泵反转透...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁寿其，王文杰，龚小波，裴吉，张金凤，甘星城，张猛，邓起凡，张晨滢，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：