本发明专利技术属于智能电网技术领域，涉及一种可实现分布式电源与负载匹配的能量管理方法，采用一种可实现分布式电源并网管理、以及分布式电源与负载优化匹配运行的装置，称之为电能路由器，方法如下：控制单元将空闲的负载端口与市电专用端口连接，当不具有无线通信功能的负载通过负载端口连接到电能路由器时，首先由市电供电，控制单元通过信号检测与电能计量模块检测其工作特性；控制单元对各个电源和负载进行匹配分析，通过开关阵列模块将对应的电源和负载连接并供电；当某分布式电源能满足多个负载同时工作的要求时，控制单元控制开关阵列模块将该分布式电源与对应的多个负载连接并供电。本发明专利技术能够实现电源与负载的最优化匹配。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于智能电网中的分布式可再生电源利用领域。
技术介绍
未来的智能电网中，将存在大量的分布式可再生能源(光伏、风电、燃料电池等)，用来起到节能减排、缓解市电用电高峰的作用。但是，目前在分布式能源的利用方面仍存在以下亟待解决的问题1)大量分布式可再生能源的存在使得大电网与各种分布式电源之间产生了复杂的双向潮流，对电网的运行与管理造成多方面影响；2)分布式电源由于受到地域和天气的影响，在供电能力和电能质量方面具有明显的不确定性，而现有的技术与设备不能保证这些电能得到充分利用。造成这种情况的一个重要原因在于，现有的面向可再生能源利用的技术与设备不 能充分适应智能电网的要求。一方面，大量的分布式电能未经过IEC 61850标准所规定的“电气接入节点”就直接并网，给电网的监控和管理带来很多困难，传统保护和计量装置也因不支持双向潮流而面临淘汰；另一方面，现有的并网逆变器在信息和控制方面的功能都比较弱，均不支持任何工作模式及运行参数的在线调节。为了保证输出电压满足并网要求，现有的并网逆变器对输入电压有严格的限制。当可再生能源的输出电压低于逆变器的输入电压设定值时，并网逆变器就停止工作，因而造成可再生能源的严重浪费。实际上，各种负载对于电源的输入电压及电能质量的要求是不同的。例如低压照明负载和直流负载(电脑、电池充电器等)，其驱动电路以及电源适配器(开关电源)的输入电压都远低于市电标准，对电能质量也没有特别要求。即使逆变器输出的电能不满足并网要求，仍可对这些负载供电。因此，只要建立一个电源与负载协调运行的配电网络，实现电源与负载的匹配运行，就能够有效解决上述问题，提高可再生能源的利用率。
技术实现思路
本专利技术属于智能电网
，涉及，采用一种可实现分布式电源并网管理、以及分布式电源与负载优化匹配运行的装置，称之为电能路由器，方法如下控制单元将空闲的负载端口与市电专用端口连接，当不具有无线通信功能的负载通过负载端口连接到电能路由器时，首先由市电供电，控制单元通过信号检测与电能计量模块检测其工作特性；控制单元对各个电源和负载进行匹配分析，通过开关阵列模块将对应的电源和负载连接并供电；当某分布式电源能满足多个负载同时工作的要求时，控制单元控制开关阵列模块将该分布式电源与对应的多个负载连接并供电。本专利技术能够实现电源与负载的最优化匹配。本专利技术的目的在于提出一种电能路由器及其能量管理方法，用以实现各种分布式电源与负载的最优化匹配，从而建立一个能效更高、供需更加平衡的智能化配电网络。本专利技术是通过以下技术方案加以实现的—种可实现分布式电源与负载匹配的能量管理方法，采用一种可实现分布式电源并网管理、以及分布式电源与负载优化匹配运行的装置，称之为电能路由器，包括包括控制单元、无线模块、信号检测与电能计量模块、开关阵列和路由器端口，其中，所述的路由器端口包括多个电源端口和多个负载端口，每一个端口具有唯一的端口号，每个电源端口可连接一个单相电源或三相电源中的一相，每个负载端口可连接一个单相负载或三相负载中的一相，所述的电源端口包括市电专用电源端口和多个普通电源端口，通过所述的开关阵列可将这些端口连接起来；所述的信号检测与电能计量模块，设置在路由器端口与开关阵列的连接处，包括多个电源信号检测与电能计量端口和多个负载信号检测与电能计量端口 ；每个电源信号检测与电能计量端口和负载信号检测与电能计量端口均包括电流检测单元、电压检测单元和电能信息处理单元，电流检测单元用于检测与其相连的电源端口或负载端口的电流，电压检测单元用于检测与其相连的电源端口或负载端口的电压，两个单元的检测信号被送入电能信息处理单元，电源信号检测与电能计量端口的电能信息处理单元根据输入的检测信号计算出与其相连的电源的电能质量和供电量信息，并传输给控制单元，负载信号检测与电 能计量端口的电能信息处理单元根据输入的检测信号计算出与其相连的负载的用电特性和耗电量，并传输给控制单元；所述的开关阵列上的开关由控制单元控制；所述的无线模块与控制单元连接，用于实现电能路由器与连接到普通电源端口或负载端口的各个具有无线通信功能的电源及负载之间的通信；所述的控制单元，根据通过电源信号检测与电能计量端口采集的或通过无线模块获取的与普通电源端口相连的电源的电能质量信息，并根据通过负载信号检测与电能计量端口采集的或通过无线模块获取的与负载端口相连的负载的用电特性，来进行连接到普通电源端口的电源的供电能力与连接到负载端口的负载的用电特性的匹配，通过开关阵列实现相匹配的各个电源与负载之间的连接或切换，并在电源通过电能路由器向负载供电的过程中进行用电计量；利用此种电能路由器实现的能量管理方法如下I)分布式电源的并网逆变器若具有无线通信功能，在首次连接到电能路由器的电源端口时，要通过无线模块向控制单元提供分布式电源的供电信息(包括电源类型、供电电压和供电电流等)，用于建立电源信息库；2)负载若具有无线通信功能，在首次连接到电能路由器的负载端口时，要通过无线模块向控制单元提供负载信息(包括负载类型、额定电压和额定电流等)，用于建立负载信息库；3)分布式电源的并网逆变器若具有无线通信功能，在连接到电能路由器的电源端口时，要通过无线模块向控制单元提供即时的供电信息(即时电压、即时电流和预计持续时间等)，用于并网管理、匹配负载以及电源的运行监控；4)负载若具有无线通信功能，当负载连接到电能路由器时，要通过无线模块向控制单元提供即时的用电需求信息(输入电压、功率、预计用电时间等)，用于电源匹配以及负载的运行监控；5)分布式电源的并网逆变器若不具有无线通信功能，在连接到电能路由器的电源端口时，控制单元通过信号检测与电能计量模块获取其即时的供电信息，用于并网管理、匹配负载以及电源的运行监控；6)控制单元将空闲的负载端口与市电专用端口连接，当不具有无线通信功能的负载通过负载端口连接到电能路由器时，首先由市电供电，控制单元通过信号检测与电能计量模块检测其工作特性，用于电源匹配以及负载的运行监控；7)控制单元对各个电源的运行状态、供电信息、负载的用电需求或工作特性进行分析和匹配，若某个电源的供电质量和输出功率均能够满足某个负载要求时，控制单元通过开关阵列模块将对应的电源和负载连接并供电；8)当某分布式电源能满足多个负载同时工作的要求时，控制单元控制开关阵列模块将该分布式电源与对应的多个负载连接并供电；9) 一个电源可以同时向两个或两个以上的负载供电，但一个负载不能同时接受两 个或两个以上的分布式电源的供电。作为优选实施方式，所述的电能路由器的普通电源端口或者用于连接分布式电源，或者用于连接蓄电池系统的供电端口 ；所述的电能路由器的负载端口或者用于连接普通的电气负载，或者用于连接蓄电池系统的充电端口，所述的能量管理方法还包括当接入电能路由器的分布式电源能够满足负载的要求时，控制单元优先利用分布式电源向该负载供电，当分布式电源不能满足负载的用电需要时，控制单元优先利用蓄电池系统，通过选通开关阵列的相应开关，使得蓄电池系统对负载供电；当蓄电池系统不能满足负载的用电需要时，控制单元利用市电为负载供电；当某分布式电源没有与之匹配的负载时，控制单元通过开关阵列将该分布式电源的电源端口接至蓄电池充电端口，使其为蓄电池充本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可实现分布式电源与负载匹配的能量管理方法，采用一种可实现分布式电源并网管理、以及分布式电源与负载优化匹配运行的装置，称之为电能路由器，包括：包括控制单元、无线模块、信号检测与电能计量模块、开关阵列和路由器端口，其中，所述的路由器端口包括多个电源端口和多个负载端口，每一个端口具有唯一的端口号，每个电源端口可连接一个单相电源或三相电源中的一相，每个负载端口可连接一个单相负载或三相负载中的一相，所述的电源端口包括市电专用电源端口和多个普通电源端口，通过所述的开关阵列可将这些端口连接起来；所述的信号检测与电能计量模块，设置在路由器端口与开关阵列的连接处，包括多个电源信号检测与电能计量端口和多个负载信号检测与电能计量端口；每个电源信号检测与电能计量端口和负载信号检测与电能计量端口均包括电流检测单元、电压检测单元和电能信息处理单元，电流检测单元用于检测与其相连的电源端口或负载端口的电流，电压检测单元用于检测与其相连的电源端口或负载端口的电压，两个单元的检测信号被送入电能信息处理单元，电源信号检测与电能计量端口的电能信息处理单元根据输入的检测信号计算出与其相连的电源的电能质量和供电量信息，并传输给控制单元，负载信号检测与电能计量端口的电能信息处理单元根据输入的检测信号计算出与其相连的负载的用电特性和耗电量，并传输给控制单元；所述的开关阵列上的开关由控制单元控制；所述的无线模块与控制单元连接，用于实现电能路由器与连接到普通电源端口或负载端口的各个具有无线通信功能的电源及负载之间的通信；所述的控制单元，根据通过电源信号检测与电能计量端口采集的或通过无线模块获取的与普通电源端口相连的电源的电能质量信息,并根据通过负载信号检测与电能计量端口采集的或通过无线模块获取的与负载端口相连的负载的用电特性，来进行连接到普通电源端口的电源的供电能力与连接到负载端口的负载的用电特性的匹配，通过开关阵列实现相匹配的各个电源与负载之间的连接或切换，并在电源通过电能路由器向负载供电的过程中进行用电计量；利用此种电能路由器实现的能量管理方法如下：1）分布式电源的并网逆变器若具有无线通信功能，在首次连接到电能路由器的电源端口时，要通过无线模块向控制单元提供分布式电源的供电信息（包括电源类型、供电电压和供电电流等），用于建立电源信息库；2）负载若具有无线通信功能，在首次连接到电能路由器的负载端口时，要通过无线模块向控制单元提供负载信息（包括负载类型、额定电压和额定电流等），用于建立负载信息库；3）分布式电源的并网逆变器若具有无线通信功能，在连接到电能路由器的电源端口时，要通过无线模块向控制单元提供即时的供电信息（即时电压、即时电流和预计持续时间等），用于并网管理、匹配负载以及电源的运行监控；4）负载若具有无线通信功能，当负载连接到电能路由器时，要通过无线模块向控制单元提供即时的用电需求信息（输入电压、功率和预计用电时间等），用于电源匹配以及负载的运行监控；5）分布式电源的并网逆变器若不具有无线通信功能，在连接到电能路由器的电源端口时，控制单元通过信号检测与电能计量模块获取其即时的供电信息，用于并网管理、匹配负载以及电源的运行监控；6）控制单元将空闲的负载端口与市电专用端口连接，当不具有无线通信功能的负载通过负载端口连 接到电能路由器时，首先由市电供电，控制单元通过信号检测与电能计量模块检测其工作特性，用于电源匹配以及负载的运行监控；7）控制单元对各个电源的运行状态、供电信息、负载的用电需求或工作特性进行分析和匹配，若某个电源的供电质量和输出功率均能够满足某个负载要求时，控制单元通过开关阵列模块将对应的电源和负载连接并供电；8）当某分布式电源能满足多个负载同时工作的要求时，控制单元控制开关阵列模块将该分布式电源与对应的多个负载连接并供电；9）一个电源可以同时向两个或两个以上的负载供电，但一个负载不能同时接受两个或两个以上的分布式电源的供电。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘迎澍，周峰，李冰，杨凯新，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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