[发明专利]一种可实现分布式电源与负载匹配的能量管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可实现分布式电源与负载匹配的能量管理方法，属于智能电网中的分布式可再生电源利用领域。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。本发明能够实现电源与负载的最优化匹配。

本发明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。本发明是通过以下技术方案加以实现的：

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；