專利名稱：混合能源供電系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及供電領(lǐng)域，具體而言，涉及一種混合能源供電系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在的供電系統(tǒng)覆蓋范圍越來越廣，導致供電的前期建設(shè)和后期維護較為困難。 以通信領(lǐng)域為例，通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋越來越廣闊，通信基站站點的分布也越來越分散，在農(nóng)村、山區(qū)或偏遠地方，基站設(shè)備的供電問題是前期建設(shè)和后期維護的一個關(guān)鍵問題，市場對混合供電的需求也越來越強烈。傳統(tǒng)的供電方案包括市電獨立供電、油機單獨供電、市電加油機混合供電、太陽能加油機混合供電等多種方案。采用市電單獨供電的站點可以借用附近的市電供電，但是一些地區(qū)的市電供電不穩(wěn)定，可能會頻繁的停電，這容易造成電池頻繁的充放電，嚴重影響電池的使用壽命，并且， 單一的市電供電方案降低了服務(wù)的可靠性。采用市電加油機的供電方式可以避免市電頻繁停電對負載和電池造成的影響，但是，仍然不能避免市電長時間停電時油機連續(xù)工作這種情況的發(fā)生，從而增加了燃油費和油機維護費用，增加了站點的運行維護費用。另外，油機單獨供電和太陽能加油機混合供電的方案同樣存在這樣的問題。作為綠色清潔能源的太陽能越來越多的應(yīng)用到基站供電環(huán)境中，采用太陽能單獨供電的站點，在負載較大的情況下，需要配備較多數(shù)量的太陽能極板以及大容量的電池組， 同時為了應(yīng)對連續(xù)的陰雨天氣，需要配備油機作為后備發(fā)電，這些都大幅增加了站點的固定成本，同時也需要較高的運行維護成本。圖1是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的供電系統(tǒng)的示意圖，在相關(guān)技術(shù)中，系統(tǒng)中能源設(shè)備的類型是固定的，通過軟件方式在管理設(shè)備中儲備。從傳統(tǒng)的供電方案可以看出，除了系統(tǒng)可靠性和運行維護成本的問題外，傳統(tǒng)的供電方案在系統(tǒng)組網(wǎng)靈活性方面也存在嚴重的不足， 市電獨立供電、油機單獨供電、市電加油機混合供電、太陽能加油機混合供電等多種方案都需要獨立的系統(tǒng)單獨支持，系統(tǒng)中使用的能源類型是已經(jīng)定義好，不能隨意更改，缺乏系統(tǒng)兼容性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種混合能源供電方案，以至少解決上述的相關(guān)技術(shù)中供電方案靈活性不高的問題。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種混合能源供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括主供電能源設(shè)備、輔助供電能源設(shè)備、管理設(shè)備、儲能設(shè)備和負載設(shè)備，其中，主供電能源設(shè)備與管理設(shè)備的主通信接口相連，輔助供電能源設(shè)備與管理設(shè)備的輔助通信接口相連，儲能設(shè)備與管理設(shè)備的儲能設(shè)備通信接口相連；管理設(shè)備，用于控制主供電能源設(shè)備為儲能設(shè)備和負載設(shè)備供電，并在主供電能源設(shè)備異?；蜉敵龉β什蛔銜r，控制輔助供電能源設(shè)備為儲能設(shè)備和負載設(shè)備供電；以及在主供電能源設(shè)備和輔助供電能源設(shè)備提供的電量不能滿足負載設(shè)備的情況下，控制儲能設(shè)備為負載設(shè)備供電。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種混合能源供電方法，該方法包括管理設(shè)備通過其主通信接口與主供電能源設(shè)備相連，管理設(shè)備通過其輔助通信接口與輔助供電能源設(shè)備相連；儲能設(shè)備與管理設(shè)備的儲能設(shè)備通信接口相連；管理設(shè)備判斷主供電能源設(shè)備是否正常，如果判斷結(jié)果為是，則管理設(shè)備控制全部主供電能源設(shè)備為儲能設(shè)備和負載設(shè)備供電；如果判斷結(jié)果為否，管理設(shè)備判斷輔助供電設(shè)備是否正常，如果是，則管理設(shè)備根據(jù)輔助供電設(shè)備的優(yōu)先級控制輔助供電能源設(shè)備為儲能設(shè)備和負載設(shè)備供電；否則，控制儲能設(shè)備為負載設(shè)備供電。通過本發(fā)明，采用在管理設(shè)備上設(shè)置用于連接主供電能源設(shè)備和輔助供電能源設(shè)備的接口，以此區(qū)分主供電能源設(shè)備和輔助供電能源設(shè)備的方式，解決了相關(guān)技術(shù)中供電方案靈活性不高的問題，進而達到了能夠靈活設(shè)置主供電設(shè)備和輔助供電設(shè)備的目的，以達到靈活組網(wǎng)，提高供電系統(tǒng)的可靠性，并降低系統(tǒng)的運行維護成本的效果。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中圖1是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的供電系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例一的混合供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例一的混合供電方法的流程圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例二的混合能源供電系統(tǒng)的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例二的混合供電方法的流程圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例三的混合供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下文中將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。實施例一本發(fā)明實施例提供了一種混合能源供電系統(tǒng)，圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例一的混合供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，如圖2所示，該系統(tǒng)包括主供電能源設(shè)備210、輔助供電能源設(shè)備 220、管理設(shè)備250、儲能設(shè)備230和負載設(shè)備M0，其中，主供電能源設(shè)備210與管理設(shè)備 250的主通信接口相連，輔助供電能源設(shè)備220與管理設(shè)備250的輔助通信接口相連，儲能設(shè)備230與管理設(shè)備250的儲能設(shè)備通信接口相連；管理設(shè)備250，用于控制主供電能源設(shè)備210為儲能設(shè)備230和負載設(shè)備240供電，并在主供電能源設(shè)備210異?；蜉敵龉β什蛔銜r，控制輔助供電能源設(shè)備為儲能設(shè)備230和負載設(shè)備240供電；以及在主供電能源設(shè)備 210和輔助供電能源設(shè)備220提供的電量不能滿足負載設(shè)備MO的情況下，控制儲能設(shè)備 230為負載設(shè)備240供電。本實施例中，管理設(shè)備上設(shè)置有分別用于連接主供電能源設(shè)備和輔助供電能源設(shè)備的通信接口，以此可以區(qū)分主供電能源設(shè)備和輔助供電能源設(shè)備的方式，這樣，可以方便的設(shè)置主供電能源設(shè)備和輔助供電能源設(shè)備，該實施例具有靈活的效果。
其中，主通信接口中的接口具有不同的優(yōu)先級，輔助通信接口中的接口具有不同的優(yōu)先級，管理設(shè)備250控制主通信接口中的接口和輔助通信接口中的接口的優(yōu)先級，并根據(jù)電源設(shè)備接入的接口確定電源設(shè)備的類型(主供電能源設(shè)備和輔助供電能源設(shè)備)和優(yōu)先級。在本發(fā)明實施例的一個優(yōu)選實例中，輔助供電能源設(shè)備220可以包括多種電源設(shè)備，其中，該多種電源設(shè)備可以包括以下至少之一太陽能供電設(shè)備、風能供電設(shè)備、燃料電池供電設(shè)備、市電供電設(shè)備、油機供電設(shè)備、火力供電設(shè)備、水力供電設(shè)備、核能供電設(shè)備、 地熱供電設(shè)備、潮汐供電設(shè)備。并且，輔助供電能源設(shè)備220還可以向管理設(shè)備250上報供電設(shè)備的種類信息以及輔助供電能源設(shè)備220的當前工作狀態(tài)。在這種情況下，如果管理設(shè)備250確定主供電能源設(shè)備210異?；蜉敵龉β什蛔悖瑒t可以按照電源設(shè)備的優(yōu)先級從高到低的順序選擇選擇輔助供電能源設(shè)備220中的電源設(shè)備來為儲能設(shè)備230和負載設(shè)備 240供電。通過設(shè)置輔助供電能源設(shè)備中設(shè)備的優(yōu)先級，可以更靈活對供電設(shè)備的選擇進行設(shè)置。優(yōu)選地，管理設(shè)備250的主通信接口主供電能源設(shè)備210和輔助供電能源設(shè)備220 的連接可以包括以下兩種方式，管理設(shè)備250的主通信接口未接入主供電能源設(shè)備210， 艮口，僅有輔助供電能源設(shè)備220供電，或者，管理設(shè)備250的輔助通信接口未接入輔助供電能源設(shè)備220，即，僅有主供電能源設(shè)備210供電。當管理設(shè)備250的主通信接口未接入主供電能源設(shè)備210時，管理設(shè)備250可以按照電源設(shè)備的優(yōu)先級從高到低的順序選擇輔助供電能源設(shè)備220中的電源設(shè)備為儲能設(shè)備230和負載設(shè)備240供電；當管理設(shè)備250的輔助通信接口未接入輔助供電能源設(shè)備220時，管理設(shè)備250可以控制所有的主供電能源設(shè)備210為儲能設(shè)備230和負載設(shè)備240供電。其中，當管理設(shè)備250的主通信接口未接入主供電能源設(shè)備210時，如果管理設(shè)備250發(fā)現(xiàn)主供電能源設(shè)備210接入，即，管理設(shè)備 250的主通信接口接入供電設(shè)備，則優(yōu)選使用主供電能源設(shè)備210供電。優(yōu)選地，管理設(shè)備250還可以根據(jù)以下信息至少之一對主供電能源設(shè)備210、輔助供電能源設(shè)備220或儲能設(shè)備230進行調(diào)整主供電能源設(shè)備210上報的狀態(tài)信息、輔助供電能源設(shè)備220上報的狀態(tài)信息、儲能設(shè)備230上報的狀態(tài)信息、負載設(shè)備MO的上報狀態(tài)信息、外部環(huán)境信息。其中，儲能設(shè)備230可以上報其能源標識，然后，管理設(shè)備250根據(jù)儲能設(shè)備230 上報的能源標識對儲能設(shè)備230進行不同的管理。儲能設(shè)備可以是蓄電池或鋰電池等能夠儲存能源的電源。在本發(fā)明實施例的另一個優(yōu)選實例中，管理設(shè)備250還可以通過向輔助供電能源設(shè)備220及自動切換設(shè)備發(fā)送命令，來實現(xiàn)對輔助供電能源設(shè)備220的控制，以便使其為儲能設(shè)備230和負載設(shè)備240供電。該實施例通過自動切換設(shè)備實現(xiàn)對輔助供電能源設(shè)備的控制，具有實用性強的優(yōu)點。優(yōu)選地，主供電能源設(shè)備210也可以是以下各種設(shè)備之一或者任意組合太陽能供電設(shè)備、風能供電設(shè)備、燃料電池供電設(shè)備、市電供電設(shè)備、油機供電設(shè)備。由于主供電能源設(shè)備210可以采用多種能源類型，為了管理設(shè)備250能夠有效地對其進行管理，主供電能源設(shè)備210還可以向管理設(shè)備250上報以下信息至少之一主供電能源設(shè)備210中電源設(shè)備的種類信息以及主供電能源設(shè)備210的當前工作狀態(tài)。
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優(yōu)選地，管理設(shè)備250在發(fā)現(xiàn)負載設(shè)備240和儲能設(shè)備230的總輸入功率超過需要時，判斷輔助供電能源設(shè)備220是否用于供電，如果是，則管理設(shè)備250按照電源設(shè)備的優(yōu)先級從低到高的順序控制輔助供電能源設(shè)備220中的電源設(shè)備降低輸出功率；如果輔助供電能源設(shè)備220不用于供電或者輔助供電能源設(shè)備220中的所有電源設(shè)備都降低功率至零，則管理設(shè)備250按照電源設(shè)備的優(yōu)先級從低到高的順序控制輔助供電能源設(shè)備220中的電源設(shè)備降低輸出功率。例如，當管理設(shè)備250發(fā)現(xiàn)設(shè)備的總輸出功率超過負載設(shè)備和儲能設(shè)備的需要時，管理設(shè)備250將下發(fā)命令降低優(yōu)先級別低的輔助供電能源設(shè)備的輸出功率(前提是有輔助供電能源設(shè)備接入)，如果在將輔助供電能源設(shè)備全部關(guān)斷后仍然過功率，管理設(shè)備將降低優(yōu)先級別低的主供電能源設(shè)備的輸出功率，直到滿足負載和儲能設(shè)備的要求。并且，對于本實施例中減少電源的輸出功率，應(yīng)該是一類供電設(shè)備中的模塊逐步關(guān)斷或一類供電設(shè)備中的模塊逐步降低，直到整類的供電設(shè)備關(guān)斷。在本發(fā)明實施例的又一優(yōu)選實例中，主供電能源設(shè)備210或者輔助供電能源設(shè)備 220還可以在管理設(shè)備250出現(xiàn)故障或下發(fā)異常信息時，進入安全工作模式，使用默認輸出值(例如，額定電壓或額定電流)向儲能設(shè)備和負載設(shè)備供電。該實施例在管理設(shè)備250 故障或下發(fā)異常信息時，也能夠使用主供電能源設(shè)備210或輔助供電能源設(shè)備220正常供 H1^ ο優(yōu)選地，管理設(shè)備250還可以根據(jù)主供電能源設(shè)備210上報的信息以及儲能設(shè)備 230和負載設(shè)備240的狀態(tài)，控制主供電能源設(shè)備210的工作狀態(tài)。該實施例可以根據(jù)實際情況對主供電能源設(shè)備210進行有效地管理。本發(fā)明實施例還提供了一種混合能源供電方法，該方法可以使用上述系統(tǒng)進行供電，圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例一的混合供電方法的流程圖，該方法包括步驟S302，管理設(shè)備通過其主通信接口與主供電能源設(shè)備相連，管理設(shè)備通過其輔助通信接口與輔助供電能源設(shè)備相連；步驟S304，管理設(shè)備判斷主供電能源設(shè)備是否正常，如果判斷結(jié)果為是，則管理設(shè)備控制全部主供電能源設(shè)備為儲能設(shè)備和負載設(shè)備供電；如果判斷結(jié)果為否，管理設(shè)備判斷輔助供電設(shè)備是否正常，如果是，則管理設(shè)備根據(jù)所述輔助供電設(shè)備的優(yōu)先級控制輔助供電能源設(shè)備為儲能設(shè)備和負載設(shè)備供電；否則，控制儲能設(shè)備為負載設(shè)備供電。本實施例中，管理設(shè)備上設(shè)置有分別用于連接主供電能源設(shè)備和輔助供電能源設(shè)備的接口，以此可以區(qū)分主供電能源設(shè)備和輔助供電能源設(shè)備的方式，這樣，可以方便的設(shè)置主供電能源設(shè)備和輔助供電能源設(shè)備，該實施例具有靈活的效果。在本發(fā)明實施例的一個優(yōu)選實例中，管理設(shè)備控制輔助供電能源設(shè)備為儲能設(shè)備和負載設(shè)備供電可以采用以下方式進行輔助供電能源設(shè)備中存在多個電源設(shè)備，然后，管理設(shè)備選擇輔助供電能源設(shè)備中當前可用的優(yōu)先級最高的電源設(shè)備，使其為儲能設(shè)備和負載設(shè)備供電。通過設(shè)置輔助供電能源設(shè)備中設(shè)備的優(yōu)先級，可以更靈活對供電設(shè)備的選擇進行設(shè)置。優(yōu)選地，管理設(shè)備在發(fā)現(xiàn)負載設(shè)備和儲能設(shè)備的總輸入功率超過需要時，判斷輔助供電能源設(shè)備是否用于供電，如果是，則管理設(shè)備按照電源設(shè)備的優(yōu)先級從低到高的順序控制輔助供電能源設(shè)備中的電源設(shè)備降低輸出功率；如果輔助供電能源設(shè)備不用于供電或者輔助供電能源設(shè)備中的所有電源設(shè)備都降低功率至零，則管理設(shè)備按照電源設(shè)備的優(yōu)先級從低到高的順序控制主供電能源設(shè)備中的電源設(shè)備降低輸出功率。實施例二本實施例是為了克服現(xiàn)有混合能源供電方案的不足而提出的一種智能化混合能源供電的組網(wǎng)和管理方案，該方案具有自動識別接入的供電能源的種類和供電能源的優(yōu)先級別的功能，從而提高了混合能源供電系統(tǒng)在組網(wǎng)時的靈活性和可靠性，降低了用戶運行維護成本。圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例二的混合能源供電系統(tǒng)的示意圖，如圖4所示，該混合能源供電系統(tǒng)包括下述幾個部分一、主供電能源設(shè)備部分。主供電能源設(shè)備210主要由主供電能源設(shè)備211、主供
電能源設(shè)備212.......主供電能源設(shè)備21a組成，其中主供電能源設(shè)備210可以是太陽
能供電設(shè)備、風能供電設(shè)備、燃料電池供電設(shè)備、市電供電設(shè)備或油機供電設(shè)備等供電設(shè)備中的一種或多種混合能源供電設(shè)備的混合使用。主供電能源設(shè)備210的輸出端共同連接在直流母排270上，以實現(xiàn)向儲能設(shè)備230 和負載設(shè)備MO的供電。主供電能源設(shè)備210具有不同的優(yōu)先級控制策略，即，管理設(shè)備 250可以根據(jù)主供電能源設(shè)備210上報的信息以及儲能設(shè)備230和負載設(shè)備240的狀態(tài)，控制主供電能源設(shè)備210的工作狀態(tài)。主供電能源設(shè)備210與管理設(shè)備250之間可以進行通信，具體地，可以通過通信總線沈0與管理設(shè)備250實現(xiàn)信息的交換。主供電能源設(shè)備210具有唯一的能源種類標識信息，其通過通信總線260上報該能源設(shè)備種類信息，即，上報主供電能源設(shè)備210是太陽能供電設(shè)備、風能供電設(shè)備、燃料電池供電設(shè)備、市電供電設(shè)備或油機供電設(shè)備等供電設(shè)備中的一種或多種混合能源供電設(shè)備的信息。主供電能源設(shè)備210在管理設(shè)備250的控制策略下實現(xiàn)同時向儲能設(shè)備230和負載設(shè)備240供電。主供電能源設(shè)備210具備自我管理能力，即，在管理設(shè)備250出現(xiàn)故障無法通信或下發(fā)異常信息時，主供電能源設(shè)備210能夠進入其安全工作模式，以實現(xiàn)對儲能設(shè)備230和負載設(shè)備240保護。主供電能源設(shè)備210具備模塊化設(shè)計和熱插拔功能。主供電能源設(shè)備210還具有調(diào)壓，限流，降額等功能。二、輔助供電能源設(shè)備部分。輔助供電能源設(shè)備220主要是由輔助供電能源設(shè)備
221、輔助供電能源設(shè)備222.......輔助供電能源設(shè)備22b以及自動切換裝置280組成，其
中輔助供電能源設(shè)備220可以是太陽能供電設(shè)備、風能供電設(shè)備、燃料電池供電設(shè)備、市電供電設(shè)備或油機供電設(shè)備等供電設(shè)備中的一種或多種混合能源供電設(shè)備的混合使用。輔助供電能源設(shè)備220具有優(yōu)先級的供電控制策略，即，輔助供電能源設(shè)備220在管理設(shè)備250的控制下根據(jù)實際需求分時向儲能設(shè)備230和負載設(shè)備MO的供電。輔助供電能源設(shè)備220的輸出共同連接在自動切換設(shè)備280上，自動切換設(shè)備觀0 在管理設(shè)備250的控制下選擇其中一路或多路輸入能源設(shè)備連接到直流母排240上，以實現(xiàn)向儲能設(shè)備230和負載設(shè)備MO的供電。輔助供電能源設(shè)備220可以與管理設(shè)備250通信，具體地，可以通過通信總線沈0與管理設(shè)備250實現(xiàn)信息的交換。輔助供電能源設(shè)備220具有唯一的能源種類標識信息，其通過通信總線260上報能源設(shè)備種類信息，即，上報輔助供電能源設(shè)備220是太陽能供電設(shè)備、風能供電設(shè)備、燃料電池供電設(shè)備、市電供電設(shè)備或油機供電設(shè)備等供電設(shè)備中的一種或多種混合能源供電設(shè)備的信息。輔助供電能源設(shè)備220具備自我管理能力，即，在管理設(shè)備250出現(xiàn)故障無法通信或下發(fā)異常信息時，輔助供電能源設(shè)備220能夠進入其安全工作模式，以實現(xiàn)對儲能設(shè)備 230和負載設(shè)備240保護。輔助供電能源設(shè)備220具備模塊化設(shè)計和熱插拔功能。輔助供電能源設(shè)備220還具有調(diào)壓，限流，降額等功能。三、通信總線部分。通信總線260提供管理單元250與主供電能源設(shè)備210、輔助供電能源設(shè)備220、儲能設(shè)備230以及自動切換設(shè)備280之間的信息交換通道。通信總線沈0由CAN總線、RS485總線或受控制的開關(guān)信號組成。四、儲能設(shè)備。儲能設(shè)備230主要儲存主供電能源設(shè)備210或輔助供電能源設(shè)備 220供給的負載設(shè)備240多余的能量，以及在主供電能源設(shè)備210或輔助供電能源設(shè)備220 提供的能量不能滿足負載設(shè)備240的能量時提供補充。其中儲能設(shè)備230可以是以下至少之一鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鎳鎘電池、鋰離子電池、聚合物鋰電池、鋅空電池、燃料電池。儲能設(shè)備230具有唯一的能源種類標識信息，其可以通過儲能設(shè)備檢測和管理總線290上報儲能設(shè)備種類信息。五、管理設(shè)備部分。管理設(shè)備250主要提供對外部通信接口以及根據(jù)對接口反饋的信息進行不同的管理和調(diào)度。其中通信接口 251被管理設(shè)備250定義為主供電能源設(shè)備接口，即，管理設(shè)備250只要檢測到通信接口 251有輸入信號存在且判斷信號正確，同時， 主供電能源設(shè)備210的輸入滿足設(shè)置要求，儲能設(shè)備230、負載設(shè)備240工作正常，管理設(shè)備250就將接入的主供電能源設(shè)備210中的一種或多種供電能源設(shè)備同時接入給儲能設(shè)備 230和負載設(shè)備240供電。通信接口 251具有不同的控制優(yōu)先級，管理設(shè)備250將根據(jù)不同的主供電能源設(shè)備210優(yōu)先級別進行控制和管理。通信接口 252被管理設(shè)備250定義為輔助供電能源設(shè)備接口，即，管理設(shè)備250只要檢測到通信接口 252有輸入信號存在且判斷信號正確，同時，主供電能源設(shè)備210異?；蜉敵龉β什粷M足負載設(shè)備MO的要求且儲能設(shè)備230的容量低于設(shè)定值，管理設(shè)備250就將給自動切換設(shè)備280下發(fā)命令，將輔助供電能源設(shè)備220中優(yōu)先級別高的一組接入到直流母排M0，從而完成對儲能設(shè)備230和負載設(shè)備240的供電。通信接口 253主要接收儲能設(shè)備230上報的信息，該信息包括儲能設(shè)備230的種類、工作狀態(tài)等信息以及下發(fā)相關(guān)的控制命令。通信接口 2M主要完成與自動切換設(shè)備觀0的信息交換，包括管理設(shè)備250根據(jù)主供電能源設(shè)備210和儲能設(shè)備230和負載設(shè)備240對輔助供電能源設(shè)備220下發(fā)的接入控制命令，以及輔助供電能源設(shè)備220給管理設(shè)備250上報的狀態(tài)信息。通信接口 255提供與上位機通信的接口。此外，管理設(shè)備250還提供不同主供電能源設(shè)備210和輔助供電能源設(shè)備220以及儲能設(shè)備230、負載設(shè)備240在不同組合下的調(diào)度和管理方法。
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六、直流母排。直流母排270主要實現(xiàn)將主供電能源設(shè)備210或輔助供電能源設(shè)備220產(chǎn)生的能量傳輸給儲能設(shè)備230和負載設(shè)備MO以及在主供電能源設(shè)備210或輔助供電能源設(shè)備220能量不足時儲能設(shè)備230為負載設(shè)備240提供的能量傳輸通道。八、負載設(shè)備。負載設(shè)備240可以為48V或24V直流供電設(shè)備，也可以是一 DC-AC (直流-交流)設(shè)備。圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例二的混合供電方法的流程圖，如圖5所示，使用本實施例中的設(shè)備，可以采用如下的步驟進行供電步驟S510:開始。步驟S520 管理設(shè)備250初始化，管理設(shè)備250開始對連接主供電能源設(shè)備210的通信接口 251、連接輔助供電能源設(shè)備220的通信接口 252以及連接儲能設(shè)備230的通信接口 253的輸入進行數(shù)據(jù)采樣、狀態(tài)監(jiān)控和告警判斷，以判斷輸入設(shè)備間的主輔關(guān)系、優(yōu)先級關(guān)系以及設(shè)備類型等。步驟S530 管理設(shè)備250檢測儲能設(shè)備230和負載設(shè)備MO的工作狀態(tài)，其中， 工作狀態(tài)包括工作電壓、工作電流、儲能設(shè)備剩余容量和環(huán)境溫度等信息，以便確定主供電能源設(shè)備210或輔助供電能源設(shè)備220的工作狀態(tài)和調(diào)度相關(guān)的管理程序。管理設(shè)備 250判斷儲能設(shè)備230和負載設(shè)備240是否正常，如果是，則進行步驟S540，否則，返回步驟 S530，繼續(xù)進行檢測信號。 步驟S540 判斷主供電能源設(shè)備210是否正常，如果是，則進行步驟S550，否則，進行步驟S560。步驟S550 如果檢測到有主供電能源設(shè)備210正常且儲能設(shè)備230和負載設(shè)備 240工作正常，則接入的主供電能源設(shè)備210全部啟動，控制負載設(shè)備240為上電狀態(tài)，并接入儲能設(shè)備230，主供電能源設(shè)備210輸出缺省的電壓值，系統(tǒng)開始工作，同時進行負載設(shè)備240和儲能設(shè)備230的管理，根據(jù)儲能設(shè)備的充電狀態(tài)計算直流母排270的電壓目標值。步驟S560 判斷輔助供電能源設(shè)備220是否正常，如果是，則進行步驟S550，否則， 返回步驟S530。主供電能源設(shè)備210全部接入后，管理設(shè)備250通過通信接口 251不斷輪詢主供電能源設(shè)備210和儲能設(shè)備230以及負載設(shè)備240上報的信息，當主供電能源設(shè)備210的輸出功率超過儲能設(shè)備230和負載設(shè)備MO的需要時，管理設(shè)備250將根據(jù)預先設(shè)定的調(diào)度程序?qū)⒅鞴╇娔茉丛O(shè)備210中優(yōu)先級低的設(shè)備進行限流處理，如，調(diào)低模塊的輸出電壓或逐級關(guān)斷模塊；當主供電能源設(shè)備210的輸出功率達不到儲能設(shè)備230和負載設(shè)備MO 總功率的某一限值且儲能設(shè)備230的電壓或容量低于某一設(shè)定的值時，管理設(shè)備250將根據(jù)預先設(shè)定的調(diào)度程序?qū)⑤o助供電能源設(shè)備220中優(yōu)先級高的設(shè)備通過自動切換設(shè)備觀0 接入給儲能設(shè)備230以及負載設(shè)備240供電，在輔助供電能源設(shè)備220接入給儲能設(shè)備230 和負載設(shè)備240供電的過程中，當管理設(shè)備250檢測到主供電能源設(shè)備210的輸出功率達到預先設(shè)定的儲能設(shè)備230和負載設(shè)備MO的最低要求時，且儲能設(shè)備230的電壓或容量達到某一設(shè)定值，輔助供電能源設(shè)備220將優(yōu)先級的高低逐級退出供電，最終由主供電能源設(shè)備210供電。如果檢測到通信接口 251無上報信息或信息異常，即，主供電能源設(shè)備210異常， 輔助供電能源設(shè)備220工作正常且儲能設(shè)備230和負載設(shè)備240工作正常，則將高優(yōu)先級的輔助供電能源設(shè)備220接入并給儲能設(shè)備230和負載設(shè)備240供電，輔助供電能源設(shè)備 220輸出缺省的電壓值，系統(tǒng)開始工作，同時進行負載設(shè)備240和儲能設(shè)備230的管理，根據(jù)電池的充電狀態(tài)計算直流母排270的電壓目標值；如果高優(yōu)先級的輔助供電能源設(shè)備 220的輸出功率不能滿足儲能設(shè)備230以及負載設(shè)備240功率要求的某一限定值且儲能設(shè)備230的電源或容量低于設(shè)定值，次優(yōu)先級輔助供電能源設(shè)備220將自動接入供電，以此類推。當高優(yōu)先級或次優(yōu)先級輔助供電能源設(shè)備220在供電過程中管理設(shè)備250檢測到主供電能源設(shè)備210輸入滿足要求，管理設(shè)備250將管理其接入供電，同時根據(jù)其輸出功率與儲能設(shè)備230以及負載設(shè)備240的需求值及儲能設(shè)備230的容量等條件來確定高優(yōu)先級或次優(yōu)先級輔助供電能源設(shè)備220的輸入和關(guān)斷。管理設(shè)備250處理通訊總線260和儲能設(shè)備檢測和管理290上報的消息。其中， 通信總線260可以采用工業(yè)上通用的RS485或CAN通訊總線等。在本實施例中，混合能源供電系統(tǒng)支持多種形式的能源輸入，通過對輸入的能源設(shè)備通過主供電能源設(shè)備和輔助供電能源設(shè)備加以區(qū)分以及對每類能源設(shè)備進行優(yōu)先級控制，實現(xiàn)混合能源供電系統(tǒng)的靈活組網(wǎng)，提高供電系統(tǒng)的可靠性，并降低系統(tǒng)的運行維護成本。并且，本實施例還采用具有主輔關(guān)系及優(yōu)先級的控制策略管理各種形式的能源，優(yōu)先并最大限度的利用主供電能源，在主供電能源設(shè)備提供功率不能滿足負載及儲能設(shè)備要求時，采用高優(yōu)先級的輔助供電能源設(shè)備補充不足能量。當高優(yōu)先級的輔助供電能源設(shè)備輸出功率不滿足要求時，達到次優(yōu)先級的輔助供電能源設(shè)備啟動條件時，啟動次優(yōu)先級的輔助供電能源設(shè)備，并在直流母排電壓上升到一定限值并維持設(shè)定時間，或主供電能源設(shè)備的輸出功率滿足負載及儲能設(shè)備要求需求的功率時停止輔助供電能源設(shè)備，以降低輔助供電能源設(shè)備頻率和時間，降低損耗。在本實施例中，通過采用優(yōu)先級調(diào)度，可以從實際的供電資源和運行維護成本及系統(tǒng)可靠性出發(fā)，選擇不同的管理方法，以達到最大限度的降低使用高維護成本的供電能源設(shè)備，提高系統(tǒng)效率和降低系統(tǒng)的運行維護成本。并且，本實施例能夠支持系統(tǒng)靈活配置?；旌夏茉聪到y(tǒng)支持多種形式的能源輸入，通過對輸入的能源設(shè)備進行主供電能源設(shè)備和輔助供電能源設(shè)備區(qū)分實現(xiàn)混合能源供電系統(tǒng)的靈活組網(wǎng)，適應(yīng)更多種的應(yīng)用場景，提高供電的靈活性和可靠性。實施例三本實施例以通信系統(tǒng)中常用的太陽能、油機和市電混合供電系統(tǒng)為例對本發(fā)明實施例的實現(xiàn)過程加以說明。圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例三的混合供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖6所示，該系統(tǒng)由輔助供電部分410和主供電部分420組成，輔助供電部分410主要包括市電418、柴油發(fā)電機419、自動切換裝置414和整流器組416，其中，市電418為高優(yōu)先級，柴油發(fā)電機419為低優(yōu)先級。主供電部分420包括光伏陣列422、功率轉(zhuǎn)換單元421等。監(jiān)控管理單元430與輔助供電部分410和主供電部分420以RS485總線431互連，其中，主通信接口 434與主供電部分420通信，輔助通信接口 435與輔助供電部分410通信。監(jiān)控管理單元430負責負載和電池管理。該系統(tǒng)可以采用下述方法進行供電步驟1 首先確定系統(tǒng)輔助供電設(shè)備410為AC/DC整流器416，主供電設(shè)備420為DC/DC太陽能功率單元421，儲能設(shè)備495、496為鉛酸蓄電池及電壓電流等信息。步驟2 按照附圖6完成系統(tǒng)功率配電和通訊線纜的連接，其中，通訊線431采用 RS485總線，該總線使用廣泛，最長通訊距離、最大通訊速率和抗干擾性均滿足要求，且很容易在原有站點基礎(chǔ)上對實施改造和升級。步驟3 系統(tǒng)上電，DC/DC太陽能功率單元421輸出默認電壓，控制電池充電并將負載上電。步驟4 管理設(shè)備430開始DC/DC太陽能功率單元421供電部分的采樣和告警判斷，同時進行電池管理和負載管理，并根據(jù)電池充電狀態(tài)計算整個系統(tǒng)直流輸出電壓。步驟5 管理設(shè)備430對DC/DC太陽能功率單元421的輸出功率和負載設(shè)備484、 485，儲能設(shè)備495、496的電壓電流進行采樣和判斷，以判斷儲能設(shè)備495、496是否有過流、 欠壓等狀況。步驟6 當DC/DC太陽能功率單元421的輸出功率超過負載設(shè)備484、485，儲能設(shè)備495、496的額定功率時，DC/DC太陽能功率單元421將通過降低輸出電壓來減小輸出功率，如果DC/DC太陽能功率單元421的輸出功率超過負載設(shè)備484、485，儲能設(shè)備495、496 的需求功率，則管理設(shè)備430將下發(fā)命令關(guān)閉DC/DC太陽能功率單元421以保護負載和蓄電池；步驟7 若DC/DC太陽能功率單元421的輸出電流小于一定限值，或直流母排470 電壓下降到一定的限值，或電池容量下降到一定的限值時，則市電418逐個打開整流器 416，由市電418提供部分系統(tǒng)所需能量。若直流母排470的電壓上升到一定限值則維持交流供電部分打開的整流器單元數(shù)量。步驟8 發(fā)電機管理。市電418停電后，系統(tǒng)由太陽能系統(tǒng)420供電，若太陽光照不足或時間為晚上時，系統(tǒng)由電池495、496供電，當電池電壓下降到一定限值或電池容量下降到一定限值時，管理設(shè)備430通過輸出干接點閉合監(jiān)控控制開關(guān)412，因此時市電無電，自動切換裝置414已閉合發(fā)電機控制開關(guān)413，在開關(guān)412和413都閉合的情況下，發(fā)電機418啟動，通過整流器組416給系統(tǒng)供電，當直流母排電壓上升到一定程度，維持一定時間后，或發(fā)電機的運行時間超過設(shè)定的最長運行時間時，管理設(shè)備430關(guān)閉監(jiān)控控制開關(guān) 412，發(fā)電機停止工作?；蛘弋斒须?40來電后，自動切換裝置關(guān)閉發(fā)電機控制開關(guān)413，發(fā)電機停止工作。步驟9:負載和電池管理。市電418停電后，交流供電部分410由發(fā)電機419供電，若發(fā)電機因為燃油耗盡或故障而停止，此時系統(tǒng)由太陽能供電系統(tǒng)420供電，若太陽光照較弱或晚上時間，光伏陣列422發(fā)電能量不足，系統(tǒng)由電池供電，直流母排電壓下降，當直流母排電壓下降到一定限值時，管理設(shè)備430控制負載斷路器482斷開，切斷一級次要負載，以減輕系統(tǒng)負載，當直流母排電壓繼續(xù)下降到一定限值時，管理設(shè)備430控制負載斷路器483斷開，切斷另一路負載，以保護電池，防止電池深度放電。當太陽光照較強，或市電來電、油機啟動，運行正常時，系統(tǒng)給負載供電，并給電池充電，當母排電壓高于一定的限值時，負載恢復上電。步驟10 系統(tǒng)回到步驟4執(zhí)行，實時按照供電優(yōu)先等級管理各供電子系，并進行電
池管理，負載管理和告警處理等。綜上所述，本發(fā)明實施例采用在管理設(shè)備上設(shè)置用于連接主供電能源設(shè)備和輔助供電能源設(shè)備的接口，以此區(qū)分主供電能源設(shè)備和輔助供電能源設(shè)備的方式，達到了靈活設(shè)置主供電設(shè)備和輔助供電設(shè)備的效果。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用的計算裝置來實現(xiàn)，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計算裝置可執(zhí)行的程序代碼來實現(xiàn)，從而，可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執(zhí)行，并且在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟，或者將它們分別制作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟制作成單個集成電路模塊來實現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種混合能源供電系統(tǒng)，其特征在于，包括主供電能源設(shè)備、輔助供電能源設(shè)備、 管理設(shè)備、儲能設(shè)備和負載設(shè)備，其中，所述主供電能源設(shè)備與所述管理設(shè)備的主通信接口相連，所述輔助供電能源設(shè)備與所述管理設(shè)備的輔助通信接口相連，所述儲能設(shè)備與所述管理設(shè)備的儲能設(shè)備通信接口相連；所述管理設(shè)備，用于控制所述主供電能源設(shè)備為所述儲能設(shè)備和所述負載設(shè)備供電， 并在所述主供電能源設(shè)備異?；蜉敵龉β什蛔銜r，控制所述輔助供電能源設(shè)備為所述儲能設(shè)備和所述負載設(shè)備供電；以及在所述主供電能源設(shè)備和所述輔助供電能源設(shè)備提供的電量不能滿足所述負載設(shè)備的情況下，控制所述儲能設(shè)備為所述負載設(shè)備供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述主通信接口中的接口具有不同的優(yōu)先級，所述輔助通信接口中的接口具有不同的優(yōu)先級，所述管理設(shè)備控制所述主通信接口中的接口和所述輔助通信接口中的接口的優(yōu)先級。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助供電能源設(shè)備有多種電源設(shè)備；所述管理設(shè)備在所述主供電能源設(shè)備異常或輸出功率不足時，按照電源設(shè)備的優(yōu)先級從高到低的順序選擇所述輔助供電能源設(shè)備中的電源設(shè)備為所述儲能設(shè)備和所述負載設(shè)備供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多種電源設(shè)備包括以下至少之一太陽能供電設(shè)備、風能供電設(shè)備、燃料電池供電設(shè)備、市電供電設(shè)備、油機供電設(shè)備、火力供電設(shè)備、水力供電設(shè)備、核能供電設(shè)備、地熱供電設(shè)備、潮汐供電設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助供電能源設(shè)備還用于向所述管理設(shè)備上報供電設(shè)備的種類信息以及所述輔助供電能源設(shè)備的當前工作狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述管理設(shè)備與所述主供電能源設(shè)備和所述輔助供電能源設(shè)備的連接包括所述管理設(shè)備的主通信接口未接入所述主供電能源設(shè)備，或者所述管理設(shè)備的輔助通信接口未接入所述輔助供電能源設(shè)備。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，當所述管理設(shè)備的主通信接口未接入所述主供電能源設(shè)備時，所述管理設(shè)備還用于按照電源設(shè)備的優(yōu)先級從高到低的順序選擇所述輔助供電能源設(shè)備中的電源設(shè)備為所述儲能設(shè)備和所述負載設(shè)備供電，當所述管理設(shè)備發(fā)現(xiàn)所述主供電能源設(shè)備接入時，所述管理設(shè)備控制所述主供電能源設(shè)備進行供電；當所述管理設(shè)備的輔助通信接口未接入所述輔助供電能源設(shè)備時，所述管理設(shè)備還用于控制所有所述主供電能源設(shè)備為所述儲能設(shè)備和所述負載設(shè)備供電。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述管理設(shè)備還用于根據(jù)以下信息至少之一對所述主供電能源設(shè)備、所述輔助供電能源設(shè)備或所述儲能設(shè)備進行調(diào)整所述主供電能源設(shè)備上報的狀態(tài)信息、所述輔助供電能源設(shè)備上報的狀態(tài)信息、所述儲能設(shè)備上報的狀態(tài)信息、所述負載設(shè)備的上報狀態(tài)信息、外部環(huán)境信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述儲能設(shè)備還用于上報能源標識，所述管理設(shè)備根據(jù)所述儲能設(shè)備上報的所述能源標識對所述儲能設(shè)備進行不同的管理。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述主供電能源設(shè)備包括以下至少之一太陽能供電設(shè)備、風能供電設(shè)備、燃料電池供電設(shè)備、市電供電設(shè)備、油機供電設(shè)備、火力供電設(shè)備、水力供電設(shè)備、核能供電設(shè)備、地熱供電設(shè)備、潮汐供電設(shè)備。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述主供電能源設(shè)備還用于向所述管理設(shè)備上報以下信息至少之一所述主供電能源設(shè)備中電源設(shè)備的種類信息、所述主供電能源設(shè)備的當前工作狀態(tài)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述管理設(shè)備還用于在發(fā)現(xiàn)所述負載設(shè)備和所述儲能設(shè)備的總輸入功率超過需要時， 判斷所述輔助供電能源設(shè)備是否用于供電，如果是，則所述管理設(shè)備按照電源設(shè)備的優(yōu)先級從低到高的順序控制所述輔助供電能源設(shè)備中的電源設(shè)備降低輸出功率；如果所述輔助供電能源設(shè)備不用于供電或者所述輔助供電能源設(shè)備中的所有電源設(shè)備都降低功率至零， 則所述管理設(shè)備按照電源設(shè)備的優(yōu)先級從低到高的順序控制所述主供電能源設(shè)備中的電源設(shè)備降低輸出功率。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述主供電能源設(shè)備或者所述輔助供電能源設(shè)備還用于在所述管理設(shè)備出現(xiàn)故障或下發(fā)異常信息時，使用默認輸出值向所述儲能設(shè)備和所述負載設(shè)備供電。
14.一種混合能源供電方法，其特征在于，包括管理設(shè)備通過其主通信接口與主供電能源設(shè)備相連，所述管理設(shè)備通過其輔助通信接口與輔助供電能源設(shè)備相連；所述儲能設(shè)備與所述管理設(shè)備的儲能設(shè)備通信接口相連；所述管理設(shè)備判斷所述主供電能源設(shè)備是否正常，如果判斷結(jié)果為是，則所述管理設(shè)備控制全部所述主供電能源設(shè)備為儲能設(shè)備和負載設(shè)備供電；如果判斷結(jié)果為否，所述管理設(shè)備判斷所述輔助供電設(shè)備是否正常，如果是，則所述管理設(shè)備根據(jù)所述輔助供電設(shè)備的優(yōu)先級控制所述輔助供電能源設(shè)備為所述儲能設(shè)備和所述負載設(shè)備供電；否則，控制所述儲能設(shè)備為所述負載設(shè)備供電。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述管理設(shè)備控制所述輔助供電能源設(shè)備為所述儲能設(shè)備和所述負載設(shè)備供電，包括所述輔助供電能源設(shè)備有多個電源設(shè)備；所述管理設(shè)備控制所述輔助供電能源設(shè)備中當前可用的優(yōu)先級最高的電源設(shè)備為所述儲能設(shè)備和所述負載設(shè)備供電。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述管理設(shè)備在發(fā)現(xiàn)所述負載設(shè)備和所述儲能設(shè)備的總輸入功率超過需要時，判斷所述輔助供電能源設(shè)備是否用于供電，如果是，則所述管理設(shè)備按照電源設(shè)備的優(yōu)先級從低到高的順序控制所述輔助供電能源設(shè)備中的電源設(shè)備降低輸出功率；如果所述輔助供電能源設(shè)備不用于供電或者所述輔助供電能源設(shè)備中的所有電源設(shè)備都降低功率至零，則所述管理設(shè)備按照電源設(shè)備的優(yōu)先級從低到高的順序控制所述主供電能源設(shè)備中的電源設(shè)備降低輸出功率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種混合能源供電系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括主供電能源設(shè)備、輔助供電能源設(shè)備、管理設(shè)備、儲能設(shè)備和負載設(shè)備，其中，主供電能源設(shè)備與管理設(shè)備的主通信接口相連，輔助供電能源設(shè)備與管理設(shè)備的輔助通信接口相連，儲能設(shè)備與管理設(shè)備的儲能設(shè)備通信接口相連；管理設(shè)備，用于控制主供電能源設(shè)備為儲能設(shè)備和負載設(shè)備供電，并在主供電能源設(shè)備異常或輸出功率不足時，控制輔助供電能源設(shè)備為儲能設(shè)備和負載設(shè)備供電；以及在主供電能源設(shè)備和輔助供電能源設(shè)備提供的電量不能滿足負載設(shè)備的情況下，控制儲能設(shè)備為負載設(shè)備供電。本發(fā)明達到了靈活組網(wǎng)，提高供電系統(tǒng)的可靠性以及降低系統(tǒng)的運行維護成本的效果。
文檔編號H02J9/06GK102480164SQ201010561080
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者周保航, 徐鑫鑫, 范俊寧, 馬廉攀 申請人:中興通訊股份有限公司