一种分布式电站控制系统

陈知孙

（绿华能源（福建）有限公司，福建 福州 350000）

0 引 言

太阳能光伏发电是一种具有广阔应用前景的可再生清洁能源，也被认为是最有优势的一种可再生能源，近年来获得了快速发展，而投资太阳能电站成为了一种新兴的投资方向。目前，电站只能整体投资，投资门槛太高，阻止了很多小额投资人的投资步伐[1]。

电站所发电主要采用并网模式，电站发出的电通过逆变器和升压站上行到电网系统中，电网系统再将电能输送给用户终端。这种模式具有如下缺点：（1）所发电能需要通过大范围的传输，传输过程中电能损失巨大；（2）用户投资太阳能发电站所获收益不直观，用户认购分布式电站收益和消费电量的计量不合理。

现有技术中已存在分布式发电系统的积分方法[2]，但其需针对不同发电系统所独有的动态模型对整个发电系统进行积分计算，无法解决用户单独投资分布式电站中某个单元的投资方式的电量积分计算。本次设计的分布式电站控制系统可以顺利解决该问题。

1 系统概述

本系统方案通过统一调配，使发电单元发出的电量直接供电能消费单元使用，实现了电能的就近使用。此外，将电站拆分成多个单元，通过系统的计算，解决了用户单独投资分布式电站中某个单元的投资方式的电量积分计算，以供投资人认购。

2 具体实施方法

见图1和图2，一种分布式电站系统包括发电单元1、用于传输电能的基础设施单元2和电能消费单元4。

图1 分布式电站系统的结构

图2 多地区情况下的信号流向图

发电单元1和电能消费单元4分别与基础设施单元2电连接。发电单元1产生的电能通过基础设施单元2供电能消费单元4使用。各单元均设置有记录电能传输量的电能计量装置和拥有运算电量积分能力的算力模块。每个投资用户拥有唯一账户，使用该账户认购发电单元1、基础设施单元2或电能消费单元4中的任意一个或多个单元。各单元上的电能计量装置检测流经该单元的电能传输量E，并发送给该单元上的算力模块。算力模块通过智能合约W=kE将电能传输量E转化为电量积分W，并将电量积分W累加到该单元认购者的账户上。k为一预设参数，某一单元的k值大小根据该单元购价、型号和寿命等因素决定。一般情况下，不同单元中购价更高的单元，其智能合约中的k值更大；不同单元中购价更低的相同单元中，购价更高的单元其智能合约中的k值更小；相同单元中购价更高的、寿命更长型号的部分，其智能合约中的k值更大；相同单元中购价更低的、寿命更短型号的部分，其智能合约中的k值更小。各单元上的智能合约中的k值取值各不相同，包括k1、k2、k3…kn。用户通过电能消费单元4，将账户上的积分兑换为电能使用。

用户在电能消费单元4消费电能时，该单元上的电能计量装置检测基础设施单元2向该电能消费单元4的电能传输量E1，即用户消费的电量。该电能消费单元4上的算力模块将该电能传输量E1通过第一智能合约W1=k1E1转化为电量积分W1，并将其作为消费掉的电量积分，从该用户的账户上扣除该消费掉的电量积分，实现用户认购收益和消费的计量。

基础设施单元2包括整流器25，以及依次串接的直流汇流箱21、直流配电网22、逆变器23和变压器24。整流器25连接直流配电网22与变压器24；发电单元1与直流汇流箱21电连接；变压器24与电网系统5电连接。电能消费单元4包括直流电用电终端41和交流电用电终端42。直流电用电终端41与直流配电网22电连接，交流电用电终端42与逆变器23电连接。基础设施单元2的各部分均设置有电能计量装置和算力模块。

此外，还包括用于储存多余电量的储电单元3。储电单元3与直流配电网22电连接。储电单元3上设置有电能计量装置和算力模块，用户使用账户认购储电单元3，储电单元3上的算力模块将电能计量装置检测到的流入该储电单元3的电能传输量E2，通过第二智能合约W2=k2E2转化为电量积分W2，并累加到该储电单元3认购者的账户上。

发电单元1上的电能计量装置，检测发电单元1向基础设施单元2的电能传输量E3，并发送给发电单元1上的算力模块。该算力模块通过第三智能合约W3=k3E3将电能传输量E3转化为电量积分W3，并将电量积分W3累加到该发电单元1认购者的账户上。

基础设施单元2上的电能计量装置，检测发电单元1向基础设施单元2的电能传输量E3，并发送给基础设施单元2上的算力模块。该算力模块通过第四智能合约W4=k4E4计算出电量积分W4，并将电量积分W4累加到该基础设施单元2认购者的账户上。

基础设施单元2将电能传输给电能消费单元4，用户通过任意地区的电能消费单元4将账户上的电量积分兑换为电能使用。电能消费单元4上的电能计量装置检测基础设施单元2向电能消费单元4的电能传输量E1，并发送给该电能消费单元4上的算力模块。该算力模块通过第五智能合约W5=k5E1计算出电量积分W5，并将电量积分W5累加到该电能消费单元4认购者的账户上。

基础设施单元2上的电能计量装置检测该基础设施单元2向电网系统5的电能传输量E6和电网系统5向该基础设施单元2的电能传输量E7，并将E6、E7发送给基础设施单元2上的算力模块。该算力模块通过第六智能合约W6=k6(E6-E7)计算出电量积分W6，并将电量积分W6累加到电网系统5的账户上。此系统中，电网系统5连通各地区的基础设施单元2，相当于一条路径，电量积分W6为使用电网系统5传输电量的报酬。

算力模块包括互联网交互接口。互联网交互接口与ETH虚拟矿机实现数据交互，由ETH虚拟矿机为该算力模块提供运算能力。

发电单元1包括光伏、风力发电、火力发电、水力发电以及核电等单元。储电设施3包括蓄电池、超级电容器、抽水蓄能电站和空气蓄能电站。

电能消费单元4包括共享充电宝、电动摩托车充电站、电动汽车充电站、电动公交充电站和工厂配电箱。直流电用电终端41包括共享充电宝。交流电用电终端42包括电动摩托车充电站、电动汽车充电站、电动公交充电站和工厂配电箱。

3 结 论

本设计提出一种分布式电站系统，将电站拆分成各个单元供投资人认购，降低了投资门槛。发电单元发出的电量直接供电能消费单元使用，实现了电能的就近使用，减少了电能大范围传输引起的电量损耗，并提供一种电量积分标称值，实现了用户认购收益和消费的计量标准化。