專利名稱：地域并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光伏發(fā)電能自給自足使用，并能大規(guī)模、集中并網(wǎng)的地域 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，用于住宅、工廠、學校等單位的光伏系統(tǒng)的構(gòu)成如圖6所示。該系統(tǒng)由商用配電線、太陽電池陣列、逆變器以及負載等構(gòu)成。系統(tǒng)的最大特點是各光伏 系統(tǒng)分別與商用電力系統(tǒng)的配電線并網(wǎng)，太陽電池產(chǎn)生的電能供給負載，有剩余電 能時送入電力系統(tǒng)，電能不足時則由電力系統(tǒng)供電。但是，這種光伏系統(tǒng)大規(guī)模、 集中并網(wǎng)時，在并網(wǎng)點會出現(xiàn)配電線電壓上升、反送電、電能的有效利用以及系統(tǒng) 管理等問題，不能適應未來光伏系統(tǒng)的應用與普及。 現(xiàn)在的太陽能光伏系統(tǒng)存在以下問題1) 住宅屋頂太陽能光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的電能的40%被家庭消費，剩余的60%的電能 被送往電力系統(tǒng)，自然能源產(chǎn)生的電能沒有被家庭完全使用；2) 太陽能光伏系統(tǒng)大量、集中普及時，會出現(xiàn)反送電以及并網(wǎng)點電壓上升問 題，如果自家全部使用自然能源，剩余電能不會送往電力系統(tǒng)，則可解決上述問題；3) 目前家用電器為交流電器，但將來家用交流電器可能會逐步變?yōu)橹绷麟娖鳎?太陽能光伏發(fā)電等自然能源產(chǎn)生的直流電能如不經(jīng)交流轉(zhuǎn)換而直接使用， 一方面可 以省去逆變器，另一方面可以減少因使用逆變器而產(chǎn)生的大約5-6%的電能損失；4) 將來，電動車、電動摩托車以及LED照明裝置等直流負載將會進入普通的 家庭，因此有必要設(shè)置自然能源直流供電系統(tǒng)， 一方面為電動車、電動摩托車以及 電能存儲裝置等充電，另一方面為LED等照明裝置提供電源。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對上述現(xiàn)狀，旨在提供一種大規(guī)模、集中并網(wǎng)時滿足對 電力系統(tǒng)的供電品質(zhì)、可靠性、電能的有效利用、系統(tǒng)管理等的要求，并使電能損 失小、系統(tǒng)管理容易、維護方便、成本低的地域并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)。本實用新型目的的實現(xiàn)方式為,地域并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)，為發(fā)電企業(yè)設(shè)置的帶有地 域配電線并與電力系統(tǒng)在某一連接點并網(wǎng)的全自然能源直流供電型光伏系統(tǒng)和/或 利用自然能源發(fā)電、電能自給自足使用的地域直流供電型光伏系統(tǒng)，全自然能源直流供電型光伏系統(tǒng)的太陽能、風能所發(fā)電一路送往氫能制造系 統(tǒng)， 一路再分送電能存儲系統(tǒng)、直流用電設(shè)施和逆變器，逆變器再供交流用電設(shè)施， 氫能制造系統(tǒng)向燃料電池供氫，燃料電池所產(chǎn)生的熱能一路提供熱水，產(chǎn)生的電能 一路送往地域直流配電線，
地域并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)在屋頂、建筑物的壁面、山坡、閑置空地所建的太陽光發(fā) 電站經(jīng)DC-DC式直流遮斷器一路經(jīng)交/直雙向電能轉(zhuǎn)換式交、直流遮斷器、地域交 流配電線、系統(tǒng)并網(wǎng)保護裝置送入商用配電線， 一路又分兩路， 一路送往電能存儲 裝置， 一路送往地域直流配電線，供地域內(nèi)直流用電設(shè)施，
DC-DC式直流遮斷器的逆變器依次接升壓降壓電路、整流電路，通過地域直線 配電線接故障信號檢測裝置、控制裝置，交/直流雙向電能轉(zhuǎn)換式交、直流遮斷器 的交/直流雙向電能轉(zhuǎn)換裝置通過地域交流配電線接故障信號檢測裝置、控制裝 置。
本實用新型具有以下優(yōu)點
(1) 解決了電壓上升問題
由于地域系統(tǒng)內(nèi)的直流負載之間、交流負載之間的用電可以相互融通，以及使 用了電能存儲裝置、氫能制造裝置以及燃料電池等，太陽能發(fā)電站所產(chǎn)生的剩余電 能可在地域系統(tǒng)內(nèi)被消費、存儲，使送入商用電力系統(tǒng)的電能大大減少，因此可以 解決并網(wǎng)點商用配電線的電壓上升問題，提高電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量；
(2) 解決了反送電問題
商用電力系統(tǒng)出現(xiàn)短路、停電等故障時，可以通過系統(tǒng)并網(wǎng)保護裝置將地域并 網(wǎng)型光伏系統(tǒng)與商用電力系統(tǒng)分離，從而可避免檢修人員在檢修商用電力系統(tǒng)的短 路、停電等故障時而發(fā)生觸電事故，可以比較容易地解決反送電問題；
(3) 電能有效利用
太陽能發(fā)電站所發(fā)生的電能可以通過地域配電線供給地域內(nèi)的負載、實現(xiàn)電能 相互融通，可大大減少與商用電力系統(tǒng)的電能交換，使太陽能發(fā)電站所發(fā)生的電能 更多地被地域系統(tǒng)內(nèi)的負載所利用，提高了太陽能發(fā)電站所產(chǎn)生的電能的利用率， 使太陽能發(fā)電站發(fā)生的電能得到有效利用，另外，由于地域系統(tǒng)與商用電力系統(tǒng)之 間的交換電能減少，因此可大大減少電能損失；
(4) 可減少電能轉(zhuǎn)換器和系統(tǒng)并網(wǎng)保護裝置 在地域并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)中只需設(shè)置一臺交/直流雙向電能轉(zhuǎn)換器、 一臺系統(tǒng)并
網(wǎng)保護裝置，減少了裝置，降低了成本，系統(tǒng)管理容易、維護方便；(5)由于在并網(wǎng)處設(shè)置了電壓調(diào)整裝置，必要時可通過該裝置對并網(wǎng)處的電 壓進行調(diào)整。
本實用新型可在住宅小區(qū)、小城鎮(zhèn)、大城市周圍的衛(wèi)星城、島嶼等處使用，除 可自給自足外，還可賣給電力公司，增加收入。采用本實用新型可避免因使用如煤 炭、石油等化石能源所產(chǎn)生的環(huán)境污染問題。
圖1是本實用新型的地域交、直流混合并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)圖，
圖2是本實用新型的地域交流并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)圖
圖3是本實用新型的全自然能源直流供電型光伏系統(tǒng)圖，
圖4是DC-DC式直流遮斷器電原理圖，
圖5為交/直流雙向電能轉(zhuǎn)換式交、直流遮斷器電原理圖，
圖6為現(xiàn)在的光伏系統(tǒng)圖。
具體實施方式
采用本實用新型可構(gòu)成如圖l所示的地域交、直流混合并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)，如圖 2所示的地域交流并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)和如圖3所示的全自然能源直流供電型光伏系 統(tǒng)。
下面參照附圖對本實用新型詳細描述。
參照圖1，圖中的虛線部分為地域交、直流混合并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)。地域系統(tǒng)中 分別設(shè)有地域交流配電線2、地域直流配電線3，根據(jù)實際情況兩者中也可只設(shè)其 中之一)。住宅交流負載、公共事業(yè)交流負載、電壓調(diào)整裝置以及交/直流雙向電 能轉(zhuǎn)換裝置與地域交流配電線2連接；而太陽能發(fā)電站、電能存儲裝置、氫能制造 裝置、燃料電池以及直流負載則與地域直流配電線相連。地域交流配電線與地域直 流配電線之間設(shè)置有交/直流雙向電能轉(zhuǎn)換器，通過交/直流雙向電能轉(zhuǎn)換器進行 交流、直流電能的相互轉(zhuǎn)換，當?shù)赜蚪涣髋潆娋€2與地域直流配電線3之間出現(xiàn)故 障或需維修時，可進行遮斷或分離。
太陽能發(fā)電站可以建在住宅的屋頂、公共設(shè)施的屋頂、建筑物的外壁以及閑 置的空地等處。它產(chǎn)生的電能可供給地域內(nèi)的直流負載、也可以通過交/直流雙向 電能轉(zhuǎn)換器將直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能供給交流負載，有剰余電能時可通過電能存 儲裝置存儲、也可通過氫能制造裝置將剩余電能轉(zhuǎn)換成氫能、必要時通過燃料電池 將氫能轉(zhuǎn)換成電能向負載供電，并提供熱水。若仍有剩余電能則可以向商用配電線 l送電。相反，當夜間、陰雨天太陽能發(fā)電站的出力、電能存儲裝置以及燃料電池的出力不足，無法滿足地域內(nèi)負載的需要時，即地域系統(tǒng)內(nèi)的電能不足時則由商用 電力系統(tǒng)供電。
由于直流線路在運行過程中可能會出現(xiàn)事故，因此在太陽能發(fā)電站的出口處有 必要設(shè)置DC-DC式直流遮斷器。在直流線路中可使用振動換流式、限流式等種類的 直流遮斷器，也可使用高壓大容量交流遮斷器。DC-DC式直流遮斷器具有DC-DC轉(zhuǎn) 換以及直流遮斷雙重功能，當直流線路或太陽能發(fā)電站出現(xiàn)故障時，故障信號被送 入控制裝置，然后由控制裝置控制直流遮斷器，使其輸出為零，從而達到遮斷故障 線路的作用。
參照圖2，圖中的虛線部分為地域交流系統(tǒng)。地域系統(tǒng)中分別設(shè)有太陽能發(fā)電 站、地域交流配電線、住宅交流負載、公共事業(yè)交流負載等。各光伏系統(tǒng)通過逆變 器與地域交流配電線2連接，然后與電力系統(tǒng)一點并網(wǎng)。地域內(nèi)的電能可以通過地 域交流配電線相互融通，地域作為一個整體，有剩余電能時經(jīng)商用配電線l向電力 公司賣電，不足時從電力公司買電。
參照圖3，在全自然能源直流供電型光伏系統(tǒng)中，太陽能、風能所的發(fā)電一路 送往氫能制造系統(tǒng)， 一路再分送電能存儲系統(tǒng)、直流供電設(shè)施和逆變器，逆變器再 供交流流供電設(shè)施，氫能制造系統(tǒng)向燃料電池供電，燃料電池所產(chǎn)生的能一路加熱 水， 一路送往地域直流配電線3。
全自然能源直流供電型光伏系統(tǒng)將來為家庭直流負載(LED電燈等)提供直流 電能的全自然能源直流供電，給電動車、電動摩托車等充電的直流供電。
由于以下原因本實用新型設(shè)置如圖4所示的DC-DC式直流遮斷器
(1) 由于地域直流配電線或太陽能發(fā)電站在運行過程中可能會出現(xiàn)事故；
(2) 由于在直流供電型光伏系統(tǒng)中，太陽能發(fā)電站的輸出電壓有必要與連接 電能存儲裝置、燃料電池以及直流負載的地域直流配電線的電壓一致；
(3) 直流線路在運行過程中如果出現(xiàn)故障，可使用振動換流式、限流式等種 類的直流遮斷器，也可使用高壓大容量交流遮斷器起保護作用，但在圖3的直流供 電型太陽能光伏系統(tǒng)中，不需專門設(shè)置這樣的遮斷器，以節(jié)約成本。
考慮到需要及節(jié)約成本等問題，本實用新型使用具有DC-DC轉(zhuǎn)換以及直流遮斷 雙重功能的DC-DC式直流遮斷器。
參照圖4， DC-DC式直流遮斷器如虛線方框所示，逆變器依次接升壓降壓電路、 整流電路，通過地域直線配電線接故障信號檢測裝置、控制裝置。
DC-DC式直流遮斷器的工作原理是，當直流線路或太陽能發(fā)電站出現(xiàn)故障時，
6故障信號檢測裝置檢測出故障信號，并將故障信號送入控制裝置進行處理，然后由 控制裝置送出信號，控制逆變器，使其輸出為零，從而達到遮斷故障線路的作用。 同樣，控制裝置控制逆變器，通過升壓降壓電路、整流電路完成DC-DC轉(zhuǎn)換， 使太陽能發(fā)電站的輸出電壓與地域直流配電線的電壓一致。
在地域交流配電線與地域直流配電線之間，當兩配電線或其中之一的線路出現(xiàn) 故障或維修時需要進行遮斷或分離，另外，需要進行交流與直流的相互轉(zhuǎn)換，為了 滿足這些需要，需要交/直流雙向電能轉(zhuǎn)換式交、直流遮斷器。
參照圖5，交/直流雙向電能轉(zhuǎn)換式交、直流遮斷器如虛線方框所示，交/直 流雙向電能轉(zhuǎn)換裝置通過地域交流配電線接故障信號檢測裝置、控制裝置。交/直 流雙向電能轉(zhuǎn)換式交、直流遮斷器具有交流、直流雙向電能轉(zhuǎn)換和交流、直流遮斷 的雙重功能。
交/直流雙向電能轉(zhuǎn)換式交、直流遮斷器的工作原理是，當?shù)赜蛑绷髋潆娋€或 地域交流配電線出現(xiàn)故障時，故障信號檢測裝置檢測出故障信號，并將故障信號送 入控制裝置進行處理，然后由控制裝置送出信號控制交/直流雙向電能轉(zhuǎn)換式交、 直流遮斷器，使其輸出為零，從而達到遮斷故障線路的作用。
同樣，控制裝置控制交/直流雙向電能轉(zhuǎn)換裝置，可實現(xiàn)由交流到直流，或由 直流到交流的電能轉(zhuǎn)換。
權(quán)利要求1、地域并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)，其特征在于為由發(fā)電企業(yè)設(shè)置的帶有地域配電線并與電力系統(tǒng)在某一連接點并網(wǎng)的全自然能源直流供電型光伏系統(tǒng)和/或利用自然能源發(fā)電、電能自給自足使用的地域直流供電型光伏系統(tǒng)，全自然能源直流供電型光伏系統(tǒng)的太陽能、風能所發(fā)電一路送往氫能制造系統(tǒng)，一路再分送電能存儲系統(tǒng)、直流用電設(shè)施和逆變器，逆變器再供交流用電設(shè)施，氫能制造系統(tǒng)向燃料電池供氫，燃料電池所產(chǎn)生的熱能一路提供熱水，產(chǎn)生的電能一路送往地域直流配電線，地域并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)在屋頂、建筑物的壁面、山坡、閑置空地所建的太陽光發(fā)電站經(jīng)DC-DC式直流遮斷器一路經(jīng)交/直雙向電能轉(zhuǎn)換式交、直流遮斷器、地域交流配電線、系統(tǒng)并網(wǎng)保護裝置送入商用配電線，一路又分兩路，一路送往電能存儲裝置，一路送往地域直流配電線，供地域內(nèi)直流用電設(shè)施，DC-DC式直流遮斷器的逆變器依次接升壓降壓電路、整流電路，通過地域直線配電線接故障信號檢測裝置、控制裝置，交/直流雙向電能轉(zhuǎn)換式交、直流遮斷器的交/直流雙向電能轉(zhuǎn)換裝置通過地域交流配電線接故障信號檢測裝置、控制裝置。
專利摘要本實用新型涉及一種在某地域內(nèi)由發(fā)電企業(yè)設(shè)的帶有地域配電線并與電力系統(tǒng)在某一連接點并網(wǎng)的大型光伏系統(tǒng)及利用自然能源發(fā)電、電能自給自足的地域直流供電型光伏發(fā)電系統(tǒng)，可以構(gòu)成地域交流或地域交、直流混合并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)，也可構(gòu)成全自然能源直流供電型光伏系統(tǒng)。地域交、直流混合型并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)由太陽能發(fā)電站、直流遮斷器、交直流遮斷器、地域交流和直流配電線、系統(tǒng)并網(wǎng)保護裝置、電能存儲裝置等組成。全自然能源直流供電型光伏系統(tǒng)由太陽能等發(fā)電、氫能制造系統(tǒng)、燃料電池、電能存儲系統(tǒng)、直流用電設(shè)施等組成。本實用新型解決了并網(wǎng)點商用配電線的電壓上升問題，提高了供電質(zhì)量；可避免檢修故障時的觸電；電能損失小、成本低、管理維護方便。
文檔編號H02N6/00GK201393183SQ20092008406
公開日2010年1月27日 申請日期2009年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月10日
發(fā)明者車孝軒 申請人:車孝軒