專利名稱：一種智能電網(wǎng)分布自給式光伏供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏供電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種智能電網(wǎng)分布自給式光伏供電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
能源是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，同時(shí)也是影響經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主要因素。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，人們使用能源特別是化石能源越來(lái)越多，能源對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的制約日益突出，對(duì)賴以生存的自然環(huán)境的影響也越來(lái)越大，而化石能源最終將消耗殆盡。因此，提高能源利用效率、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、開(kāi)發(fā)和利用可再生能源將是能源發(fā)展的必然選擇。目前，隨著光伏發(fā)電技術(shù)的迅速進(jìn)步，相關(guān)制造產(chǎn)業(yè)和開(kāi)發(fā)利用規(guī)模逐漸擴(kuò)大，光伏組件及相關(guān)設(shè)備成本大幅度下降，使光伏發(fā)電成本大幅度降低，在廣大城鎮(zhèn)和農(nóng)村的各種建筑物和公共設(shè)施上推廣自給式光伏供電系統(tǒng)成為可能。特別在用電價(jià)格較高的中東部地區(qū)，自給式光伏發(fā)電已經(jīng)具有較好的經(jīng)濟(jì)性，具備較大規(guī)模應(yīng)用的條件。然而，民用太陽(yáng)能電池的產(chǎn)品用于出口的比例比較高，國(guó)內(nèi)居民自用光伏供電系統(tǒng)應(yīng)用水平較低、規(guī)模小，光伏供電系統(tǒng)在無(wú)電地區(qū)使用才有經(jīng)濟(jì)效益；大型光伏供電系統(tǒng)已有發(fā)展，但輸電、儲(chǔ)電仍存在弊端。分布式發(fā)電通過(guò)家庭、企業(yè)和公共建筑“自發(fā)自用為主，多余電量上網(wǎng)”的模式，免去大型電站因?yàn)殡娋W(wǎng)集中接入和長(zhǎng)距離輸送存在的并網(wǎng)難問(wèn)題，有利于光伏發(fā)電快速大規(guī)模應(yīng)用。因此，開(kāi)發(fā)分布自給式光伏供電系統(tǒng)，對(duì)于推廣“分散開(kāi)發(fā)，就近利用”的優(yōu)勢(shì)有著重要意義。目前，小型光伏供電系統(tǒng)仍以離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)為主，我國(guó)主要應(yīng)用于西藏、青海、新疆等無(wú)電地區(qū)，國(guó)際上也是主要應(yīng)用于非洲、東南亞和拉美等電氣化水平較低的地區(qū)，解決無(wú)電地區(qū)居民的基本生活用電問(wèn)題，小型離網(wǎng)光伏供電系統(tǒng)已比較成熟。我國(guó)中東部地區(qū)是用電主要地區(qū)，用電價(jià)格比較高，且峰谷差價(jià)較大，傳統(tǒng)的小型離網(wǎng)光伏供電系統(tǒng)不適用于電網(wǎng)較發(fā)達(dá)的中東部地區(qū)，同時(shí)國(guó)際上歐美、日本等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家電氣化水平高，隨著光伏等新能源發(fā)電占比不斷增高，新能源發(fā)電的間歇性、隨機(jī)性、波動(dòng)性特性對(duì)公共電網(wǎng)的沖擊已逐步顯現(xiàn)，所以開(kāi)發(fā)具有并/離網(wǎng)無(wú)縫切換功能、通過(guò)儲(chǔ)能器實(shí)現(xiàn)多工作模式的自給式光伏供電系統(tǒng)，一則可改善系統(tǒng)供電質(zhì)量、提升自給率、擴(kuò)大電網(wǎng)可承受的光伏發(fā)電裝機(jī)量，再則可實(shí)施消峰平谷擴(kuò)大電網(wǎng)容量、提高系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種智能電網(wǎng)分布自給式光伏供電系統(tǒng)，能夠接受公共電網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程調(diào)度，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和電網(wǎng)間的功率交互、負(fù)載的錯(cuò)峰用電和系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提高系統(tǒng)自發(fā)自用率、降低供電成本、改善供電質(zhì)量、減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊、提高公共電網(wǎng)可承受的新能源穿透率。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種智能電網(wǎng)分布自給式光伏供電系統(tǒng)，包括:中央控制器、DC/DC直流斬波電路、電力調(diào)配電路、DC/AC雙向逆變電路、孤島檢測(cè)電路和儲(chǔ)能器；其中:所述DC/DC直流斬波電路、電力調(diào)配電路、DC/AC雙向逆變電路和孤島檢測(cè)電路依次連接；所述DC/DC直流斬波電路還與光伏組件連接；所述電力調(diào)配電路還分別與所述儲(chǔ)能器和直流負(fù)載連接；所述DC/AC雙向逆變電路還與交流負(fù)載連接；所述孤島檢測(cè)電路還與公用電網(wǎng)連接；所述中央控制器通過(guò)通訊總線分別與所述DC/DC直流斬波電路、電力調(diào)配電路、DC/AC雙向逆變電路、孤島檢測(cè)電路和儲(chǔ)能器連接，根據(jù)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)信息，對(duì)所述DC/DC直流斬波電路、電力調(diào)配電路、DC/AC雙向逆變電路、孤島檢測(cè)電路和儲(chǔ)能器進(jìn)行控制。優(yōu)選地，所述實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)信息包括:光伏組件的發(fā)電功率、交流負(fù)載和直流負(fù)載的用電負(fù)荷功率、儲(chǔ)能器儲(chǔ)能量信息和公用電網(wǎng)狀態(tài)信息。優(yōu)選地，所述DC/DC直流斬波電路采用變步長(zhǎng)尋優(yōu)控制策略及模糊PID控制算法對(duì)開(kāi)關(guān)管進(jìn)行導(dǎo)通、關(guān)斷控制，實(shí)時(shí)跟蹤所述光伏組件的最大功率。優(yōu)選地，所述電力調(diào)配電路，通過(guò)所述中央控制器根據(jù)光伏組發(fā)電功率、用電負(fù)荷功率和儲(chǔ)能器儲(chǔ)能量信息生成的控制信號(hào)，對(duì)儲(chǔ)能器充放電狀態(tài)、光伏組發(fā)電電流流向以及負(fù)荷供電優(yōu)先級(jí)進(jìn)行控制。優(yōu)選地，所述DC/AC雙向逆變電路，采用電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的控制策略，利用三相PWM調(diào)制方法，對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行校正，并根據(jù)公用電網(wǎng)的電壓和電流信息實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。優(yōu)選地，所述孤島檢測(cè)電路通過(guò)主動(dòng)和被動(dòng)孤島檢測(cè)，在公用電網(wǎng)斷電時(shí)，離網(wǎng)模式運(yùn)行向負(fù)載供電。優(yōu)選地，所述儲(chǔ)能器包括:充放電控制單元、儲(chǔ)能電池管理單元和儲(chǔ)能電池；其中:所述充放電控制單元分別與所述儲(chǔ)能電池管理單元和儲(chǔ)能電池連接；所述儲(chǔ)能電池管理單元與所述儲(chǔ)能電池連接；所述充放電控制單元對(duì)儲(chǔ)能電池的充電和放電進(jìn)行控制，對(duì)過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流和短路進(jìn)行保護(hù)告警，并將告警信息發(fā)送至所述中央控制器；所述電池管理單元監(jiān)測(cè)所述儲(chǔ)能電池的電壓、電流、荷電狀態(tài)和將抗?fàn)顟B(tài)，并將狀態(tài)信息發(fā)送至所述中央控制器和充放電控制單元。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括連接在所述孤島檢測(cè)電路和公用電網(wǎng)之間的雙向計(jì)量智能電表。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括與所述中央控制器連接的電力調(diào)度子控制器。從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明公開(kāi)的一種智能電網(wǎng)分布自給式光伏供電系統(tǒng)，通過(guò)中央控制器實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)信息，對(duì)DC/DC直流斬波電路、電力調(diào)配電路、DC/AC雙向逆變電路、孤島檢測(cè)電路和儲(chǔ)能器進(jìn)行控制，能夠?qū)崿F(xiàn)并/離網(wǎng)的無(wú)縫切換，確保了公用電網(wǎng)正常時(shí)并網(wǎng)模式運(yùn)行，掉電時(shí)系統(tǒng)能快速自動(dòng)脫網(wǎng)、離網(wǎng)模式運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了可接受公共電網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程調(diào)度、系統(tǒng)和電網(wǎng)間的功率交互、負(fù)載的錯(cuò)峰用電和系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，改善了供電質(zhì)量、保證了負(fù)載用電的安全性和可靠性，提高了系統(tǒng)的自發(fā)自用率，減少了光伏發(fā)電出力的間歇性和波動(dòng)性對(duì)電網(wǎng)的沖擊，提高了公共電網(wǎng)可承受的光伏發(fā)電穿透率，有助于擴(kuò)大分布式光伏發(fā)電裝機(jī)量。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯見(jiàn)下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的一種智能電網(wǎng)分布自給式光伏供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例公開(kāi)的一種智能電網(wǎng)分布自給式光伏供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種智能電網(wǎng)分布自給式光伏供電系統(tǒng)，能夠接受公共電網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程調(diào)度，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和電網(wǎng)間的功率交互、負(fù)載的錯(cuò)峰用電和系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提高系統(tǒng)自發(fā)自用率、降低供電成本、改善供電質(zhì)量、減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊、提高公共電網(wǎng)可承受的新能源穿透率。如圖1所不,一種智能電網(wǎng)分布自給式光伏供電系統(tǒng),包括:中央控制器、DC/DC直流斬波電路、電力調(diào)配電路、DC/AC雙向逆變電路、孤島檢測(cè)電路和儲(chǔ)能器；其中:DC/DC直流斬波電路、電力調(diào)配電路、DC/AC雙向逆變電路和孤島檢測(cè)電路依次連接；DC/DC直流斬波電路還與光伏組件連接；電力調(diào)配電路還分別與儲(chǔ)能器和直流負(fù)載連接；DC/AC雙向逆變電路還與交流負(fù)載連接；孤島檢測(cè)電路還與公用電網(wǎng)連接；中央控制器通過(guò)通訊總線分別與DC/DC直流斬波電路、電力調(diào)配電路、DC/AC雙向逆變電路、孤島檢測(cè)電路和儲(chǔ)能器連接，根據(jù)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)信息，對(duì)DC/DC直流斬波電路、電力調(diào)配電路、DC/AC雙向逆變電路、孤島檢測(cè)電路和儲(chǔ)能器進(jìn)行控制。具體的，中央控制器實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)信息包括:光伏組件的發(fā)電功率、交流負(fù)載和直流負(fù)載的用電負(fù)荷功率、儲(chǔ)能器儲(chǔ)能量信息和公用電網(wǎng)狀態(tài)信息。具體的，DC/DC直流斬波電路采用變步長(zhǎng)尋優(yōu)控制策略及模糊PID控制算法對(duì)電路中的開(kāi)關(guān)管進(jìn)行導(dǎo)通、關(guān)斷控制，實(shí)時(shí)跟蹤光伏組件的最大功率。具體的，電力調(diào)配電路，通過(guò)中央控制器根據(jù)光伏組件發(fā)電功率、用電負(fù)荷功率和儲(chǔ)能器儲(chǔ)能量信息生成的控制信號(hào)，對(duì)儲(chǔ)能器充放電狀態(tài)、光伏組件發(fā)電電流流向以及負(fù)荷供電優(yōu)先級(jí)進(jìn)行控制。具體的，DC/AC雙向逆變電路，采用電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的控制策略，利用三相PWM調(diào)制方法，實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正(PFC)功能，大幅度減小了諧波含量和直流分量，抑制諧波電流注入電網(wǎng)，提高了功率因數(shù)，減小了對(duì)電網(wǎng)的干擾；逆變功能的實(shí)現(xiàn)是以公用電網(wǎng)的電壓、電流參數(shù)為參考，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)，并可根據(jù)公用電網(wǎng)或用電負(fù)荷的需要通過(guò)調(diào)節(jié)電壓、電流相位角實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)從-1到I的調(diào)節(jié)。具體的，孤島檢測(cè)電路通過(guò)主動(dòng)和被動(dòng)孤島檢測(cè)，在公用電網(wǎng)斷電時(shí)，向負(fù)載供電。具體的，儲(chǔ)能器包括:充放電控制單元、儲(chǔ)能電池管理單元和儲(chǔ)能電池；充放電控制單元根據(jù)不同的儲(chǔ)能電池進(jìn)行合理的充電管理，合理的放電管理，并具有過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流、短路等保護(hù)告警功能，并將告警信息上傳給中央控制器；儲(chǔ)能電池管理單元能夠監(jiān)測(cè)每組儲(chǔ)能電池的電壓、電流、荷電狀態(tài)(S0C)、健康狀態(tài)(SOH)等相關(guān)數(shù)據(jù)，并且具有儲(chǔ)能電池正負(fù)極對(duì)地絕緣檢測(cè)功能，直流漏電告警和保護(hù)功能，并將狀態(tài)信息實(shí)時(shí)上傳給中央控制器和充放電控制單元；儲(chǔ)能電池由多組(1+N，N彡I)電池構(gòu)成，一則通過(guò)電池組并聯(lián)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電池的模塊化，能使儲(chǔ)能模塊在線更換，再則通過(guò)電力調(diào)配電路和每一組儲(chǔ)能電池分別連接實(shí)現(xiàn)多組儲(chǔ)能電池充放電的異步并行，讓至少一組儲(chǔ)能電池處于在(待)放電狀態(tài)、至少一組儲(chǔ)能電池處于在(待)充電狀態(tài)，根據(jù)每一組儲(chǔ)能電池的荷電狀態(tài)中央控制器計(jì)算分析決定每一組儲(chǔ)能電池的工作狀態(tài)，以此延長(zhǎng)電池使用壽命，提高整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。在上述實(shí)施例中，當(dāng)中央控制器檢測(cè)到公用電網(wǎng)正常時(shí)，DC/AC雙向逆變電路并網(wǎng)運(yùn)行，光伏組件產(chǎn)生的電能通過(guò)DC/DC直流斬波電路、電力調(diào)配電路，即可經(jīng)DC/AC雙向逆變電路向交流負(fù)載供電或回饋到公用電網(wǎng)中，也可對(duì)儲(chǔ)能器中的電池組進(jìn)行充電。中央控制器基于光伏組件產(chǎn)生的電能、儲(chǔ)能器的儲(chǔ)能狀態(tài)、公用電網(wǎng)峰谷時(shí)間段和分時(shí)電價(jià)，通過(guò)計(jì)算分析經(jīng)濟(jì)用電模式，決定光伏組件、儲(chǔ)能器或公用電網(wǎng)對(duì)負(fù)載供電的優(yōu)先順序、回饋公用電網(wǎng)和儲(chǔ)能器充電的優(yōu)先順序、儲(chǔ)能器充電和放電的優(yōu)先順序。具體的，當(dāng)公用電網(wǎng)正常，DC/AC雙向逆變電路并網(wǎng)時(shí)，光伏組件產(chǎn)生的電能通過(guò)DC/DC直流斬波電路、電力調(diào)配電路，DC/AC雙向逆變電路向交流負(fù)載供電；當(dāng)光伏組件產(chǎn)生的電能功率大于用電負(fù)載功率，儲(chǔ)能器不需要充電時(shí)，光伏組件產(chǎn)生的電能通過(guò)DC/DC直流斬波電路、電力調(diào) 配電路，DC/AC雙向逆變電路和孤島檢測(cè)電路回饋到公共電網(wǎng)中；當(dāng)光伏組件產(chǎn)生的電能功率大于用電負(fù)載功率，儲(chǔ)能器需要充電時(shí)，首先給用電負(fù)載供電，然后通過(guò)電力調(diào)配電路對(duì)儲(chǔ)能器充電，其余電量反饋到公共電網(wǎng)中；當(dāng)光伏組件產(chǎn)生的電能功率小于用電負(fù)載功率時(shí)，儲(chǔ)能器通過(guò)電力調(diào)配電路經(jīng)過(guò)DC/AC雙向逆變電路向用電負(fù)載供電，如果仍不能滿足用電負(fù)載，公共電網(wǎng)作為補(bǔ)充給交流負(fù)載供電；當(dāng)光伏組件產(chǎn)生的電能功率小于用電負(fù)載功率，儲(chǔ)能器需要充電時(shí)，光伏組件通過(guò)電力調(diào)配電路給儲(chǔ)能器充電，用電負(fù)載由公共電網(wǎng)直接供電；當(dāng)連續(xù)陰雨天或夜間時(shí)，公共電網(wǎng)通過(guò)孤島檢測(cè)電路，給用電負(fù)載供電，并經(jīng)過(guò)DC/AC雙向逆變電路給儲(chǔ)能器充電。當(dāng)中央控制器檢測(cè)到公用電網(wǎng)故障時(shí)，DC/AC雙向逆變電路離網(wǎng)運(yùn)行，光伏組件產(chǎn)生的電能通過(guò)DC/DC直流斬波電路、電力調(diào)配電路向交流負(fù)載供電，也可向儲(chǔ)能器充電或從儲(chǔ)能器取電。中央控制器基于光伏組件產(chǎn)生的電能、儲(chǔ)能器的儲(chǔ)能狀態(tài)，通過(guò)計(jì)算分析保障用電模式，決定光伏組件、儲(chǔ)能器對(duì)負(fù)載供電的優(yōu)先順序、儲(chǔ)能器充電和放電的優(yōu)先順序，并對(duì)負(fù)載進(jìn)行分級(jí)管理。具體的，當(dāng)公共電網(wǎng)故障時(shí)，DC/AC雙向逆變電路離網(wǎng)運(yùn)行，根據(jù)儲(chǔ)能器的容量，對(duì)用電負(fù)載進(jìn)行分級(jí)管理，儲(chǔ)能器容量較低時(shí)，先后切除交流負(fù)荷、直流負(fù)荷。在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的另一實(shí)施例還公開(kāi)了一種智能電網(wǎng)分布自給式光伏供電系統(tǒng)，如圖2所示，包括:中央控制器、DC/DC直流斬波電路、電力調(diào)配電路、DC/AC雙向逆變電路、孤島檢測(cè)電路、儲(chǔ)能器雙向計(jì)量智能電表和電力調(diào)度子控制器；
DC/DC直流斬波電路、電力調(diào)配電路、DC/AC雙向逆變電路和孤島檢測(cè)電路依次連接；DC/DC直流斬波電路還與光伏組件連接；電力調(diào)配電路還分別與儲(chǔ)能器和直流負(fù)載連接；DC/AC雙向逆變電路還與交流負(fù)載連接；孤島檢測(cè)電路還與公用電網(wǎng)連接；中央控制器通過(guò)通訊總線分別與DC/DC直流斬波電路、電力調(diào)配電路、DC/AC雙向逆變電路、孤島檢測(cè)電路和儲(chǔ)能器連接，根據(jù)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)信息，對(duì)DC/DC直流斬波電路、電力調(diào)配電路、DC/AC雙向逆變電路、孤島檢測(cè)電路和儲(chǔ)能器進(jìn)行控制；雙向計(jì)量智能電表連接在孤島檢測(cè)電路和公用電網(wǎng)之間，實(shí)現(xiàn)對(duì)公共電網(wǎng)的雙向計(jì)量，能夠直觀的反映出用戶的收益；電力調(diào)度子控制器與中央控制器連接，通過(guò)電力載波的形式將中央控制器運(yùn)行的數(shù)據(jù)上傳到電力調(diào)度子控制器中，實(shí)現(xiàn)分布式能源的可預(yù)測(cè)性和可調(diào)度性。綜上所述，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)光伏供電系統(tǒng)的并/離網(wǎng)多種工作模式，能夠?qū)⒐夥M件產(chǎn)生的電能存儲(chǔ)到儲(chǔ)能器中的儲(chǔ)能電池中，實(shí)現(xiàn)自發(fā)自用，多余電能回饋公共電網(wǎng)；能夠?qū)崿F(xiàn)并網(wǎng)、離網(wǎng)之間的無(wú)縫切換，確保公共正常時(shí)并網(wǎng)模式運(yùn)行，電網(wǎng)掉電時(shí)系統(tǒng)快速自動(dòng)脫網(wǎng)、離網(wǎng)模式運(yùn)行，保證了負(fù)載用電的安全性和可靠性；實(shí)現(xiàn)了光伏優(yōu)先、儲(chǔ)能器調(diào)節(jié)、公共電網(wǎng)備用，提高了分布式光伏系統(tǒng)的自發(fā)自用率；能夠?qū)崿F(xiàn)錯(cuò)峰用電，用電高峰時(shí)段電價(jià)較高時(shí)，光伏〉儲(chǔ)能電池 > 公共電網(wǎng)，平時(shí)段電價(jià)平衡時(shí)，光伏 > 公共電網(wǎng)〉儲(chǔ)能電池，低谷時(shí)段電價(jià)較低時(shí)，利用公共電網(wǎng)為儲(chǔ)能電池補(bǔ)充電；模塊化設(shè)計(jì)，能夠支持并機(jī)功能，使整個(gè)系統(tǒng)容易擴(kuò)展；采用標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議，可以通過(guò)電力載波形式將系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳到電力調(diào)度子控制器，實(shí)現(xiàn)了分布式能源的可預(yù)測(cè)、可調(diào)度性；通過(guò)負(fù)載的分類管理，把負(fù)載分為交流負(fù)載和直流負(fù)載，當(dāng)公共電網(wǎng)停電時(shí)，中央控制器會(huì)根據(jù)光伏發(fā)電情況、儲(chǔ)能器的荷電狀態(tài)，對(duì)交、直流負(fù)載進(jìn)行分類管理，I級(jí)輸出穩(wěn)定的220V交流電壓，供正常負(fù)載使用；
2級(jí)輸出穩(wěn)定的12V直流電壓給照明或相同電壓等級(jí)的直流負(fù)載應(yīng)急供電；3級(jí)輸出穩(wěn)定的5V直流電壓，給手機(jī)、MP3等小型電子設(shè)備不間斷充電。本說(shuō)明書(shū)中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種智能電網(wǎng)分布自給式光伏供電系統(tǒng),其特征在于,包括:中央控制器、DC/DC直流斬波電路、電力調(diào)配電路、DC/AC雙向逆變電路、孤島檢測(cè)電路和儲(chǔ)能器；其中: 所述DC/DC直流斬波電路、電力調(diào)配電路、DC/AC雙向逆變電路和孤島檢測(cè)電路依次連接；所述DC/DC直流斬波電路還與光伏組件連接；所述電力調(diào)配電路還分別與所述儲(chǔ)能器和直流負(fù)載連接；所述DC/AC雙向逆變電路還與交流負(fù)載連接；所述孤島檢測(cè)電路還與公用電網(wǎng)連接； 所述中央控制器通過(guò)通訊總線分別與所述DC/DC直流斬波電路、電力調(diào)配電路、DC/AC雙向逆變電路、孤島檢測(cè)電路和儲(chǔ)能器連接，根據(jù)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)信息，對(duì)所述DC/DC直流斬波電路、電力調(diào)配電路、DC/AC雙向逆變電路、孤島檢測(cè)電路和儲(chǔ)能器進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)信息包括:光伏組件的發(fā)電功率、交流負(fù)載和直流負(fù)載的用電負(fù)荷功率、儲(chǔ)能器儲(chǔ)能量信息和公用電網(wǎng)狀態(tài)信肩、O
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述DC/DC直流斬波電路采用變步長(zhǎng)尋優(yōu)控制策略及模糊PID控制算法對(duì)電路中的開(kāi)關(guān)管進(jìn)行導(dǎo)通、關(guān)斷控制，實(shí)時(shí)跟蹤所述光伏組件的最大功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電力調(diào)配電路，通過(guò)所述中央控制器根據(jù)光伏組件發(fā)電功率、用電負(fù)荷功率和儲(chǔ)能器儲(chǔ)能量信息生成的控制信號(hào)，對(duì)儲(chǔ)能器充放電狀態(tài)、光伏組件發(fā)電電流流向以及負(fù)荷供電優(yōu)先級(jí)進(jìn)行控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述DC/AC雙向逆變電路，采用電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的控制策略，利用三相PWM調(diào)制方法，對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行校正，并根據(jù)公用電網(wǎng)的電壓和電流信息實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述孤島檢測(cè)電路通過(guò)主動(dòng)和被動(dòng)孤島檢測(cè)，在公用電網(wǎng)斷電時(shí)，離網(wǎng)模式運(yùn)行向負(fù)載供電。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)能器包括:充放電控制單元、儲(chǔ)能電池管理單元和儲(chǔ)能電池；其中: 所述充放電控制單元分別與所述儲(chǔ)能電池管理單元和儲(chǔ)能電池連接； 所述儲(chǔ)能電池管理單元與所述儲(chǔ)能電池連接； 所述充放電控制單元對(duì)儲(chǔ)能電池的充電和放電進(jìn)行控制，對(duì)過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流和短路進(jìn)行保護(hù)告警，并將告警信息發(fā)送至所述中央控制器； 所述電池管理單元監(jiān)測(cè)所述儲(chǔ)能電池的電壓、電流、荷電狀態(tài)和健康狀態(tài)，并將狀態(tài)信息發(fā)送至所述中央控制器和充放電控制單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括連接在所述孤島檢測(cè)電路和公用電網(wǎng)之間的雙向計(jì)量智能電表。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述中央控制器連接的電力調(diào)度子控制器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種智能電網(wǎng)分布自給式光伏供電系統(tǒng)，包括中央控制器、DC/DC直流斬波電路、電力調(diào)配電路、DC/AC雙向逆變電路、孤島檢測(cè)電路和儲(chǔ)能器，中央控制器對(duì)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，通過(guò)分析計(jì)算，對(duì)DC/DC直流斬波電路、電力調(diào)配電路、DC/AC雙向逆變電路、孤島檢測(cè)電路和儲(chǔ)能器進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了并/離網(wǎng)的無(wú)縫切換，確保了公用電網(wǎng)正常時(shí)并網(wǎng)模式運(yùn)行，掉電時(shí)系統(tǒng)能快速自動(dòng)脫網(wǎng)、離網(wǎng)模式運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了可接受公共電網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程調(diào)度、系統(tǒng)和電網(wǎng)間的功率交互、負(fù)載的錯(cuò)峰用電和系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，改善了供電質(zhì)量、保證了負(fù)載用電的安全性和可靠性，提高了系統(tǒng)的自發(fā)自用率，減少了光伏發(fā)電出力的間歇性和波動(dòng)性對(duì)電網(wǎng)的沖擊。
文檔編號(hào)H02J13/00GK103199564SQ20131013641
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月18日
發(fā)明者隋延波, 孫佑宣, 孔令成, 馬強(qiáng) 申請(qǐng)人:山東圣陽(yáng)電源股份有限公司