本發(fā)明涉及供電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種組合式直流供電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的輸配電網(wǎng)普遍存在的一個(gè)問(wèn)題是嚴(yán)重用電的“峰谷差”，甚至有些情況下峰谷比會(huì)達(dá)到4倍以上。現(xiàn)有的用于解決用電終端中峰谷差嚴(yán)重問(wèn)題的技術(shù)手段是在配電端加大配電容量來(lái)解決。但是隨著環(huán)境能源問(wèn)題的日趨嚴(yán)重以及環(huán)境不斷惡化等問(wèn)題，單純加大配電容量越來(lái)越不符合現(xiàn)有節(jié)能環(huán)保的政策，會(huì)造成極大的投資浪費(fèi)、能源浪費(fèi)以及能源損耗。

并且，外部的分布式電源若要接入輸配電網(wǎng)，必須通過(guò)逆變才能接入用戶(hù)終端，而逆變器逆變產(chǎn)生的能源損耗同樣不可忽視，并且逆變成50hz工頻交流電的轉(zhuǎn)換效率普遍較低。

綜上，現(xiàn)有技術(shù)中并未找到一種高效、節(jié)能、穩(wěn)定并且易于實(shí)現(xiàn)的供電方式解決峰谷差嚴(yán)重的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，現(xiàn)提供一種組合式直流供電系統(tǒng)的技術(shù)方案，旨在解決目前用電峰谷差、減少并合理利用配電容量和分布式發(fā)電電源的高效應(yīng)用等問(wèn)題，達(dá)到高效穩(wěn)定、節(jié)能環(huán)保的效果。

上述技術(shù)方案具體包括：

一種組合式直流供電系統(tǒng)，其中，包括一個(gè)供電單元以及多個(gè)用電單元，所述供電單元通過(guò)一直流母線(xiàn)分別與每個(gè)所述用電單元連接，每個(gè)所述用電單元之間彼此并聯(lián)；

每個(gè)所述用電單元中分別包括：

充放電模塊，連接所述直流母線(xiàn)，用于從所述直流母線(xiàn)中獲取電能源；

轉(zhuǎn)換模塊，連接所述充放電模塊，并分別連接所述用電單元中的各用電設(shè)備，用于將所述充放電模塊于所述直流母線(xiàn)獲取的電能源進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以供給各所述用電設(shè)備工作所用的電能；

并聯(lián)模塊，連接所述充放電模塊，所述用電單元通過(guò)所述并聯(lián)模塊以并聯(lián)的方式接入所述組合式直流供電系統(tǒng)的直流母線(xiàn)中；

監(jiān)控模塊，分別連接所述充放電模塊和所述并聯(lián)模塊，并且通過(guò)一通信總線(xiàn)連接至所述供電單元，用于采集所述用電單元中的用電狀態(tài)信息并輸出；

所述組合式直流供電系統(tǒng)中還包括一控制單元，連接至所述通信總線(xiàn)，用于通過(guò)所述通信總線(xiàn)獲取每個(gè)所述用電單元中的所述監(jiān)控模塊采集并輸出的所述用電狀態(tài)信息，以對(duì)每個(gè)所述用電單元進(jìn)行監(jiān)控；

所述控制單元還用于將用于控制所述用電單元的控制信號(hào)通過(guò)所述監(jiān)控模塊傳遞至各所述用電單元，以控制各所述用電單元工作。

優(yōu)選的，該組合式直流供電系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述用電單元中還包括：

蓄電池，通過(guò)所述充放電模塊以及所述并聯(lián)模塊接入所述組合式直流供電系統(tǒng)的所述直流母線(xiàn)中；

當(dāng)所述用電單元的用電功率小于所述直流母線(xiàn)的配電容量，且所述用電功率與所述配電容量之間的差值不小于一預(yù)設(shè)閾值時(shí)，所述直流母線(xiàn)通過(guò)所述充放電模塊提供所述用電單元正常工作所需電能的同時(shí)，所述充放電模塊向所述蓄電池執(zhí)行充電操作；以及

當(dāng)所述用電功率不小于所述配電容量時(shí)，所述蓄電池通過(guò)所述充放電模塊執(zhí)行放電操作，以對(duì)所述用電單元進(jìn)行補(bǔ)充供電。

優(yōu)選的，該組合式直流供電系統(tǒng)，其中，所述預(yù)設(shè)閾值為所述配電容量的20％。

優(yōu)選的，該組合式直流供電系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述用電單元中還包括：

分布式電源輸入接口，連接所述充放電模塊，用于提供外部的分布式電源接入所述用電單元并供電。

優(yōu)選的，該組合式直流供電系統(tǒng)，其中，所述轉(zhuǎn)換模塊包括：

第一轉(zhuǎn)換模塊，用于將所述直流母線(xiàn)中的直流電源轉(zhuǎn)換成所述用電設(shè)備正常工作所需的直流電源并供給所述用電設(shè)備；和/或

第二轉(zhuǎn)換模塊，用于將所述直流母線(xiàn)中的直流電源轉(zhuǎn)換成所述用電設(shè)備正常工作所需的交流電源并供給所述用電設(shè)備。

優(yōu)選的，該組合式直流供電系統(tǒng)，其中，所述控制單元還通過(guò)一遠(yuǎn)程通信單元連接至外部的遠(yuǎn)程監(jiān)控單元，用于向所述遠(yuǎn)程監(jiān)控單元提供遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)。

優(yōu)選的，該組合式直流供電系統(tǒng)，其中，所述供電單元連接外部的供電輸入源，以對(duì)所述用電單元提供工作所需的電能源；

所述供電輸入源包括：

市電輸入源；和/或

光伏電能輸入源；和/或

風(fēng)電輸入源；和/或

蓄電池儲(chǔ)能輸入源。

優(yōu)選的，該組合式直流供電系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述用電單元中還包括：

開(kāi)關(guān)模塊，連接所述并聯(lián)模塊，用于控制所述并聯(lián)模塊的通斷；

當(dāng)所述組合式直流供電系統(tǒng)采用集中計(jì)費(fèi)的工作方式時(shí)，所述開(kāi)關(guān)模塊控制所述并聯(lián)模塊開(kāi)啟，各所述用電單元中的各所述用電設(shè)備分別通過(guò)所述直流母線(xiàn)獲得工作所需的所述電能源；以及

當(dāng)所述組合式直流供電系統(tǒng)采用單獨(dú)計(jì)費(fèi)的工作方式時(shí)，所述開(kāi)關(guān)模塊控制所述并聯(lián)模塊關(guān)閉，各所述用電單元中的各所述用電設(shè)備分別通過(guò)所述蓄電池獲得工作所需的所述電能源。

上述技術(shù)方案的有益效果是：提供一種組合式直流供電系統(tǒng)，能夠解決目前用電峰谷差、減少并合理利用配電容量和分布式發(fā)電電源的高效應(yīng)用等問(wèn)題，達(dá)到高效穩(wěn)定、節(jié)能環(huán)保的效果。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的較佳的實(shí)施例中，一種組合式直流供電系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的較佳的實(shí)施例中，采用本發(fā)明中組合式直流供電系統(tǒng)的電力消耗功率變化示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不作為本發(fā)明的限定。

基于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，現(xiàn)提供一種組合式直流供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)具體如圖1所示，包括一個(gè)供電單元a以及多個(gè)用電單元b，供電單元a通過(guò)一直流母線(xiàn)c分別與每個(gè)用電單元b連接，因此每個(gè)用電單元b之間彼此并聯(lián)；

進(jìn)一步地，每個(gè)用電單元b中分別包括：

充放電模塊b1，連接直流母線(xiàn)c，用于從直流母線(xiàn)c中獲取電能源；

轉(zhuǎn)換模塊b2，連接充放電模塊b1，并分別連接用電單元b中的各用電設(shè)備b3，用于將充放電模塊b1于直流母線(xiàn)c所獲取的或蓄電池b6放電所提供的電能源進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以供給各用電設(shè)備b3工作所用的電能；

并聯(lián)模塊b4，連接充放電模塊b1，用電單元b通過(guò)并聯(lián)模塊b4以并聯(lián)的方式接入組合式直流供電系統(tǒng)的直流母線(xiàn)c中；

監(jiān)控模塊b5，分別連接充放電模塊b1和并聯(lián)模塊b4，并且通過(guò)一通信總線(xiàn)d連接至供電單元a，用于采集用電單元b中的用電狀態(tài)信息并輸出；

組合式直流供電系統(tǒng)中還包括一控制單元e，連接至通信總線(xiàn)d，用于通過(guò)通信總線(xiàn)d獲取每個(gè)用電單元b中的通信模塊b5采集并輸出的用電狀態(tài)信息，以對(duì)每個(gè)用電單元b進(jìn)行監(jiān)控。

上述控制單元e還將用于控制用電單元b的控制信號(hào)通過(guò)監(jiān)控模塊b5傳遞至各用電單元b，以控制各用電單元b工作。具體地，上述控制信號(hào)可以為電流信號(hào)、電壓信號(hào)或者脈寬調(diào)制(pwm)信號(hào)，以及其他數(shù)字化(即數(shù)碼)控制信號(hào)。

具體地，本實(shí)施例中，上述供電單元a通過(guò)直流母線(xiàn)c提供給每個(gè)用電單元b正常工作所需的直流電能。對(duì)于每個(gè)用電單元b而言，其并聯(lián)在直流母線(xiàn)c上，并且通過(guò)充放電模塊b1獲取直流母線(xiàn)c的電能源，通過(guò)轉(zhuǎn)換模塊b2轉(zhuǎn)換后輸送至各用電設(shè)備b3工作。

本實(shí)施例中，上述組合式直流供電系統(tǒng)中的每個(gè)用電單元b中還可以包括一監(jiān)控模塊b5，該監(jiān)控模塊b5通過(guò)一通信總線(xiàn)d連接至供電單元a，以通過(guò)該通信總線(xiàn)d采集對(duì)應(yīng)的用電單元b中的用電狀態(tài)信息并輸出。具體地，上述用電狀態(tài)信息可以為用電設(shè)備b3的當(dāng)前功率，用電單元b的當(dāng)前總功率以及其他有關(guān)于用電單元b/用電設(shè)備b3的用電狀態(tài)信息。

本實(shí)施例中，上述監(jiān)控模塊b5還通過(guò)通信總線(xiàn)d連接至一外部的控制單元e，并且將采集到的用電狀態(tài)信息通過(guò)通信總線(xiàn)d發(fā)送至控制單元e，以實(shí)現(xiàn)用電單元b的用電狀態(tài)監(jiān)控。

本實(shí)施例中，相應(yīng)地，上述監(jiān)控模塊b5還將上述控制單元e產(chǎn)生的用于控制各用電單元b工作的控制信號(hào)傳遞至各用電單元b中，以控制各用電單元b的工作狀態(tài)，例如控制各用電單元b中的各用電設(shè)備b3的開(kāi)啟或關(guān)閉，控制各用電單元b中的各用電設(shè)備b3進(jìn)入峰電或者谷電運(yùn)行模式等。

圖1中僅示出一個(gè)用電單元b中的具體結(jié)構(gòu)，其余用電單元b的結(jié)構(gòu)略同，不再一一示出。

圖1中在一個(gè)用電單元b內(nèi)僅示出兩個(gè)用電設(shè)備b3，在實(shí)際使用時(shí)一個(gè)用電單元b內(nèi)可能包括多個(gè)用電設(shè)備b3，在此不再贅述。

則相應(yīng)地，圖1中僅示出一個(gè)轉(zhuǎn)換模塊b2，則在實(shí)際使用時(shí)可以在一個(gè)用電單元b內(nèi)設(shè)置多個(gè)轉(zhuǎn)換模塊b2。

本發(fā)明的較佳的實(shí)施例中，仍然如圖1所示，每個(gè)用電單元b中還包括：

蓄電池b6，通過(guò)充放電模塊b1以及并聯(lián)模塊b4接入組合式直流供電系統(tǒng)的直流母線(xiàn)c中；

當(dāng)用電單元b的用電功率小于供電單元a的配電容量，且用電功率與配電容量之間的差值不小于一預(yù)設(shè)閾值時(shí)，直流母線(xiàn)c通過(guò)充放電模塊b1提供用電單元b正常工作所需電能的同時(shí)，充放電模塊b1向蓄電池b6執(zhí)行充電操作；以及

當(dāng)用電功率不小于配電容量時(shí)，蓄電池b6通過(guò)充放電模塊b1執(zhí)行放電操作，以對(duì)用電單元b進(jìn)行補(bǔ)充供電。

具體地，本實(shí)施例中，上述蓄電池b6的其中一個(gè)作用為幫助直流母線(xiàn)c向用電設(shè)備b3補(bǔ)充供電，即當(dāng)供電單元a供電充足時(shí)，直流母線(xiàn)c可以獨(dú)立向用電設(shè)備b3供電，當(dāng)供電單元a供電不充足時(shí)，直流母線(xiàn)c在供電單元a供電的同時(shí)由蓄電池b6補(bǔ)充供電。

進(jìn)一步地，所謂供電單元a供電充足，是指用電單元b的用電功率小于供電單元a的配電容量，且其中的差值不小于一預(yù)設(shè)閾值。具體地，該預(yù)設(shè)閾值可以為配電容量的20％，即用電單元b的用電功率小于供電單元a的配電容量的80％時(shí)，認(rèn)為此時(shí)供電單元a供電充足，充放電模塊b1向蓄電池b6執(zhí)行充電操作。

所謂供電單元a供電不足，是指用電單元b的用電功率不小于供電單元a的配電容量，此時(shí)充放電模塊b1向蓄電池b6執(zhí)行放電操作，從而可以釋放蓄電池b6中儲(chǔ)存的電能來(lái)補(bǔ)充對(duì)用電單元b中的各用電設(shè)備b3的供電。

具體地，將上述配電容量和用電功率之間的用電余量設(shè)置為80％(即上述用電功率小于配電容量的80％)，能夠確保充電電流以及防止用電功率與配電容量預(yù)設(shè)閥值的臨界點(diǎn)處變動(dòng)造成蓄電池b6頻繁充放電而縮短蓄電池的使用壽命。

進(jìn)一步地，可以在對(duì)蓄電池b6充電開(kāi)始時(shí)將充電時(shí)間延時(shí)1小時(shí)，以防止在預(yù)設(shè)閥值的臨界點(diǎn)變動(dòng)造成不斷頻繁多次充電而縮短蓄電池b6的使用壽命。

本發(fā)明的較佳的實(shí)施例中，上述用電單元b中還可以包括：

開(kāi)關(guān)模塊(圖中未示出)，連接并聯(lián)模塊b4，用于控制并聯(lián)模塊b4的通斷；

當(dāng)組合式直流供電系統(tǒng)采用集中計(jì)費(fèi)的工作方式時(shí)，開(kāi)關(guān)模塊控制并聯(lián)模塊b4開(kāi)啟，在供電單元a供電不足時(shí)，蓄電池b6向直流母線(xiàn)c補(bǔ)充供電，各用電單元b中的各用電設(shè)備b3分別通過(guò)直流母線(xiàn)c獲得工作所需的電能源；以及

當(dāng)組合式直流供電系統(tǒng)采用單獨(dú)計(jì)費(fèi)的工作方式時(shí)，開(kāi)關(guān)模塊控制并聯(lián)模塊b4關(guān)閉(或直接省略此兩模塊)，在供電單元a供電不足時(shí)，各用電單元b中的各用電設(shè)備b3分別通過(guò)本地蓄電池b6獲得工作所需的電能源。

本實(shí)施例中，上述蓄電池b6的另一個(gè)作用在于，當(dāng)獨(dú)立計(jì)費(fèi)時(shí)提供給用電單元b獨(dú)立的供電。

具體地，組合式直流供電系統(tǒng)具有供電單元a供電不足時(shí)的兩種工作方式：若工作方式為集中計(jì)費(fèi)，則開(kāi)關(guān)模塊控制并聯(lián)模塊b4連通，此時(shí)蓄電池b6向直流母線(xiàn)補(bǔ)充供電，用電單元b通過(guò)直流母線(xiàn)c獲取電能源。

若工作方式為單獨(dú)計(jì)費(fèi)，則開(kāi)關(guān)模塊控制并聯(lián)模塊b4斷開(kāi)(或直接省略此兩模塊)，此時(shí)用電單元b通過(guò)本地蓄電池b6獨(dú)立供電。

本發(fā)明的較佳的實(shí)施例中，仍然如圖1所示，上述每個(gè)用電單元b中還包括：

分布式電源輸入接口b7，連接充放電模塊b1，用于提供外部的分布式發(fā)電電源接入用電單元b并供電。上述分布式電源輸入接口b7便于各用電單元b就近接入分布式發(fā)電電源，可加大補(bǔ)充電能源的供應(yīng)量和減少線(xiàn)路傳輸損耗。

本發(fā)明的較佳的實(shí)施例中，仍然如圖1所示，上述轉(zhuǎn)換模塊b2進(jìn)一步包括：

第一轉(zhuǎn)換模塊b21，用于將直流母線(xiàn)c中的直流電源轉(zhuǎn)換成用電設(shè)備b3正常工作所需的直流電源并供給用電設(shè)備b3，即上述第一轉(zhuǎn)換模塊b21可以為dc/dc轉(zhuǎn)換模塊。

第二轉(zhuǎn)換模塊b22，用于將直流母線(xiàn)c中的直流電源轉(zhuǎn)換成用電設(shè)備b3正常工作所需的交流電源并供給用電設(shè)備b3，即上述第二轉(zhuǎn)換模塊b22可以為dc/ac轉(zhuǎn)換模塊。

本實(shí)施例中，一個(gè)轉(zhuǎn)換模塊b2中可以同時(shí)包括第一轉(zhuǎn)換模塊b21和第二轉(zhuǎn)換模塊b22，也可以?xún)H包括第一轉(zhuǎn)換模塊b21和第二轉(zhuǎn)換模塊b22之中的一個(gè)，具體視該轉(zhuǎn)換模塊b2所連接的用電設(shè)備的工作電源類(lèi)型而定。

本發(fā)明的較佳的實(shí)施例中，仍然如圖1所示，上述控制單元e還通過(guò)一遠(yuǎn)程通信單元f連接至外部的遠(yuǎn)程監(jiān)控單元g，用于向遠(yuǎn)程監(jiān)控單元g提供遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)。

具體地，本實(shí)施例中，在上述控制單元e內(nèi)部可以預(yù)先進(jìn)行用電狀態(tài)信息的預(yù)處理，例如進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等處理，隨后將經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)顯示在上述控制單元e和遠(yuǎn)程監(jiān)控單元g的顯示屏上。則最終顯示在控制單元e和遠(yuǎn)程監(jiān)控單元g的顯示屏上的用電狀態(tài)信息可以采用數(shù)據(jù)表格的方式呈現(xiàn)，也可以采用其他易于使用者觀察和理解的方式呈現(xiàn)。

本實(shí)施例中，上述遠(yuǎn)程通信單元f可以為有線(xiàn)通訊單元或者無(wú)線(xiàn)通信單元，也可以為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信單元或者采用其他適宜的遠(yuǎn)程通信方式實(shí)現(xiàn)的通信單元。

本發(fā)明的較佳的實(shí)施例中，仍然如圖1所示，上述供電單元a連接外部的供電輸入源，以對(duì)用電單元提供工作所需的電能源；

上述供電輸入源可以包括下文中的一種或幾種：

市電輸入源；

光伏電能輸入源；

風(fēng)電輸入源；

蓄電池儲(chǔ)能輸入源；以及

其他合適的電能輸入源。

本發(fā)明技術(shù)方案中，通過(guò)采用高功率因數(shù)、高轉(zhuǎn)換效率的集中直流供電模式有效解決了目前用電設(shè)備或電器開(kāi)關(guān)電源的功率因數(shù)及效率偏低以及配電容量平衡和損耗等問(wèn)題，有效減少配電投資，提高節(jié)能環(huán)保的效益。

本發(fā)明技術(shù)方案中，采用了兩級(jí)分布式發(fā)電與儲(chǔ)能模式(外部電源供電和分布式發(fā)電與儲(chǔ)能的模式以及內(nèi)部分布式發(fā)電與蓄電池儲(chǔ)能單獨(dú)或者補(bǔ)充供電的模式)的供電安排，提高了供電的穩(wěn)定性，并且切實(shí)達(dá)到了“削峰填谷”的效果，減少配電容量與損耗，由此可以解決供電設(shè)備的投資和能耗。

圖2中為采用本發(fā)明技術(shù)方案中的組合式直流供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的一組電力消耗功率變化示意圖。圖2中，某一區(qū)域供電的最高峰時(shí)為200.5kw，最低谷時(shí)為49.6kw。若按照傳統(tǒng)的常規(guī)配電方案，至少應(yīng)該配置250kva的配電容量(該配電容量為理論計(jì)算容量，若考慮功率因數(shù)、線(xiàn)路損耗……等因素，其配電容量至少應(yīng)當(dāng)在400kva以上)。

若采用本發(fā)明技術(shù)方案中的組合式直流供電系統(tǒng)，加上設(shè)置的配電容量的部分余量，其只需要配置150kva以?xún)?nèi)即可。因?yàn)槌^(guò)120kw的用電時(shí)間不超過(guò)6小時(shí)，因此蓄電池b6的放電時(shí)間不超過(guò)6小時(shí)，且充電時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)12小時(shí)。

本發(fā)明技術(shù)方案中，由于節(jié)省了分布式電源的逆變環(huán)節(jié)，可以有效減少因逆變效率以及用電設(shè)備或者電器的開(kāi)關(guān)電源的效率和功率因數(shù)導(dǎo)致的損耗。

并且，由于直流供電的供電能力強(qiáng)于交流供電2-3倍，直流供電同時(shí)具有高穩(wěn)定性、無(wú)干擾、無(wú)頻率穩(wěn)定以及交流容性電流電抗補(bǔ)償?shù)纫蛩?，并且其相?duì)于交流供電具有智能化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與調(diào)控更方便和精確、響應(yīng)更快、恢復(fù)時(shí)間更短、獨(dú)立保護(hù)以及穩(wěn)定可靠等優(yōu)勢(shì)，可以降低用電設(shè)備的故障率，減少用工及維護(hù)維修的成本。

以上所述僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的實(shí)施方式及保護(hù)范圍，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，應(yīng)當(dāng)能夠意識(shí)到凡運(yùn)用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及圖示內(nèi)容所作出的等同替換和顯而易見(jiàn)的變化所得到的方案，均應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。