專利名稱：一種光伏離并網(wǎng)及儲(chǔ)能混合供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏供電領(lǐng)域，特別涉及一種家用的小型光伏離并網(wǎng)及儲(chǔ)能混合供電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前市面上面向家庭單元的光伏供電產(chǎn)品主要有兩種形式:(一)并網(wǎng)供電:光伏供電源產(chǎn)生的電能經(jīng)過(guò)并網(wǎng)逆變器與市網(wǎng)融合共同為負(fù)載供電；(二)離網(wǎng)供電:光伏供電源產(chǎn)生的電能與市網(wǎng)隔離獨(dú)立為負(fù)載供電。無(wú)論是并網(wǎng)還是離網(wǎng)，都需要配置一定容量的儲(chǔ)能，以保證供電質(zhì)量，并且確保充分利用光伏產(chǎn)生的電能。并網(wǎng)供電的特點(diǎn)在于，光伏電能與市網(wǎng)接入同一母線，同時(shí)為負(fù)載供電。如果光伏電能超過(guò)負(fù)載功率，多于的光伏電能反向饋網(wǎng)；如果光伏電能不能滿足負(fù)載功率，市網(wǎng)并流補(bǔ)充。因此并網(wǎng)供電模式的優(yōu)點(diǎn)在于，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的約束條件少，靈活性大。但其主要缺點(diǎn)是:在光伏并網(wǎng)供電模式下，并網(wǎng)逆變器是基于市網(wǎng)電壓確定其輸出電壓幅值和相位的，即光伏供電受制于市網(wǎng)的供電狀態(tài)，一旦市網(wǎng)掉電，并網(wǎng)逆變器就失去了參照基準(zhǔn)，因此光伏并網(wǎng)供電不能在孤島模式下運(yùn)行。并且當(dāng)市網(wǎng)掉電時(shí)，要求并網(wǎng)逆變器具有實(shí)時(shí)檢測(cè)能力，并且即時(shí)停止工作，以避免光伏供電源產(chǎn)生的電流饋至市網(wǎng)，即要求具有防孤島效應(yīng)。離網(wǎng)供電的優(yōu)點(diǎn)是，離網(wǎng)逆變器可自主提供輸出電壓基準(zhǔn)，不受制于市網(wǎng)的供電狀態(tài)，即能在孤島模式下運(yùn)行。但其主要缺點(diǎn)是:系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各環(huán)節(jié)的匹配要求高，應(yīng)對(duì)負(fù)載變化的靈活性差。因此，需要一種既可以在孤島模式下運(yùn)行，又能夠并網(wǎng)運(yùn)行的光伏混合供電系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一，特別是提出一種既可以在孤島模式下運(yùn)行，又能夠并網(wǎng)運(yùn)行的光伏離并網(wǎng)及儲(chǔ)能混合供電系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種光伏離并網(wǎng)及儲(chǔ)能混合供電系統(tǒng)，包括:市網(wǎng)、光伏供電源、光伏雙模逆變器、儲(chǔ)能電池、儲(chǔ)能雙向雙模逆變器、用戶負(fù)載和吸收負(fù)載。其中:所述市網(wǎng)用于對(duì)所述用戶負(fù)載供電，對(duì)所述儲(chǔ)能電池充電，以及承載所述光伏供電源的饋網(wǎng)電能；所述光伏供電源和所述光伏雙模逆變器連接之后，用于對(duì)所述用戶負(fù)載供電，對(duì)所述儲(chǔ)能電池充電，以及向所述市網(wǎng)饋電，其中，所述光伏雙模逆變器用于跟隨所述市網(wǎng)電壓或者自整定輸出電壓；所述儲(chǔ)能電池和所述儲(chǔ)能雙向雙模逆變器連接之后，用于存儲(chǔ)來(lái)自光伏供電源或者市電的電能，以及對(duì)所述用戶負(fù)載供電，其中，所述儲(chǔ)能雙向雙模逆變器逆變輸出電壓跟隨所述市網(wǎng)電壓或者自整定輸出電壓對(duì)所述用戶負(fù)載供電，所述儲(chǔ)能雙向雙模逆變器工作于整流方向以控制所述儲(chǔ)能電池的充電；所述吸收負(fù)載和所述光伏供電源連接，用于消耗所述光伏供電源對(duì)所述用戶負(fù)載供電以及對(duì)所述儲(chǔ)能電池充電之后剩余的電能。在本發(fā)明實(shí)施例中，所述光伏離并網(wǎng)及儲(chǔ)能混合供電系統(tǒng)可以在光伏并網(wǎng)及帶載，光伏并網(wǎng)、帶載、充電及饋網(wǎng)，光伏并網(wǎng)、帶載、饋網(wǎng)及充電，儲(chǔ)能電池并網(wǎng)及帶載，市網(wǎng)帶載，市網(wǎng)帶載及充電，光伏離網(wǎng)、儲(chǔ)能電池并網(wǎng)及帶載，光伏離網(wǎng)、帶載、充電及吸收，儲(chǔ)能電池離網(wǎng)帶載九種模式下工作。其中，本發(fā)明實(shí)施例中所述帶載是指為負(fù)載供電。對(duì)于光伏并網(wǎng)及帶載模式，當(dāng)所述用戶負(fù)載功率小于所述光伏供電源的功率且所述儲(chǔ)能電池經(jīng)判斷無(wú)需充電時(shí)，所述光伏供電源獨(dú)立為所述用戶負(fù)載供電，同時(shí)剩余電能饋至所述市網(wǎng)，以保證所述用戶負(fù)載最大限度的利用光伏電源產(chǎn)生的電能，亦即盡可能少地消耗所述市網(wǎng)的電能。其中所述光伏雙模逆變器輸出電壓跟隨所述市網(wǎng)電壓，所述儲(chǔ)能雙向雙模逆變器處于截止?fàn)顟B(tài)。對(duì)于光伏并網(wǎng)、帶載、充電及饋網(wǎng)模式，當(dāng)所述用戶負(fù)載功率小于所述光伏供電源的功率且所述儲(chǔ)能電池經(jīng)判斷需優(yōu)先充電時(shí)，所述光伏供電源獨(dú)立為所述用戶負(fù)載供電以及為所述儲(chǔ)能電池充電，然后剩余電能饋至所述市網(wǎng)，以保證所述用戶負(fù)載最大限度的利用光伏電源產(chǎn)生的電能，亦即盡可能少地消耗所述市網(wǎng)的電能。其中所述光伏雙模逆變器輸出電壓跟隨所述市網(wǎng)電壓，所述儲(chǔ)能雙向雙模逆變器處于整流方向充電狀態(tài)。對(duì)于光伏并網(wǎng)、帶載、饋網(wǎng)及充電模式，當(dāng)所述用戶負(fù)載功率小于所述光伏供電源的功率且所述市網(wǎng)經(jīng)判斷需優(yōu)先饋電時(shí)，所述光伏供電源獨(dú)立為所述用戶負(fù)載供電以及向所述市網(wǎng)饋電，然后剩余電能為所述儲(chǔ)能電池充電，其中所述光伏雙模逆變器跟隨所述市網(wǎng)電壓輸出電壓，所述儲(chǔ)能雙向雙模逆變器處于整流充電狀態(tài)。對(duì)于儲(chǔ)能電池并網(wǎng)及帶載模式，當(dāng)所述光伏供電源截止供電，所述市網(wǎng)有電，且所述儲(chǔ)能電池經(jīng)判斷允許放電時(shí)，所述儲(chǔ)能電池獨(dú)立為所述用戶負(fù)載供電，同時(shí)將其存儲(chǔ)的部分電能向所述市網(wǎng)饋電，其中所述儲(chǔ)能雙向雙模逆變器處于逆變放電狀態(tài)，輸出電壓跟隨市網(wǎng)電壓，所述光伏雙模逆變器處于截止?fàn)顟B(tài)。對(duì)于市網(wǎng)帶載模式，當(dāng)所述光伏供電源截止供電，市網(wǎng)有電，且所述儲(chǔ)能電池經(jīng)判斷不允許放電時(shí)，所述市網(wǎng)獨(dú)立為所述用戶負(fù)載供電，其中所述光伏雙模逆變器和儲(chǔ)能雙模雙向逆變器處于截止?fàn)顟B(tài)。對(duì)于市網(wǎng)帶載及充電模式，當(dāng)所述光伏供電源截止供電，市網(wǎng)有電，且所述儲(chǔ)能電池經(jīng)判斷需要充電時(shí)，所述市網(wǎng)獨(dú)立為所述用戶負(fù)載供電以及為所述儲(chǔ)能電池充電，其中所述儲(chǔ)能雙向雙模逆變器工作于整流方向充電狀態(tài)，所述光伏雙模逆變器處于截止?fàn)顟B(tài)。對(duì)于光伏離網(wǎng)、儲(chǔ)能電池并網(wǎng)及帶載模式，當(dāng)所述光伏供電源可以供電，所述市網(wǎng)斷電，所述用戶負(fù)載功率大于所述光伏供電源功率，且所述儲(chǔ)能電池經(jīng)判斷允許放電時(shí)，所述光伏供電源與儲(chǔ)能電池并網(wǎng)共同為所述用戶負(fù)載供電，其中所述光伏雙模逆變器自整定交流輸出電壓，所述儲(chǔ)能雙向雙模逆變器處于逆變方向放電狀態(tài)，輸出電壓跟隨所述光伏雙模逆變器的輸出電壓。對(duì)于光伏離網(wǎng)、帶載、充電及吸收模式，當(dāng)所述光伏供電源可以供電，所述市網(wǎng)斷電，所述用戶負(fù)載功率小于所述光伏供電源功率，且所述儲(chǔ)能電池經(jīng)判斷需要充電時(shí)，所述光伏供電源單獨(dú)為所述用戶負(fù)載供電，剩余電能優(yōu)先為所述儲(chǔ)能電池充電，然后還有剩余電能由所述吸收負(fù)載吸收，其中所述光伏雙模逆變器自整定交流輸出電壓，所述儲(chǔ)能雙模雙向逆變器處于整流方向充電狀態(tài)。對(duì)于儲(chǔ)能電池離網(wǎng)帶載模式，當(dāng)所述光伏供電源截止供電，所述市網(wǎng)斷電，所述儲(chǔ)能電池經(jīng)判斷可以放電時(shí)，由所述儲(chǔ)能電池獨(dú)立為所述用戶負(fù)載供電，其中所述光伏雙模逆變器處于截止?fàn)顟B(tài)，所述儲(chǔ)能雙模雙向逆變器處于逆變方向放電狀態(tài)，自整定輸出電壓。在本發(fā)明實(shí)施例中，所述光伏離并網(wǎng)及儲(chǔ)能混合供電系統(tǒng)還包括中央控制器，所述中央控制器與所述供電系統(tǒng)的上述各個(gè)組成部件建立通訊，實(shí)時(shí)采集所述各個(gè)組成部件的狀態(tài)信號(hào)，并依據(jù)實(shí)時(shí)狀態(tài)信息判斷并控制所述供電系統(tǒng)的當(dāng)前工作模式，即通過(guò)對(duì)所述供電系統(tǒng)各組成部件的當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行判斷，從而確定并控制所述供電系統(tǒng)運(yùn)行于恰當(dāng)?shù)墓ぷ髂Ｊ?。本發(fā)明提供一種適合家用的光伏離并網(wǎng)及儲(chǔ)能混合供電系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)置并網(wǎng)時(shí)具有跟蹤市網(wǎng)電壓能力，離網(wǎng)時(shí)具有自整定輸出電壓能力的光伏雙模逆變器和儲(chǔ)能雙向雙模逆變器，將光伏離網(wǎng)和并網(wǎng)供電整合在同一供電系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)光伏離網(wǎng)和并網(wǎng)供電的優(yōu)逆勢(shì)互補(bǔ)，有利于光伏供電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的光伏離并網(wǎng)及儲(chǔ)能混合供電系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的光伏雙模逆變器的電氣原理圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例的儲(chǔ)能雙向雙模逆變器的電氣原理圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例的光伏并網(wǎng)及帶載模式的系統(tǒng)示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例的光伏并網(wǎng)、帶載、充電及饋網(wǎng)模式的系統(tǒng)示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例的光伏并網(wǎng)、帶載、饋網(wǎng)及充電模式的系統(tǒng)示意圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例的儲(chǔ)能電池并網(wǎng)及帶載模式的系統(tǒng)示意圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例的市網(wǎng)帶載模式的系統(tǒng)示意圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例的市網(wǎng)帶載及充電模式的系統(tǒng)示意圖；圖10為本發(fā)明實(shí)施例的光伏離網(wǎng)、儲(chǔ)能電池并網(wǎng)及帶載模式的系統(tǒng)示意圖；圖11為本發(fā)明實(shí)施例的光伏離網(wǎng)、帶載、充電及吸收模式的系統(tǒng)示意圖；圖12為本發(fā)明實(shí)施例的儲(chǔ)能電池離網(wǎng)供電模式的系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的光伏離并網(wǎng)及儲(chǔ)能混合供電系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的光伏離并網(wǎng)及儲(chǔ)能混合供電系統(tǒng)包括:市網(wǎng)100、光伏供電源200、光伏雙模逆變器300、儲(chǔ)能電池400、儲(chǔ)能雙向雙模逆變器500、用戶負(fù)載600和吸收負(fù)載700。該混合供電系統(tǒng)包括三條供電支路:市電支路、光伏支路和儲(chǔ)能支路，以及兩條負(fù)載支路:用戶負(fù)載支路和吸收負(fù)載支路，所有五條支路通過(guò)電氣開(kāi)關(guān)(例如電氣開(kāi)關(guān)K1、K2、K3、K4和K5)分別與AC (交流)總線連通。其中，市電支路包括市網(wǎng)100，市網(wǎng)100用于對(duì)用戶負(fù)載600供電以及對(duì)儲(chǔ)能電池400充放電。在本發(fā)明實(shí)施例中，市電支路還必要包括與市網(wǎng)100串聯(lián)的電表800(例如四象限電表800)用以實(shí)時(shí)檢測(cè)顯示并記錄市網(wǎng)供電、并網(wǎng)饋電狀態(tài)和數(shù)據(jù)；市電支路和AC總線之間包括開(kāi)關(guān)Kl用于控制市網(wǎng)100與AC總線的離并網(wǎng)。光伏支路包括光伏供電源200和光伏雙模逆變器300。光伏供電源200可以是任何太陽(yáng)能供電源，例如光伏電池陣列。光伏供電源200和光伏雙模逆變器300連接之后，再連接至AC總線，并可經(jīng)由負(fù)載支路、儲(chǔ)能支路和市電支路，對(duì)用戶負(fù)載600供電、對(duì)儲(chǔ)能電池400充電以及向市網(wǎng)100饋電。其中，光伏雙模逆變器300用于跟隨市網(wǎng)100的電壓或者自整定輸出交流電壓。在本發(fā)明實(shí)施例中，光伏供電源200與光伏雙模逆變器300連接之后,還可以串聯(lián)電表900 (例如PV電表900)以實(shí)時(shí)檢測(cè)顯示及記錄光伏供電源的供電狀態(tài)和數(shù)據(jù)。儲(chǔ)能支路包括儲(chǔ)能電池400和儲(chǔ)能雙向雙模逆變器500。儲(chǔ)能電池400和儲(chǔ)能雙向雙模逆變器500連接之后，再連接至AC總線，可經(jīng)由市電支路、光伏支路和負(fù)載支路，由市網(wǎng)100和/或光伏供電源200為其充電，向市網(wǎng)100饋電，以及為用戶負(fù)載600供電。其中，儲(chǔ)能雙向雙模逆變器500用于跟隨市網(wǎng)100的電壓或者跟隨光伏雙模逆變300的離網(wǎng)交流輸出電壓或者自整定離網(wǎng)輸出交流電壓向用戶負(fù)載600供電，此時(shí)儲(chǔ)能雙向雙模逆變器500處于直流輸入交流輸出狀態(tài)，即工作在逆變方向；儲(chǔ)能雙向雙模逆變器500還具有交流輸入直流輸出狀態(tài)，即整流方向，其整流狀態(tài)下的直流輸出用于控制儲(chǔ)能電池400的充電。儲(chǔ)能支路和AC總線之間包括開(kāi)關(guān)K4用于控制儲(chǔ)能電池400的離并網(wǎng)。用戶負(fù)載支路和吸收負(fù)載支路分別包括用戶負(fù)載600和吸收負(fù)載700。用戶負(fù)載600是整個(gè)供電系統(tǒng)的服務(wù)對(duì)象，系統(tǒng)的供電支路:市電支路、光伏支路以及儲(chǔ)能支路都是為了滿足用戶負(fù)載600的供電需求而設(shè)計(jì)的。吸收負(fù)載700是當(dāng)光伏離網(wǎng)供電且用戶負(fù)載600和儲(chǔ)能電池400均不再能吸納光伏供電源200所產(chǎn)生的電能時(shí)吸收剩余電量的裝置。在本發(fā)明實(shí)施例中，用戶負(fù)載600和吸收負(fù)載700分別與AC總線連接，用戶負(fù)載600和吸收負(fù)載700與AC總線之間的通斷分別由電氣開(kāi)關(guān)K3和K5來(lái)控制。兩種負(fù)載都附之各自的負(fù)載控制電路，以增加系統(tǒng)工作的自由度，更加有利于系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。本發(fā)明實(shí)施例的光伏離并網(wǎng)及儲(chǔ)能混合供電系統(tǒng)還包括中央控制器(圖1未示出)，該中央控制器與該供電系統(tǒng)的上述各個(gè)組成部件建立通訊，實(shí)時(shí)采集所述各個(gè)組成部件的狀態(tài)信號(hào)，并依據(jù)實(shí)時(shí)狀態(tài)信息判斷并控制該供電系統(tǒng)的當(dāng)前工作模式。也就是說(shuō)，中央控制器通過(guò)對(duì)供電系統(tǒng)的市網(wǎng)100、光伏供電源200、光伏雙模逆變器300、儲(chǔ)能電池400、儲(chǔ)能雙向變流器500、用戶負(fù)載600各個(gè)部件的當(dāng)前狀態(tài)信息進(jìn)行采集，進(jìn)而作出判斷并向相應(yīng)的組成部件發(fā)出指令，從而控制所述供電系統(tǒng)工作于恰當(dāng)?shù)墓ぷ髂Ｊ?。需說(shuō)明的是，本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中所謂“經(jīng)判斷”或“經(jīng)系統(tǒng)判斷”等類似語(yǔ)句，若無(wú)特殊說(shuō)明，均表示由中央控制器做出判斷。
要實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的既可以在離網(wǎng)模式下運(yùn)行，又能夠并網(wǎng)運(yùn)行的光伏離并網(wǎng)及儲(chǔ)能混合供電系統(tǒng)，要求系統(tǒng)中的兩種逆變器(光伏雙模逆變器300和儲(chǔ)能雙向雙模逆變器500)的控制電路能夠工作在并網(wǎng)和離網(wǎng)兩種控制模式下，具有在并網(wǎng)時(shí)具有跟蹤市網(wǎng)電壓或AC總線基準(zhǔn)交流電壓(在本系統(tǒng)光伏雙模逆變器300工作于離網(wǎng)模式，其自整定的交流輸出電壓可作為基準(zhǔn)電壓)的能力，以及離網(wǎng)時(shí)具有自整定輸出電壓的能力。圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例的光伏雙模逆變器300的電氣原理圖，光伏雙模逆變器300包括單相/三相逆變器(主功率回路)301，采樣電路302，以及控制計(jì)算電路303。逆變器功率電路拓?fù)涓鶕?jù)交流輸出可以分為單相和三相兩類，本實(shí)施例選用其中任意一類；光伏逆變器根據(jù)控制模式可以分為離網(wǎng)和并網(wǎng)兩種，本實(shí)施例所述的雙模逆變器就是指光伏逆變器的控制電路可以實(shí)現(xiàn)離網(wǎng)和并網(wǎng)兩種控制模式，由控制計(jì)算電路303整合實(shí)現(xiàn)兩種控制模式并能根據(jù)工作模態(tài)互相切換；采樣電路302用于采集光伏雙模逆變器300的輸出和輸入電壓和電流，以及相關(guān)狀態(tài)參數(shù)的電路。圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例的儲(chǔ)能雙向雙模逆變器500的電氣原理圖，包括單相/三相雙向逆變器(主功率回路)501，采樣電路502，以及控制計(jì)算電路503。雙向逆變器意指:主功率回路既可以直流輸入交流輸出(逆變方向)，亦可以交流輸入直流輸出(整流方向)；控制計(jì)算電路503除了實(shí)現(xiàn)離網(wǎng)和并網(wǎng)雙?？刂仆?，還要求實(shí)現(xiàn)單相或三相整流控制；采樣電路用于采集雙向逆變器系統(tǒng)的交直流輸入輸出電壓和電流，以及相關(guān)狀態(tài)參數(shù)。下面結(jié)合附圖4-12描述本發(fā)明實(shí)施例的光伏離并網(wǎng)及儲(chǔ)能混合供電系統(tǒng)的各種工作模式。圖4所示為光伏并網(wǎng)及帶載模式的系統(tǒng)示意圖。參考圖1，K1、K2和K3閉合，K4和Κ5斷開(kāi)。參考圖4，光伏供電源200、市網(wǎng)100以及用戶負(fù)載600分別與AC總線連通，儲(chǔ)能支路和吸收負(fù)載700與之處于斷開(kāi)狀態(tài)。此時(shí)用戶負(fù)載600的功率小于光伏供電源200所能提供的功率且儲(chǔ)能電池400經(jīng)判斷無(wú)需充電，由光伏供電源200獨(dú)立為用戶負(fù)載600供電，同時(shí)光伏供電源200的剩余電能饋至市網(wǎng)100，以保證用戶負(fù)載600最大限度的利用光伏電源產(chǎn)生的電能，亦即盡可能少地消耗市網(wǎng)100的電能。其中光伏雙模逆變器300輸出交流電壓跟隨市網(wǎng)100的電壓，此時(shí)儲(chǔ)能雙模雙向逆變器500處于截止?fàn)顟B(tài)。需指出的是，在本發(fā)明各實(shí)施例中，判斷儲(chǔ)能電池400處于需要充電、放電或者優(yōu)先充電狀態(tài)，可以由系統(tǒng)中央控制器判斷，并由儲(chǔ)能雙模雙向逆變器500的控制計(jì)算電路503實(shí)現(xiàn)。圖5所示為光伏并網(wǎng)、帶載、充電及饋網(wǎng)模式的系統(tǒng)示意圖。參考圖1，Κ1、Κ2、Κ3和Κ4閉合，Κ5斷開(kāi)。參考圖5，光伏供電源200、市網(wǎng)100、用戶負(fù)載600以及儲(chǔ)能電池400分別與AC總線連通，吸收負(fù)載700與之處于斷開(kāi)狀態(tài)。此時(shí)用戶負(fù)載600的功率小于光伏供電源200所能提供的功率，且儲(chǔ)能電池400經(jīng)判斷需優(yōu)先充電時(shí)，光伏供電源200獨(dú)立為用戶負(fù)載600供電，富余電量?jī)?yōu)先為儲(chǔ)能電池400充電，若還剩余有電量向市網(wǎng)100饋電。這樣可以保證所述用戶負(fù)載最大限度的利用光伏電源產(chǎn)生的電能，亦即盡可能少地消耗所述市網(wǎng)的電能。此時(shí)，光伏雙模逆變器300的交流輸出電壓跟蹤市網(wǎng)100的電壓，并且，儲(chǔ)能雙向雙模逆變器500工作于整流方向?yàn)閮?chǔ)能電池400充電。需注意地是，該工作模式下，Kl必須保持閉合，即市電支路處于待用狀態(tài)，為大功率負(fù)載的接入提供備用電能。圖6所示為光伏并網(wǎng)、帶載、饋網(wǎng)及充電模式的系統(tǒng)示意圖。參考圖1，Κ1、Κ2、Κ3和Κ4閉合，Κ5斷開(kāi)。參考圖6，光伏供電源200、市網(wǎng)100、用戶負(fù)載600以及儲(chǔ)能電池400分別與AC總線連通，吸收負(fù)載700與之處于斷開(kāi)狀態(tài)。此時(shí)用戶負(fù)載600的功率小于光伏供電源200所能提供的功率，且中央控制器判斷恰時(shí)向市網(wǎng)饋電，以及儲(chǔ)能電池400經(jīng)判斷可以充電，光伏供電源200單獨(dú)為用戶負(fù)載600供電，富余電量?jī)?yōu)先向市網(wǎng)100饋電，若還剩余有電量則為儲(chǔ)能電池400充電。此時(shí)，光伏雙模逆變器300交流輸出電壓跟蹤市網(wǎng)100的電壓，并且，儲(chǔ)能雙向雙模逆變器500處于待機(jī)狀態(tài)，工作方式為整流方向并預(yù)備為儲(chǔ)能電池400充電。圖7所示為儲(chǔ)能電池并網(wǎng)及帶載模式的系統(tǒng)示意圖。參考圖1,K1、K3和K4閉合，Κ2和Κ5斷開(kāi)。參考圖7，市網(wǎng)100、用戶負(fù)載600以及儲(chǔ)能電池400與AC總線連通，光伏支路和吸收負(fù)載700與之處于斷開(kāi)狀態(tài)。此時(shí)光伏供電源200截止供電，且系統(tǒng)判斷恰時(shí)向市網(wǎng)饋電，并且儲(chǔ)能電池有足夠電量為用戶負(fù)載供電和向市網(wǎng)饋電，由儲(chǔ)能雙向雙模逆變器500控制儲(chǔ)能電池400放電為用戶負(fù)載600供電并將其存儲(chǔ)的部分電能向市網(wǎng)100饋電。此時(shí)，光伏雙模逆變器300處于截止?fàn)顟B(tài)，儲(chǔ)能雙向雙模逆變器500工作于逆變方向放電狀態(tài)，其交流輸出電壓跟隨市網(wǎng)電壓。圖8所示為市網(wǎng)帶載模式的系統(tǒng)示意圖。參考圖1，Κ1和Κ3閉合，Κ2、Κ4和Κ5斷開(kāi)。參考圖8，市網(wǎng)100，用戶負(fù)載600與AC總線連通，光伏支路、儲(chǔ)能支路和吸收負(fù)載700與之處于斷開(kāi)狀態(tài)。此時(shí)光伏供電源200截止供電，且儲(chǔ)能電池400經(jīng)判斷不允許放電，由市網(wǎng)100獨(dú)立為用戶負(fù)載600供電。此時(shí)，光伏雙模逆變器300和儲(chǔ)能雙向雙模逆變器500均處于截止?fàn)顟B(tài)。圖9所示為市網(wǎng)帶載及充電模式的系統(tǒng)示意圖。參考圖1，KU Κ3和Κ4閉合，Κ2和Κ5斷開(kāi)。參考圖9，市網(wǎng)100、用戶負(fù)載600以及儲(chǔ)能電池400與AC總線連通，光伏支路和吸收負(fù)載700與之處于斷開(kāi)狀態(tài)。此時(shí)光伏供電源200截止供電，且儲(chǔ)能電池400經(jīng)判斷需要充電，由市網(wǎng)100獨(dú)立為用戶負(fù)載600供電。此時(shí)，儲(chǔ)能雙向雙模逆變器500工作于整流方向充電狀態(tài)，光伏雙模逆變器300處于截止?fàn)顟B(tài)。圖10所示為光伏離網(wǎng)、儲(chǔ)能電池并網(wǎng)及帶載模式的系統(tǒng)示意圖。參考圖1，Κ2、Κ3和Κ4閉合，Kl和Κ5斷開(kāi)。參考圖10，光伏供電源200、用戶負(fù)載600、儲(chǔ)能電池400與AC總線連通，市電支路和吸收負(fù)載700與之處于斷開(kāi)狀態(tài)。此時(shí)市網(wǎng)100斷電，用戶負(fù)載600功率大于光伏供電源200功率，且儲(chǔ)能電池400經(jīng)判斷允許放電；由光伏供電源200和儲(chǔ)能電池400共同為用戶負(fù)載600供電。此時(shí)，光伏雙模逆變器300工作于離網(wǎng)狀態(tài)自整定輸出交流電壓，儲(chǔ)能雙向雙模逆變器500工作于并網(wǎng)逆變方向放電模式，其交流輸出電壓跟隨光伏雙模逆變器300的輸出電壓。圖11所示為光伏離網(wǎng)、帶載、充電及吸收模式的系統(tǒng)示意圖。參考圖1,Κ2、Κ3、Κ4和Κ5閉合，Kl斷開(kāi)。參考圖11，光伏供電源200、用戶負(fù)載600、儲(chǔ)能電池500與AC總線連通，市電支路與之處于斷開(kāi)狀態(tài)。此時(shí)市網(wǎng)100斷電，用戶負(fù)載600功率小于光伏供電源200功率，且儲(chǔ)能電池400經(jīng)判斷可以充電；由光伏供電源200獨(dú)立為用戶負(fù)載600供電，富余電量?jī)?yōu)先為儲(chǔ)能電池400充電，若是還剩余有電量由吸收負(fù)載700吸收。此時(shí)，光伏雙模逆變器300工作于離網(wǎng)狀態(tài)自整定輸出交流電壓，儲(chǔ)能雙向雙模逆變器500處于整流方向充電狀態(tài)。圖12所示為儲(chǔ)能電池離網(wǎng)供電模式的系統(tǒng)示意圖。參考圖1，Κ3和Κ4閉合，KUΚ2和Κ5斷開(kāi)。參考圖12，用戶負(fù)載600和儲(chǔ)能電池400與AC總線連通，市電支路、光伏支路和吸收負(fù)載700與之處于斷開(kāi)狀態(tài)。此時(shí)市網(wǎng)100斷電，光伏供電源200截止供電，且儲(chǔ)能電池400經(jīng)判斷可以放電；由儲(chǔ)能電池400獨(dú)立為用戶負(fù)載600供電。此時(shí)，光伏雙模逆變器300處于截止?fàn)顟B(tài)，儲(chǔ)能雙向雙模逆變器500工作于離網(wǎng)逆變方向，自整定交流輸出電壓并控制儲(chǔ)能電池400的放電。本發(fā)明提供一種適合家用的光伏離并網(wǎng)及儲(chǔ)能混合供電系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)置并網(wǎng)時(shí)具有跟蹤市網(wǎng)電壓能力，離網(wǎng)時(shí)具有自整定輸出電壓能力的光伏雙模逆變器和儲(chǔ)能雙向雙模逆變器，將光伏離網(wǎng)供電和并網(wǎng)供電整合在同一供電系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)光伏離網(wǎng)和并網(wǎng)供電的優(yōu)逆勢(shì)互補(bǔ)，有利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
1.一種光伏離并網(wǎng)及儲(chǔ)能混合供電系統(tǒng)，其特征在于，包括:市網(wǎng)、光伏供電源、光伏雙模逆變器、儲(chǔ)能電池、儲(chǔ)能雙向雙模逆變器、用戶負(fù)載和吸收負(fù)載，其中: 所述市網(wǎng)用于對(duì)所述用戶負(fù)載供電，對(duì)所述儲(chǔ)能電池充電，以及承載所述光伏供電源的饋網(wǎng)電能； 所述光伏供電源和所述光伏雙模逆變器連接之后，用于對(duì)所述用戶負(fù)載供電，對(duì)所述儲(chǔ)能電池充電，以及向所述市網(wǎng)饋電，其中，所述光伏雙模逆變器用于跟隨所述市網(wǎng)電壓或者自整定輸出電壓； 所述儲(chǔ)能電池和所述儲(chǔ)能雙向雙模逆變器連接之后，用于對(duì)所述用戶負(fù)載供電，其中，所述儲(chǔ)能雙向雙模逆變器跟隨所述市網(wǎng)電壓或者所述光伏雙模逆變器的輸出電壓或者自整定輸出電壓對(duì)所述用戶負(fù)載供電，所述儲(chǔ)能雙向雙模逆變器工作于整流方向以控制所述儲(chǔ)能電池的充電； 所述吸收負(fù)載和所述光伏供電源連接，用于消耗所述光伏供電源對(duì)所述用戶負(fù)載供電以及對(duì)所述儲(chǔ)能電池充電之后剩余的電能。
2.如權(quán)利要求1所述的光伏離并網(wǎng)及儲(chǔ)能混合供電系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏離并網(wǎng)及儲(chǔ)能混合供電系統(tǒng)在光伏并網(wǎng)及帶載，光伏并網(wǎng)、帶載、充電及饋網(wǎng)，光伏并網(wǎng)、帶載、饋網(wǎng)及充電，儲(chǔ)能電池并網(wǎng)及帶載，市網(wǎng)帶載，市網(wǎng)帶載及充電，光伏離網(wǎng)、儲(chǔ)能電池并網(wǎng)及帶載，光伏離網(wǎng)、帶載、充電及吸收，儲(chǔ)能電池離網(wǎng)帶載九種模式下工作。
3.如權(quán)利要求2所述的光伏離并網(wǎng)及儲(chǔ)能混合供電系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏并網(wǎng)及帶載模式包括: 當(dāng)所述用戶負(fù)載功率小于所述光伏供電源的功率且所述儲(chǔ)能電池經(jīng)判斷無(wú)需充電時(shí)，所述光伏供電源獨(dú)立為所述用戶負(fù)載供電，同時(shí)剩余電能饋至所述市網(wǎng)，其中所述光伏雙模逆變器輸出電壓跟隨所 述市網(wǎng)電壓，所述儲(chǔ)能雙模雙向逆變器處于截止?fàn)顟B(tài)。
4.如權(quán)利要求2所述的光伏離并網(wǎng)及儲(chǔ)能混合供電系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏并網(wǎng)、帶載、充電及饋網(wǎng)模式包括: 當(dāng)所述用戶負(fù)載功率小于所述光伏供電源的功率且所述儲(chǔ)能電池經(jīng)判斷需優(yōu)先充電時(shí)，所述光伏供電源獨(dú)立為所述用戶負(fù)載供電以及為所述儲(chǔ)能電池充電，然后剩余電能饋至所述市網(wǎng)，其中所述光伏雙模逆變器輸出電壓跟隨所述市網(wǎng)電壓，所述儲(chǔ)能雙模雙向逆變器處于整流充電狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求2所述的光伏離并網(wǎng)及儲(chǔ)能混合供電系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏并網(wǎng)、帶載及饋網(wǎng)及充電模式包括: 當(dāng)所述用戶負(fù)載功率小于所述光伏供電源的功率且所述市網(wǎng)經(jīng)判斷需優(yōu)先饋電時(shí)，所述光伏供電源獨(dú)立為所述用戶負(fù)載供電以及向所述市網(wǎng)饋電，然后剩余電能為所述儲(chǔ)能電池充電，其中所述光伏雙模逆變器輸出電壓跟隨所述市網(wǎng)電壓，所述儲(chǔ)能雙模雙向逆變器處于整流充電狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求2所述的光伏離并網(wǎng)及儲(chǔ)能混合供電系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)能電池并網(wǎng)及帶載模式包括: 當(dāng)所述光伏供電源截止供電，所述市網(wǎng)有電，且所述儲(chǔ)能電池經(jīng)判斷允許放電時(shí)，所述儲(chǔ)能電池獨(dú)立為所述用戶負(fù)載供電，同時(shí)將其存儲(chǔ)的部分電能向所述市網(wǎng)饋電，其中所述儲(chǔ)能雙模雙向逆變器處于逆變放電狀態(tài)，輸出電壓跟隨市網(wǎng)電壓，所述光伏雙模逆變器處于截止?fàn)顟B(tài)。
7.如權(quán)利要求2所述的光伏離并網(wǎng)及儲(chǔ)能混合供電系統(tǒng)，其特征在于，所述市網(wǎng)帶載模式包括: 當(dāng)所述光伏供電源截止供電，市網(wǎng)有電，且所述儲(chǔ)能電池經(jīng)判斷不允許放電時(shí)，所述市網(wǎng)獨(dú)立為所述用戶負(fù)載供電，其中所述光伏雙模逆變器和儲(chǔ)能雙模雙向逆變器均處于截止?fàn)顟B(tài)。
8.如權(quán)利要求2所述的光伏離并網(wǎng)及儲(chǔ)能混合供電系統(tǒng)，其特征在于，所述市網(wǎng)帶載及充電模式包括: 當(dāng)所述光伏供電源截止供電，市網(wǎng)有電，且所述儲(chǔ)能電池經(jīng)判斷允許充電時(shí)，所述市網(wǎng)獨(dú)立為所述用戶負(fù)載供電以及為所述儲(chǔ)能電池充電，其中所述儲(chǔ)能雙模雙向逆變器處于整流充電狀態(tài)，所述光伏雙模逆變器處于截止?fàn)顟B(tài)。
9.如權(quán)利要求2所述的光伏離并網(wǎng)及儲(chǔ)能混合供電系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏離網(wǎng)、儲(chǔ)能電池并網(wǎng)及帶載模式 包括: 當(dāng)所述光伏供電源可以供電，所述市網(wǎng)斷電，所述用戶負(fù)載功率大于所述光伏供電源功率，且所述儲(chǔ)能電池經(jīng)判斷允許放電時(shí)，所述光伏供電源與儲(chǔ)能電池并網(wǎng)共同為所述用戶負(fù)載供電，其中所述光伏雙模逆變器自整定輸出電壓，所述儲(chǔ)能雙模雙向逆變器處于逆變放電狀態(tài)，輸出電壓跟隨所述光伏雙模逆變器的輸出電壓。
10.如權(quán)利要求2所述的光伏離并網(wǎng)及儲(chǔ)能混合供電系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏離網(wǎng)、帶載、充電及吸收模式包括: 當(dāng)所述光伏供電源可以供電，所述市網(wǎng)斷電，所述用戶負(fù)載功率小于所述光伏供電源功率，且所述儲(chǔ)能電池經(jīng)判斷需要充電時(shí)，所述光伏供電源單獨(dú)為所述用戶負(fù)載供電，剩余電能優(yōu)先為所述儲(chǔ)能電池充電，還有剩余由所述吸收負(fù)載吸收，其中所述光伏雙模逆變器自整定輸出電壓，所述儲(chǔ)能雙模雙向逆變器處于整流充電狀態(tài)。
11.如權(quán)利要求2所述的光伏離并網(wǎng)及儲(chǔ)能混合供電系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)能電池離網(wǎng)帶載模式包括: 當(dāng)所述光伏供電源截止供電，所述市網(wǎng)斷電，所述儲(chǔ)能電池經(jīng)判斷可以放電時(shí)，由所述儲(chǔ)能電池獨(dú)立為所述用戶負(fù)載供電，其中所述光伏雙模逆變器處于截止?fàn)顟B(tài)，所述儲(chǔ)能雙模雙向逆變器處于逆變放電狀態(tài)，自整定輸出電壓。
12.如權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述的光伏離并網(wǎng)及儲(chǔ)能混合供電系統(tǒng)，其特征在于，還包括中央控制器，所述中央控制器用于監(jiān)控所述供電系統(tǒng)各組成部件的實(shí)時(shí)狀態(tài)，并依據(jù)實(shí)時(shí)狀態(tài)信息判斷并控制所述供電系統(tǒng)的當(dāng)前工作模式。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光伏離并網(wǎng)及儲(chǔ)能混合供電系統(tǒng)，包括市網(wǎng)、光伏供電源、光伏雙模逆變器、儲(chǔ)能電池、儲(chǔ)能雙向雙模逆變器、用戶負(fù)載和吸收負(fù)載。其中，市網(wǎng)用于對(duì)用戶負(fù)載供電，對(duì)儲(chǔ)能電池充電，以及承載光伏饋網(wǎng)的電能；光伏供電源和光伏雙模逆變器連接之后，用于對(duì)用戶負(fù)載供電，光伏并網(wǎng)饋電，以及對(duì)儲(chǔ)能電池充電；儲(chǔ)能電池和儲(chǔ)能雙向雙模逆變器連接之后，用于對(duì)用戶負(fù)載供電，以及儲(chǔ)能并網(wǎng)饋電；吸收負(fù)載和光伏供電源連接，用于消耗光伏供電源對(duì)用戶負(fù)載供電以及對(duì)儲(chǔ)能電池充電之后的剩余功率。該混合供電系統(tǒng)有利于實(shí)現(xiàn)光伏離網(wǎng)和并網(wǎng)供電的優(yōu)逆勢(shì)互補(bǔ)。
文檔編號(hào)H02N6/00GK103138636SQ20111038545
公開(kāi)日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者羅非 申請(qǐng)人:北汽福田汽車股份有限公司