一種光伏電力連網(wǎng)與離網(wǎng)的雙路供電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于新能源電力領(lǐng)域，具體涉及一種光伏電力連網(wǎng)與離網(wǎng)的雙路供電系統(tǒng)。通過獨(dú)到的離網(wǎng)供電內(nèi)部帶載電力路徑，以一種全新的離網(wǎng)光伏供電系統(tǒng)體系構(gòu)造賦予光伏發(fā)電系統(tǒng)全新的工作模式和功效，在光伏不發(fā)電時(shí)段以及光伏電力不穩(wěn)定性和間歇性，不再只靠蓄電池來維持穩(wěn)定的供電，而是利用與市電網(wǎng)的電力互補(bǔ)彌補(bǔ)光伏不發(fā)電時(shí)段的電力供給的空缺與不足，節(jié)省了大量蓄電池投入與消耗。有效克服現(xiàn)有技術(shù)與產(chǎn)品的缺陷，不僅節(jié)省光伏發(fā)電供電系統(tǒng)的投資為光伏電力應(yīng)用開創(chuàng)了可盈利模式與途徑，還實(shí)現(xiàn)了有電地區(qū)具備高性價(jià)比的光伏供電系統(tǒng)，使光伏電力替代市電高峰用電期供電，而在市電谷電期，用戶利用谷價(jià)市電，在為用戶節(jié)省用電成本的同時(shí)，為市電的調(diào)峰做出貢獻(xiàn)。
【專利說明】—種光伏電力連網(wǎng)與離網(wǎng)的雙路供電系統(tǒng)
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明屬于新能源電力領(lǐng)域，具體涉及一種光伏電力連網(wǎng)與離網(wǎng)的雙路供電系 統(tǒng)。
[0003]【背景技術(shù)】
[0004]新能源發(fā)電供電裝置已經(jīng)得到越來越多人的認(rèn)可與應(yīng)用，特別是光電和風(fēng)電得到 各國(guó)政府的重視。由于早期光伏發(fā)電組件價(jià)格很貴，每W達(dá)幾十元人民幣，使發(fā)電供電成本 每度電高達(dá)幾元人民幣(離網(wǎng)系統(tǒng)中每度電的蓄電池成本也要1-2元人民幣)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于市 電價(jià)格，只能用于偏遠(yuǎn)和無電地區(qū)的應(yīng)急和最基本的供電。而如今，光伏組件每W只有幾 (目前5-7)元人民幣，其發(fā)電壽命達(dá)25年，每度電的光伏組件成本只有幾(目前2-3)角人 民幣，但是蓄電池成本變化不大，所以需要減少蓄電池和其他配件的投入，即如果改變離網(wǎng) 光伏系統(tǒng)的構(gòu)成方式或采用連網(wǎng)與離網(wǎng)的雙路供電方式效果會(huì)更好，如此完全有可能使發(fā) 電供電成本降至與市電相當(dāng)市場(chǎng)價(jià)格。
[0005]不過，對(duì)于離網(wǎng)光伏系統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)與產(chǎn)品，由于上述的背景原因，其技術(shù)方案是局 限于為無電地區(qū)與環(huán)境提供電力的單一用途，使得現(xiàn)有離網(wǎng)光伏系統(tǒng)的技術(shù)產(chǎn)品局限于獨(dú) 立發(fā)電供電使用，這樣就使其在光伏不發(fā)電時(shí)段以及為解決光伏電力不穩(wěn)定性和間歇性， 不得不靠蓄電池來維持穩(wěn)定的供電，由于蓄電池造價(jià)高壽命短，使得離網(wǎng)光伏電力系統(tǒng)與 裝置的供電成本依然昂貴，只能用于偏遠(yuǎn)和無電地區(qū)的應(yīng)急和最基本的供電，大大限制了 新能源電力，特別是限制了光伏電力(及風(fēng)電)的推廣與普及。
[0006]對(duì)于采用連網(wǎng)與離網(wǎng)的雙路供電方式來說，為解決光伏電力不穩(wěn)定性和間歇性， 要做到在有電地區(qū)應(yīng)用光伏電力并與市電互補(bǔ)為用戶提供滿足負(fù)載連續(xù)不間斷用電需求， 就要求離網(wǎng)光伏電力系統(tǒng)和市電供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不間斷的相互切換。特別是離網(wǎng)逆變器是 在負(fù)載接入時(shí)開始供電，而且離網(wǎng)逆變器供電時(shí)，從直流輸入到逆變后交流輸出，需要一個(gè) 電力變換處理過程，輸出的電力功率逐漸增加并爬升至額定功率，此過程需要一定的時(shí)間， 對(duì)于大功率需求的切入離網(wǎng)供電系統(tǒng)，不能做到像在線UPS切入市電那樣只需要不到5ms， 而是要高出幾倍的時(shí)間，在許多在線實(shí)時(shí)供電系統(tǒng)中，負(fù)載要求電力切換時(shí)間要與在線UPS 的切換時(shí)間相當(dāng)，小于5ms。這樣就使得離網(wǎng)逆變器在市電供電切換到離網(wǎng)供電方式是不能 滿足切換時(shí)間的需求，導(dǎo)致離網(wǎng)光伏電力系統(tǒng)和市電供電系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)雙路徑雙方向不間 斷的相互切換，也就不能有效實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)連網(wǎng)與離網(wǎng)的雙路供電。因此，在市電供電 切換到離網(wǎng)供電方式，切換時(shí)必須要縮短功率爬升的時(shí)間，現(xiàn)有技術(shù)通過旁路電電力電子 開關(guān)完成離網(wǎng)供電切換到市電供電，由于市電網(wǎng)隨時(shí)能夠滿足負(fù)載用電功率的要求，沒有 功率從小到大的爬升過程，所以在離網(wǎng)光伏電力系統(tǒng)供電切換到市電時(shí)，不存在問題，現(xiàn)有 UPS技術(shù)已實(shí)現(xiàn)類似切換，正是市電可供電功率隨時(shí)可滿足帶載要求，切換時(shí)間只是開關(guān)執(zhí) 行的時(shí)間；但是，從市電切回到離網(wǎng)光伏電力系統(tǒng)供電時(shí)，逆變器要滿足帶載功率的需求就 需要一定的時(shí)間，不能像在線UPS切入市電那樣實(shí)現(xiàn)不間斷的相互切換。
[0007]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決這一缺陷與問題，做到光伏發(fā)電系統(tǒng)連網(wǎng)與離網(wǎng)的雙路供電，使有電地區(qū)能夠?qū)崿F(xiàn)高性價(jià)比，且方便有效的應(yīng)用新能源電力，特別是光伏電力，本發(fā)明提出一種光 伏電力連網(wǎng)與離網(wǎng)的雙路供電系統(tǒng)，其實(shí)施方案為:一種光伏電力連網(wǎng)與離網(wǎng)的雙路供電 系統(tǒng)，包括發(fā)電組件、DC/DC及MPPT、充電、放電及直流調(diào)配電路、蓄電池組A、蓄電池組B、 DC/AC逆變器、電子電控開關(guān)電路A、電子電控開關(guān)電路B、電子電控開關(guān)電路C、電子電控開 關(guān)電路D、AC/DC電路、系統(tǒng)控制器、交流負(fù)載端口、系統(tǒng)總線、系統(tǒng)電源以及市電網(wǎng)組成；其 特征是:
[0009]發(fā)電組件、DC/DC及MPPT、充電、放電及直流調(diào)配電路至蓄電池組A及蓄電池組B 順次連接，構(gòu)成光伏電力充電蓄電路徑；
[0010]發(fā)電組件、DC/DC及MPPT、充電、放電及直流調(diào)配電路、DC/AC逆變器順次連接并通 過電子電控開關(guān)電路C連接交流負(fù)載端,構(gòu)成光伏電力向負(fù)載供電的光伏供電路徑；
[0011]發(fā)電組件、DC/DC及MPPT、充電、放電及直流調(diào)配電路、DC/AC逆變器、電子電控開 關(guān)電路B、AC/DC電路、充電、放電及直流調(diào)配電路、蓄電池組A及蓄電池組B順次相連，構(gòu)成 DC/AC逆變器系統(tǒng)內(nèi)部帶載電力路徑；
[0012]市電網(wǎng)通過電子電控開關(guān)電路D連接交流負(fù)載端構(gòu)成市電向負(fù)載供電的市電供 電路徑；
[0013]市電網(wǎng)、電子電控開關(guān)電路A、AC/DC電路、充電、放電及直流調(diào)配電路至蓄電池組 A或蓄電池組B順次連接，構(gòu)成市電為蓄電池補(bǔ)電充電的市電充電路徑；
[0014]系統(tǒng)電源連接充電、放電及直流調(diào)配電路和系統(tǒng)控制器及通過系統(tǒng)總線與DC/DC 及MPPT、充電、放電及直流調(diào)配電路、DC/AC逆變器、電子電控開關(guān)電路A、電子電控開關(guān)電 路B、電子電控開關(guān)電路C、電子電控開關(guān)電路D、AC/DC電路相連接，構(gòu)成系統(tǒng)電源供電路 徑;
[0015]系統(tǒng)控制器通過系統(tǒng)總線與DC/DC及MPPT、充電、放電及直流調(diào)配電路、DC/AC逆 變器、電子電控開關(guān)電路A、電子電控開關(guān)電路B、電子電控開關(guān)電路C、電子電控開關(guān)電路 D、AC/DC電路相連接，構(gòu)成系統(tǒng)控制與檢測(cè)的信號(hào)鏈路。
[0016]系統(tǒng)控制方法是:通過控制構(gòu)成的電力路徑實(shí)現(xiàn)滿足相應(yīng)供電需求；通過構(gòu)造建 立DC/AC逆變器系統(tǒng)內(nèi)部帶載電力路徑，形成離網(wǎng)逆變器運(yùn)行的必要條件，由系統(tǒng)控制器 調(diào)節(jié)連通DC/AC逆變器系統(tǒng)內(nèi)部帶載電力路徑并使其受控啟動(dòng)，DC/AC逆變器功率提升到 設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)控制器調(diào)節(jié)切換開關(guān)使電子電控開關(guān)電路D關(guān)斷，同時(shí)電子電控開關(guān)電路C 閉合，實(shí)現(xiàn)市電實(shí)時(shí)不間斷切換到系統(tǒng)離網(wǎng)供電方式。
[0017]通過本技術(shù)方案可以通過獨(dú)到的離網(wǎng)供電內(nèi)部帶載電力路徑，以一種全新的離網(wǎng) 光伏供電系統(tǒng)體系構(gòu)造賦予光伏發(fā)電系統(tǒng)全新的工作模式和功效，在光伏不發(fā)電時(shí)段以及 光伏電力不穩(wěn)定性和間歇性，不再只靠蓄電池來維持穩(wěn)定的供電，而是利用與市電網(wǎng)的電 力互補(bǔ)彌補(bǔ)光伏不發(fā)電時(shí)段的電力供給的空缺與不足，節(jié)省了大量蓄電池投入與消耗。本 發(fā)明通過離網(wǎng)供電內(nèi)部帶載電力路徑預(yù)啟動(dòng)DC/AC逆變器，使其功率爬升至負(fù)載需求的功 率或額定功率時(shí)，進(jìn)行市電到系統(tǒng)供電的瞬間實(shí)時(shí)在線不間斷切換，方法新穎、簡(jiǎn)捷且有效 克服現(xiàn)有技術(shù)與產(chǎn)品的缺陷，不僅節(jié)省光伏發(fā)電供電系統(tǒng)的投資為光伏電力應(yīng)用開創(chuàng)了可 盈利模式與途徑，還實(shí)現(xiàn)了有電地區(qū)具備高性價(jià)比的光伏供電系統(tǒng)，使光伏電力替代市電 高峰用電期供電，而在市電谷電期，用戶利用谷價(jià)市電，在為用戶節(jié)省用電成本的同時(shí)，為 市電的調(diào)峰做出貢獻(xiàn)。[0018]【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]附圖為一種光伏電力連網(wǎng)與離網(wǎng)的雙路供電系統(tǒng)原理示意框圖。
[0020]【具體實(shí)施方式】
[0021]作為實(shí)施例子，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種光伏電力連網(wǎng)與離網(wǎng)的雙路供電系統(tǒng)給予說明，但是，本發(fā)明的技術(shù)與方案不限于本實(shí)施例子給出的內(nèi)容。
[0022]附圖給出了一種光伏電力連網(wǎng)與離網(wǎng)的雙路供電系統(tǒng)的原理框圖。由附圖所示，本發(fā)明提出的一種光伏電力連網(wǎng)與離網(wǎng)的雙路供電系統(tǒng)，包括發(fā)電組件(1)、DC/DC及 MPPT (2)、充電、放電及直流調(diào)配電路(3)、蓄電池組A (4a)、蓄電池組B (4b)、DC/AC逆變器 (5)、電子電控開關(guān)電路A (6a)、電子電控開關(guān)電路B (6b)、電子電控開關(guān)電路C (6c)、電子電控開關(guān)電路D (6d)、AC/DC電路(7)、系統(tǒng)控制器(8)、交流負(fù)載端口 (9)、系統(tǒng)總線(10)、系統(tǒng)電源(11)以及市電網(wǎng)(12)組成；其特征是:
[0023]發(fā)電組件(I)、DC/DC及MPPT (2)、充電、放電及直流調(diào)配電路(3)至蓄電池組 A (4a)及蓄電池組B (4b)順次連接，構(gòu)成光伏電力充電蓄電路徑；
[0024]發(fā)電組件⑴、DC/DC及MPPT(2)、充電、放電及直流調(diào)配電路(3)、DC/AC逆變器
(5)順次連接并通過電子電控開關(guān)電路以6c)連接交流負(fù)載端
(9),構(gòu)成光伏電力向負(fù)載供電的光伏供電路徑；
[0025]發(fā)電組件⑴、DC/DC及MPPT(2)、充電、放電及直流調(diào)配電路(3)、DC/AC逆變器
(5)、電子電控開關(guān)電路B(6b)、AC/DC電路(7)、充電、放電及直流調(diào)配電路(3)、蓄電池組 A(4a)及蓄電池組B(4b)順次相連，構(gòu)成離網(wǎng)供電帶載內(nèi)部電力路徑；
[0026]市電網(wǎng)(12)通過電子電控開關(guān)電路D (6d)連接交流負(fù)載端(9)構(gòu)成市電向負(fù)載供電的市電供電路徑；
[0027]市電網(wǎng)(12)、電子電控開關(guān)電路A(6a)、AC/DC電路(7)、充電、放電及直流調(diào)配電路⑶至蓄電池組A(4a)或蓄電池組B(4b)順次連接，構(gòu)成市電為蓄電池補(bǔ)電充電的市電充電路徑；
[0028]系統(tǒng)電源(11)連接充電、放電及直流調(diào)配電路(3)和系統(tǒng)控制器⑶及通過系統(tǒng)總線(10)與DC/DC及MPPT (2)、充電、放電及直流調(diào)配電路(3)、DC/AC逆變器(5)、電子電控開關(guān)電路A (6a)、電子電控開關(guān)電路B (6b)、電子電控開關(guān)電路C (6c)、電子電控開關(guān)電路 D(6d)、AC/DC電路(7)相連接，構(gòu)成系統(tǒng)電源供電路徑；
[0029]系統(tǒng)控制器⑶通過系統(tǒng)總線(10)與0(:/1)(:及1^^(2)、充電、放電及直流調(diào)配電路(3)、DC/AC逆變器(5)、電子電控開關(guān)電路A(6a)、電子電控開關(guān)電路B(6b)、電子電控開關(guān)電路以6(:)、電子電控開關(guān)電路0(6(1)4(:/1^電路(7)相連接，構(gòu)成系統(tǒng)控制與檢測(cè)的信號(hào)鏈路。
[0030]系統(tǒng)控制方法是:通過構(gòu)造建立離網(wǎng)供電內(nèi)部帶載電力路徑，形成離網(wǎng)逆變器運(yùn)行的必要條件，系統(tǒng)控制器(8)調(diào)節(jié)連通離網(wǎng)供電內(nèi)部帶載電力路徑并使其受控啟動(dòng)， DC/AC逆變器(5)功率提升到設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)控制器(8)調(diào)節(jié)切換開關(guān)電子電控開關(guān)電路 D(6d)關(guān)斷，同時(shí)電子電控開關(guān)電路C(6c)閉合，實(shí)現(xiàn)市電實(shí)時(shí)不間斷切換到系統(tǒng)供電方式。
[0031]對(duì)于有市電的用戶，如居民、商戶、辦公、企業(yè)及公共場(chǎng)所，均可以利用本發(fā)明的一種光伏電力連網(wǎng)與離網(wǎng)的雙路供電系統(tǒng)，連接負(fù)載和市電網(wǎng)或微電網(wǎng)，構(gòu)成光伏電力連網(wǎng)與離網(wǎng)的雙路供電系統(tǒng)，成為電網(wǎng)用戶側(cè)的用電系統(tǒng)，對(duì)電網(wǎng)沒有饋電影響，不受并網(wǎng)的限 制。而且本發(fā)明的系統(tǒng)只需要配置現(xiàn)有技術(shù)的光伏離網(wǎng)系統(tǒng)所配蓄電池的不足十分之一， 僅需完成光伏發(fā)電時(shí)波動(dòng)的平抑補(bǔ)電即可，使光伏電力直接為負(fù)載供電，光伏電力不能滿 足時(shí)，在線實(shí)時(shí)不間斷切換到電網(wǎng)，由電網(wǎng)為負(fù)載供電，使新能源電力自發(fā)自用為主，蓄電 備用為輔，雙路供電既解決光伏電力不穩(wěn)定性和間歇性，又為電網(wǎng)削峰填谷進(jìn)行電力調(diào)峰。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏電力連網(wǎng)與離網(wǎng)的雙路供電系統(tǒng)，包括發(fā)電組件(1)、0(:/1)(:及10^1'(2)、充電、放電及直流調(diào)配電路(3)、蓄電池組A(4a)、蓄電池組B(4b)、DC/AC逆變器(5)、電子電控開關(guān)電路A (6a)、電子電控開關(guān)電路B (6b)、電子電控開關(guān)電路C (6c)、電子電控開關(guān)電路 D(6d)、AC/DC電路(7)、系統(tǒng)控制器(8)、交流負(fù)載端口 (9)、系統(tǒng)總線(10)、系統(tǒng)電源(11) 以及市電網(wǎng)(12)組成；其特征是:發(fā)電組件(1)、DC/DC及MPPT(2)、充電、放電及直流調(diào)配電路(3)至蓄電池組A(4a)及蓄電池組B (4b)順次連接，構(gòu)成光伏電力充電蓄電路徑；發(fā)電組件⑴、DC/DC及MPPT (2)、充電、放電及直流調(diào)配電路(3)、DC/AC逆變器(5)順次連接并通過電子電控開關(guān)電路以6c)連接交流負(fù)載端(9)，構(gòu)成光伏電力向負(fù)載供電的光伏供電路徑；發(fā)電組件⑴、DC/DC及MPPT⑵、充電、放電及直流調(diào)配電路(3)、DC/AC逆變器(5)、 電子電控開關(guān)電路B(6b)、AC/DC電路(7)、充電、放電及直流調(diào)配電路(3)、蓄電池組A(4a) 及蓄電池組B(4b)順次相連，構(gòu)成DC/AC逆變器(5)系統(tǒng)內(nèi)部帶載電力路徑；市電網(wǎng)(12)通過電子電控開關(guān)電路D(6d)連接交流負(fù)載端(9)構(gòu)成市電向負(fù)載供電的市電供電路徑；市電網(wǎng)(12)、電子電控開關(guān)電路A(6a)、AC/DC電路(7)、充電、放電及直流調(diào)配電路(3) 至蓄電池組A (4a)或蓄電池組B (4b)順次連接，構(gòu)成市電為蓄電池補(bǔ)電充電的市電充電路徑;系統(tǒng)電源(11)連接充電、放電及直流調(diào)配電路(3)和系統(tǒng)控制器(8)及通過系統(tǒng)總線(10)與DC/DC及MPPT (2)、充電、放電及直流調(diào)配電路(3)、DC/AC逆變器(5)、電子電控開關(guān)電路A (6a)、電子電控開關(guān)電路B (6b)、電子電控開關(guān)電路C (6c)、電子電控開關(guān)電路D (6d)、 AC/DC (7)相連接，構(gòu)成系統(tǒng)電源供電路徑；系統(tǒng)控制器(8)通過系統(tǒng)總線(10)與DC/DC及MPPT(2)、充電、放電及直流調(diào)配電路 (3)、DC/AC逆變器(5)、電子電控開關(guān)電路A (6a)、電子電控開關(guān)電路B (6b)、電子電控開關(guān)電路以6(:)、電子電控開關(guān)電路0(6(1)4(:/1^電路(7)相連接，構(gòu)成系統(tǒng)控制與檢測(cè)的信號(hào)鏈路。系統(tǒng)控制方法是:通過控制構(gòu)成的電力路徑實(shí)現(xiàn)滿足相應(yīng)供電需求；通過構(gòu)造建立 DC/AC逆變器(5)系統(tǒng)內(nèi)部帶載電力路徑，形成離網(wǎng)逆變器運(yùn)行的必要條件，由系統(tǒng)控制器(8)調(diào)節(jié)連通DC/AC逆變器(5)系統(tǒng)內(nèi)部帶載電力路徑并使其受控啟動(dòng)，DC/AC逆變器(5) 功率提升到設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)控制器(8)調(diào)節(jié)切換開關(guān)使電子電控開關(guān)電路D(6d)關(guān)斷，同時(shí)電子電控開關(guān)電路C(6c)閉合，實(shí)現(xiàn)市電實(shí)時(shí)不間斷切換到系統(tǒng)離網(wǎng)供電方式。
【文檔編號(hào)】H02J9/04GK103580269SQ201210265649
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月31日
【發(fā)明者】周錫衛(wèi) 申請(qǐng)人:周錫衛(wèi)