一種并網(wǎng)離網(wǎng)一體化太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種并網(wǎng)離網(wǎng)一體化太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其由太陽(yáng)能光伏陣列、并網(wǎng)逆變器、家電逆變器、自動(dòng)充電器、蓄電池組、電網(wǎng)、家電負(fù)載和開(kāi)關(guān)組構(gòu)成，開(kāi)關(guān)組包括開(kāi)關(guān)S1-S3；太陽(yáng)能光伏陣列通過(guò)并網(wǎng)逆變器輸出交流電，蓄電池組通過(guò)家電逆變器輸出交流電，太陽(yáng)能光伏陣列通過(guò)自動(dòng)充電器對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電；并網(wǎng)逆變器通過(guò)開(kāi)關(guān)S1與太陽(yáng)能光伏陣列電性連接，家電逆變器通過(guò)開(kāi)關(guān)S3與家電負(fù)載電性連接，開(kāi)關(guān)S2控制并網(wǎng)逆變器與電網(wǎng)及自動(dòng)充電器之間的導(dǎo)通與截止；通過(guò)開(kāi)關(guān)S1-S3的不同開(kāi)閉組合，系統(tǒng)支持4種不同的運(yùn)行模式。本發(fā)明充分利用了太陽(yáng)能光伏陣列的發(fā)電能力，大大提高太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的利用率，且用戶(hù)可用自己儲(chǔ)存的電能發(fā)電，給生活帶來(lái)方便。
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種并網(wǎng)離網(wǎng)一體化太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng) 【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001] 本發(fā)明涉及一種發(fā)電系統(tǒng)，尤指一種并網(wǎng)離網(wǎng)一體化太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 自從二次能源危機(jī)以來(lái)，替代能源的尋求與研究已經(jīng)成為許多國(guó)家的主要政策之 一。替代能源基本上是指煤、石油、天然氣、核能等以外的能源，可包括風(fēng)、太陽(yáng)、熱、潮汐、黑 潮等等的能源。由于太陽(yáng)能具有無(wú)污染、無(wú)公害的特性，且又取之不盡用之不竭，因此，太陽(yáng) 能的應(yīng)用具有相當(dāng)發(fā)展的潛力。并且，由于近年來(lái)太陽(yáng)能光伏電池的積極研究發(fā)展，已達(dá)到 相當(dāng)高的效率，因此逐漸受到歐、美、日等各國(guó)的重視，并制訂政策鼓勵(lì)推展應(yīng)用。
[0003] 太陽(yáng)能光電系統(tǒng)主要是透過(guò)太陽(yáng)能板進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生直流電源，再經(jīng)由 電力調(diào)節(jié)器將直流電源轉(zhuǎn)換成交流電源以供負(fù)載使用或饋入市電的總線(xiàn)與市電同步并 聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，就功能而言，小型分布式發(fā)電系統(tǒng)可區(qū)分為以下三種類(lèi)型：（1)獨(dú)立型 (stand-alonesystem)、（2)市電并聯(lián)型（grid-connection system)以及（3)混合型 (hybrid system)。獨(dú)立型系統(tǒng)所指的是太陽(yáng)能光電系統(tǒng)沒(méi)有與其它電源連結(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)，只能直 接供給系統(tǒng)所接的負(fù)載，所以此系統(tǒng)較適合用于偏遠(yuǎn)地區(qū)或海上孤島等沒(méi)有市電供應(yīng)的地 方。負(fù)載所有電力來(lái)源均為風(fēng)力或太陽(yáng)能，太陽(yáng)能除了能提供負(fù)載用電外，則可將多余能量 對(duì)蓄電池（battery)充電；當(dāng)太陽(yáng)能電力瞬間不足以提供負(fù)載所需電力時(shí)，則由蓄電池提 供。市電并聯(lián)型系統(tǒng)所指的是太陽(yáng)能光電系統(tǒng)與電力公司網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)，只要市電電力可正常 送達(dá)的任何地點(diǎn)均適用此類(lèi)系統(tǒng)。若太陽(yáng)能光電系統(tǒng)發(fā)電量大于負(fù)載需求，則可將多余電 力逆潮流饋入市電，反之，當(dāng)太陽(yáng)能光電系統(tǒng)發(fā)電量不足負(fù)載使用時(shí)，市電將可供應(yīng)不足的 部分。此外，為了順應(yīng)電力質(zhì)量不穩(wěn)定的問(wèn)題，而發(fā)展出混合型系統(tǒng)。太陽(yáng)能光電系統(tǒng)于市 電停止供電時(shí)，透過(guò)搭配蓄電池組使用，可立即與市電隔離，形成獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)供電，以提供短 暫電力。等到市電恢復(fù)供電時(shí)，太陽(yáng)能光電系統(tǒng)則恢復(fù)與市電并聯(lián)，同時(shí)也對(duì)蓄電池組進(jìn)行 充電。因此，利用太陽(yáng)能發(fā)電是未來(lái)發(fā)展的走勢(shì)。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)電系統(tǒng)一般可分為太陽(yáng)能并網(wǎng)式發(fā)電系統(tǒng)與太陽(yáng)能離網(wǎng)式發(fā)電 系統(tǒng)。對(duì)于太陽(yáng)能并網(wǎng)式發(fā)電系統(tǒng)，當(dāng)配電網(wǎng)故障時(shí)，為防止孤島效應(yīng)，并網(wǎng)逆變器將不被 允許工作，同時(shí)影響到用戶(hù)沒(méi)有電用；而對(duì)于太陽(yáng)能離網(wǎng)式發(fā)電系統(tǒng)，當(dāng)蓄電池組已被充 滿(mǎn)，且沒(méi)有用電負(fù)載，此時(shí)太陽(yáng)能電池方陣因?yàn)闆](méi)有輸出負(fù)載，將不能發(fā)電，太陽(yáng)能電池方 陣的可轉(zhuǎn)換的電能沒(méi)有被利用。
[0005] 因此，針對(duì)單一太陽(yáng)能并網(wǎng)式發(fā)電系統(tǒng)和太陽(yáng)能離網(wǎng)式發(fā)電系統(tǒng)的不足，有必要 設(shè)計(jì)一種并網(wǎng)離網(wǎng)一體化的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，以克服上述問(wèn)題。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006] 針對(duì)【背景技術(shù)】所述面臨的種種問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種并網(wǎng)離網(wǎng)一體化 太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其充分利用太陽(yáng)能光伏陣列的發(fā)電能力，在能滿(mǎn)足用戶(hù)使用的前提下對(duì) 局部電網(wǎng)進(jìn)行電力補(bǔ)充，大大提高太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的利用率，且在配電網(wǎng)故障時(shí)，用戶(hù)可用 自己儲(chǔ)存的電能發(fā)電，給生活帶來(lái)方便。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一種并網(wǎng)離網(wǎng)一體化太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)所采用的技術(shù)方案 是：一種并網(wǎng)離網(wǎng)一體化太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，所述發(fā)電系統(tǒng)由太陽(yáng)能光伏陣列、并網(wǎng)逆變器、 家電逆變器、自動(dòng)充電器、蓄電池組、電網(wǎng)、家電負(fù)載和開(kāi)關(guān)組構(gòu)成，開(kāi)關(guān)組包括開(kāi)關(guān)S1-S3 ; 太陽(yáng)能光伏陣列通過(guò)并網(wǎng)逆變器輸出交流電，蓄電池組通過(guò)家電逆變器輸出交流電，太陽(yáng) 能光伏陣列通過(guò)自動(dòng)充電器對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電；并網(wǎng)逆變器通過(guò)開(kāi)關(guān)Sl與太陽(yáng)能光伏 陣列電性連接，家電逆變器通過(guò)開(kāi)關(guān)S3與家電負(fù)載電性連接，開(kāi)關(guān)S2控制并網(wǎng)逆變器與電 網(wǎng)及自動(dòng)充電器之間的導(dǎo)通與截止；通過(guò)開(kāi)關(guān)S1-S3的不同開(kāi)閉組合，進(jìn)行系統(tǒng)支持停機(jī) 模式、離網(wǎng)蓄電池供電模式、光伏并網(wǎng)-充電模式、光伏并網(wǎng)-充電-蓄電池供電模式的切 換。
[0008] 進(jìn)一步地，所述各種運(yùn)行模式：
[0009] 1)停機(jī)模式：所述開(kāi)關(guān)S1-S3均為斷開(kāi)狀態(tài)；
[0010] 2)離網(wǎng)蓄電池供電模式：開(kāi)關(guān)SI、S2斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)S3閉合，家電負(fù)載由蓄電池組單 獨(dú)供電，能量經(jīng)逆變器輸出交流電供給家電負(fù)載；
[0011] 3)光伏并網(wǎng)-充電模式：開(kāi)關(guān)SI、S2閉合，開(kāi)關(guān)S3斷開(kāi)，一方面太陽(yáng)能光伏陣列 輸出功率至電網(wǎng)，另一方面對(duì)蓄電池組充電；
[0012] 4)光伏并網(wǎng)-充電-蓄電池供電模式：開(kāi)關(guān)S1-S3閉合，一方面太陽(yáng)能光伏陣列 輸出功率至電網(wǎng)，另一方面對(duì)蓄電池組充電，家電負(fù)載由蓄電池組單獨(dú)供電，能量由蓄電池 組流向家電負(fù)載。
[0013] 進(jìn)一步地，蓄電池組充足電后，通過(guò)自動(dòng)充電器停充，電量不足時(shí)恢復(fù)充電。
[0014] 進(jìn)一步地，太陽(yáng)能光伏陣列生產(chǎn)的直流電先經(jīng)過(guò)并網(wǎng)逆變器內(nèi)的升壓電路升壓穩(wěn) 定到適合逆變器輸入的電壓，再通過(guò)并網(wǎng)逆變器的逆變電路及濾波器輸出正弦波電流輸送 至電網(wǎng)。
[0015] 進(jìn)一步地，太陽(yáng)能光伏陣列設(shè)有軸承，該軸承樞接于支撐該太陽(yáng)能光伏陣列的支 撐架，該太陽(yáng)能光伏陣列通過(guò)軸承可相對(duì)支撐架翻轉(zhuǎn)。
[0016] 本發(fā)明將并網(wǎng)、離網(wǎng)設(shè)置為一體化，充分利用了太陽(yáng)能光伏陣列的發(fā)電能力，在能 滿(mǎn)足用戶(hù)使用的前提下對(duì)局部電網(wǎng)進(jìn)行電力補(bǔ)充，大大提高太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的利用率，且 在配電網(wǎng)故障時(shí)，用戶(hù)可用自己儲(chǔ)存的電能發(fā)電，給生活帶來(lái)方便。
[0017] 為便于貴審查委員能對(duì)本發(fā)明的目的、形狀、構(gòu)造、特征及其功效皆能有進(jìn)一步的 認(rèn)識(shí)與了解，并結(jié)合實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。 【【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】】
[0018] 圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0019] 圖2為停機(jī)模式示意圖；
[0020] 圖3為離網(wǎng)蓄電池供電模式示意圖；
[0021] 圖4為光伏并網(wǎng)-充電模式示意圖；
[0022] 圖5為光伏并網(wǎng)-充電-蓄電池供電模式示意圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0023] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明一種并網(wǎng)離網(wǎng)一體化太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)作進(jìn) 一步說(shuō)明。
[0024] 請(qǐng)參閱圖1，為本發(fā)明一種并網(wǎng)離網(wǎng)一體化太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。所述 發(fā)電系統(tǒng)由太陽(yáng)能光伏陣列、并網(wǎng)逆變器、家電逆變器、自動(dòng)充電器、蓄電池組、電網(wǎng)、家電 負(fù)載和開(kāi)關(guān)組構(gòu)成，開(kāi)關(guān)組包括開(kāi)關(guān)S1-S3。
[0025] 太陽(yáng)能光伏陣列通過(guò)并網(wǎng)逆變器輸出交流電，蓄電池組通過(guò)家電逆變器輸出交流 電，太陽(yáng)能光伏陣列通過(guò)自動(dòng)充電器對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電；并網(wǎng)逆變器通過(guò)開(kāi)關(guān)Sl與太陽(yáng) 能光伏陣列電性連接，家電逆變器通過(guò)開(kāi)關(guān)S3與家電負(fù)載電性連接，開(kāi)關(guān)S2控制并網(wǎng)逆變 器與電網(wǎng)及自動(dòng)充電器之間的導(dǎo)通與截止。開(kāi)關(guān)Sl的設(shè)置，可以方便維修、檢修。
[0026] 每個(gè)切換開(kāi)關(guān)都具有閉合和斷開(kāi)兩種狀態(tài)，通過(guò)改變開(kāi)關(guān)S1-S3的狀態(tài)，可以進(jìn) 行系統(tǒng)支持停機(jī)模式、離網(wǎng)蓄電池供電模式、光伏并網(wǎng)-充電模式、光伏并網(wǎng)-充電-蓄電 池供電模式的切換，從而可以使系統(tǒng)工作在4種不同的運(yùn)行模式：
[0027] 1)停機(jī)模式：所述開(kāi)關(guān)S1-S3均為斷開(kāi)狀態(tài)，整個(gè)系統(tǒng)工作在停機(jī)模式，沒(méi)有能量 流動(dòng)，如圖2所示。
[0028] 2)離網(wǎng)蓄電池供電模式：開(kāi)關(guān)SI、S2斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)S3閉合，家電負(fù)載由蓄電池組單 獨(dú)供電，能量經(jīng)逆變器輸出交流電供給家電負(fù)載，如圖3所示。
[0029] 3)光伏并網(wǎng)-充電模式：開(kāi)關(guān)S1、S2閉合，開(kāi)關(guān)S3斷開(kāi)，一方面太陽(yáng)能光伏陣列輸 出功率至電網(wǎng)，另一方面對(duì)蓄電池組充電，蓄電池組充足電后，通過(guò)自動(dòng)充電器自動(dòng)停充， 電量不足時(shí)通過(guò)自動(dòng)充電器自動(dòng)恢復(fù)充電，能量由太陽(yáng)能光伏陣列流向電網(wǎng)和蓄電池組， 如圖4所示。
[0030] 4)光伏并網(wǎng)-充電-蓄電池供電模式：開(kāi)關(guān)S1-S3閉合，一方面太陽(yáng)能光伏陣列 生產(chǎn)的直流電先經(jīng)過(guò)并網(wǎng)逆變器內(nèi)的升壓電路升壓穩(wěn)定到適合逆變器輸入的電壓，再通過(guò) 并網(wǎng)逆變器的逆變電路及濾波器輸出正弦波電流輸送至電網(wǎng)，另一方面對(duì)蓄電池組充電， 蓄電池組不能直接儲(chǔ)存交流電，因此，需經(jīng)并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換為交流電才能儲(chǔ)存在蓄電池組， 能量由太陽(yáng)能光伏陣列流向電網(wǎng)和蓄電池組；家電負(fù)載由蓄電池組單獨(dú)供電，即蓄電池組 儲(chǔ)存的電量通過(guò)家電逆變器轉(zhuǎn)換為交流電再輸送到家電負(fù)載，能量由蓄電池組流向家電負(fù) 載，如圖5所示。
[0031] 本發(fā)明的太陽(yáng)能光伏陣列設(shè)置于能接收太陽(yáng)光的空曠地，太陽(yáng)能光伏陣列設(shè)有軸 承，該軸承樞接于支撐該太陽(yáng)能光伏陣列的支撐架，該太陽(yáng)能光伏陣列通過(guò)軸承可相對(duì)支 撐架翻轉(zhuǎn)，從而可以根據(jù)太陽(yáng)光線(xiàn)的行走路程，翻轉(zhuǎn)太陽(yáng)能光伏陣列，使太陽(yáng)能光伏陣列的 光接收面始終保持著太陽(yáng)光線(xiàn)正面照射，從而能夠發(fā)出更強(qiáng)的電量。
[0032] 本發(fā)明以3kw并網(wǎng)離網(wǎng)一體化太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)為例，其各參數(shù)如下：
[0033] 1)年發(fā)電量可達(dá)到3000_380kwn ;
[0034] 2)并網(wǎng)逆變器：輸出交流電壓225v-245v，輸出最大電流18A，頻率50-50. 7HZ，功 率因數(shù)>〇· 99,電流諧波畸變率（THD) < 3%%。
[0035] 3)蓄電池組：深循環(huán)儲(chǔ)存1600AH，輸出電量12kwn。
[0036] 4)家電逆變器：輸出交流電壓220v，頻率50HZ。
[0037] 5)陰天、雨天、晴天三種天氣的日發(fā)電量與輸送電網(wǎng)電量參考：
[0038] 天氣 日發(fā)電量 陰天多云 Hlkwn 雨天 5-7kwn 晴天 12_15kwn
[0039] 綜上所述，本發(fā)明將并網(wǎng)、離網(wǎng)設(shè)置為一體化，充分利用了太陽(yáng)能光伏陣列的發(fā)電 能力，在能滿(mǎn)足用戶(hù)使用的前提下對(duì)局部電網(wǎng)進(jìn)行電力補(bǔ)充，大大提高太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的 利用率，且在配電網(wǎng)故障時(shí)，用戶(hù)可用自己儲(chǔ)存的電能發(fā)電，給生活帶來(lái)方便。
[0040] 上述說(shuō)明是針對(duì)本發(fā)明較佳可行實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，但實(shí)施例并非用以限定本發(fā) 明的專(zhuān)利申請(qǐng)范圍，凡本發(fā)明所提示的技術(shù)精神下所完成的同等變化或修飾變更，均應(yīng)屬 于本發(fā)明所涵蓋專(zhuān)利范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種并網(wǎng)離網(wǎng)一體化太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述發(fā)電系統(tǒng)由太陽(yáng)能光伏陣 列、并網(wǎng)逆變器、家電逆變器、自動(dòng)充電器、蓄電池組、電網(wǎng)、家電負(fù)載和開(kāi)關(guān)組構(gòu)成，開(kāi)關(guān)組 包括開(kāi)關(guān)S1-S3 ; 太陽(yáng)能光伏陣列通過(guò)并網(wǎng)逆變器輸出交流電，蓄電池組通過(guò)家電逆變器輸出交流電， 太陽(yáng)能光伏陣列通過(guò)自動(dòng)充電器對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電； 并網(wǎng)逆變器通過(guò)開(kāi)關(guān)S1與太陽(yáng)能光伏陣列電性連接，家電逆變器通過(guò)開(kāi)關(guān)S3與家電 負(fù)載電性連接，開(kāi)關(guān)S2控制并網(wǎng)逆變器與電網(wǎng)及自動(dòng)充電器之間的導(dǎo)通與截止； 通過(guò)開(kāi)關(guān)S1-S3的不同開(kāi)閉組合，進(jìn)行系統(tǒng)支持停機(jī)模式、離網(wǎng)蓄電池供電模式、光伏 并網(wǎng)-充電模式、光伏并網(wǎng)-充電-蓄電池供電模式的切換。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種并網(wǎng)離網(wǎng)一體化太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述各種 運(yùn)行模式： 1) 停機(jī)模式：所述開(kāi)關(guān)S1-S3均為斷開(kāi)狀態(tài)； 2) 離網(wǎng)蓄電池供電模式：開(kāi)關(guān)SI、S2斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)S3閉合，家電負(fù)載由蓄電池組單獨(dú)供 電，能量經(jīng)逆變器輸出交流電供給家電負(fù)載； 3) 光伏并網(wǎng)-充電模式：開(kāi)關(guān)SI、S2閉合，開(kāi)關(guān)S3斷開(kāi)，一方面太陽(yáng)能光伏陣列輸出 功率至電網(wǎng)，另一方面對(duì)蓄電池組充電； 4) 光伏并網(wǎng)-充電-蓄電池供電模式：開(kāi)關(guān)S1-S3閉合，一方面太陽(yáng)能光伏陣列輸出 功率至電網(wǎng)，另一方面對(duì)蓄電池組充電，家電負(fù)載由蓄電池組單獨(dú)供電，能量由蓄電池組流 向家電負(fù)載。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種并網(wǎng)離網(wǎng)一體化太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：蓄電池組 充足電后，通過(guò)自動(dòng)充電器自動(dòng)停充，電量不足時(shí)自動(dòng)恢復(fù)充電。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種并網(wǎng)離網(wǎng)一體化太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：太陽(yáng)能光 伏陣列生產(chǎn)的直流電先經(jīng)過(guò)并網(wǎng)逆變器內(nèi)的升壓電路升壓穩(wěn)定到適合逆變器輸入的電壓， 再通過(guò)并網(wǎng)逆變器的逆變電路及濾波器輸出正弦波電流輸送至電網(wǎng)。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種并網(wǎng)離網(wǎng)一體化太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：太陽(yáng)能光 伏陣列設(shè)有軸承，該軸承樞接于支撐該太陽(yáng)能光伏陣列的支撐架，該太陽(yáng)能光伏陣列通過(guò) 軸承可相對(duì)支撐架翻轉(zhuǎn)。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK104393616SQ201410557776
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】江國(guó)龍 申請(qǐng)人:江國(guó)龍