一種分布式光伏發(fā)電儲能電站的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種分布式光伏發(fā)電儲能電站，涉及發(fā)電設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】；它包括聚合物電池、中央控制單元、配電單元、PV控制單元以及雙向交流單元，所述聚合物電池、配電單元、PV控制單元、雙向交流單元均電性連接至中央控制單元，所述中央控制單元包括一數(shù)字處理器，該數(shù)字處理器為32位DSP芯片；所述雙向變流單元包括一逆變器，該逆變器為帶變壓器T1的H橋式結(jié)構(gòu)，該逆變器雙向工作，可將直流向交流變換，也可由交流向所述的聚合物電池充電；本實用新型的有益效果是：PV光伏組件的能量得到充分利用，根據(jù)用戶的不同負載狀態(tài)進行調(diào)整，不存在浪費的情況，該系統(tǒng)具有離并網(wǎng)功功，自動進行并網(wǎng)離網(wǎng)切換。
【專利說明】一種分布式光伏發(fā)電儲能電站
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本實用新型涉及光伏發(fā)電設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體的說，本實用新型涉及一種分布式光伏發(fā)電儲能電站。
【【背景技術(shù)】】
[0002]分布式光伏發(fā)電儲能電站在沒有市電供應(yīng)的地區(qū)，可獨立供應(yīng)家庭用電需求；在有市電地區(qū)，可與市電聯(lián)合使用，節(jié)省昂貴電費，增加生活獨立性及再生能源使用效率；除此之外，尚可做為緊急備用電力，避免受地震、臺風(fēng)等天然災(zāi)害后電力短缺影響。
[0003]目前市場上現(xiàn)有的分布式光伏發(fā)電儲能電站主要有下幾種形式:A、光伏并網(wǎng)逆變器組成的方式、離網(wǎng)逆變器組成的方式；C、普通的離并網(wǎng)一體機組成方式。
[0004]但這幾種方式分別存在一些相應(yīng)的缺點:A、光伏并網(wǎng)逆變器組成的方案，主要適用于有市電的地區(qū)，盡可能的將PV板吸收的光伏能量發(fā)電輸送到電網(wǎng)，不適用無電地區(qū)；B、離網(wǎng)逆變器的方案，有電力供應(yīng)的情況下，主要由電網(wǎng)供電，停電時轉(zhuǎn)為電池供電，而且逆變器通過電池供電的功率又必需恒定滿足負載的大小，當光照較強，負載較小時，無法根據(jù)相應(yīng)條件來有效利用多余的能量，電池充滿時存在棄電的情況；C、普通的離并網(wǎng)一體機組成方案，如果用戶已經(jīng)安裝了并網(wǎng)逆變器，再新增儲能方式，因為PV面板及相電力參數(shù)不符合現(xiàn)有的參數(shù)，需重新完整地再配置一套系統(tǒng)，包括PV面板等，兼容性差，造成重復(fù)配置，成本高，并且上述三個方案中都需用到儲能電池，而且對電池也只是進行了簡單管理，有的是利用率較低的鉛酸電池，在使用過程中往往容量短期會下降較多。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于有效克服上述技術(shù)的不足，提供一種分布式光伏發(fā)電儲能電站。
[0006]本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的，一種分布式光伏發(fā)電儲能電站，其改進之處在于:它包括聚合物電池、中央控制單元、配電單元、PV控制單元以及雙向交流單元，所述聚合物電池、配電單元、PV控制單元、雙向交流單元均電性連接至中央控制單元,所述中央控制單元包括一數(shù)字處理器，該數(shù)字處理器為32位DSP芯片；所述雙向變流單元包括一逆變器，該逆變器為帶變壓器Tl的H橋式結(jié)構(gòu)，該逆變器雙向工作，可將直流向交流變換，也可由交流向所述的聚合物電池充電。
[0007]進一步的，所述逆變器還包括與所述DSP芯片電性連接的系統(tǒng)電源、電源監(jiān)控及復(fù)位電路、AD采樣電路、PWM輸出控制及驅(qū)動電路、I/O引腳、通訊接口和燒寫編程接口，所述PWM輸出控制及驅(qū)動電路連接至雙向逆變功率部分，且雙向逆變功率部分連接至交流輸出繼電器切換電路。
[0008]進一步的，所述I/O引腳由I/O信號輸入端和I/O信號輸出端構(gòu)成，所述逆變器還包括有連接在I/o信號輸入端上的電網(wǎng)頻率電路、逆變頻率電路、電源故障檢測電路、風(fēng)扇檢測電路、同步信號電路和過流信號電路，以及連接在I/o信號輸出端上的風(fēng)扇輸出電路、外部信號電路、并網(wǎng)輸出電路以及交流輸出電路。
[0009]進一步的，所述AD采樣電路包括電池電壓電路、電網(wǎng)電壓電路、逆變電壓電路、電池電流電路、電網(wǎng)電流電路、負載電流電路、電池溫度檢測電路、以及環(huán)境溫度檢測電路。
[0010]進一步的，所述通訊接口由CAN總線接口、RS485接口以及SPI接口構(gòu)成，其中所述CAN總線接口與中央控制單元交換數(shù)據(jù)，所述SPI接口上插接有EEPROM存儲電路，用作掉電保護。
[0011]進一步的，所述PV控制單元包括電性連接在中央控制單元上的PV輸入端，該PV輸入端連接至充電功率部分，充電功率部分連接至電池及BMS部分。
[0012]進一步的，所述中央控制單元上還電性連接著顯示屏及按鍵輸入電路。
[0013]本實用新型的有益效果在于:本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的技術(shù)優(yōu)點:其一、PV光伏組件的能量得到充分利用，根據(jù)用戶的不同負載狀態(tài)進行調(diào)整，不存在浪費的情況；其二、無論在有電網(wǎng)的地區(qū)還是無電網(wǎng)地區(qū)，都可以使用本實用新型的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有離并網(wǎng)功功，自動進行并網(wǎng)離網(wǎng)切換；其三、與用戶現(xiàn)有的光伏系統(tǒng)無沖突，兼容性好，可以用戶現(xiàn)存的并網(wǎng)離變器進行合并，極大的減少了用戶的投入資金；其四、本實用新型具有靈活的配置方案，用戶可根據(jù)本身情況，靈活組網(wǎng)，可交流組網(wǎng)、直流組網(wǎng)、兼容之前的系統(tǒng)配置；其五、逆變器具有雙向流動功能，既可以并網(wǎng)或離網(wǎng)工作，又可以反向充電；其六、本實用新型提供了多項智能監(jiān)控功能，以太網(wǎng)、MODBUS、CAN總線、RS232、USB、WIFI等，改變了以往通訊簡單的產(chǎn)品功能。
【【專利附圖】
【附圖說明】】
[0014]圖1為本實用新型的原理方框圖；
[0015]圖2為本實用新型的逆變器的電路圖；
[0016]圖3為本實用新型的PV控制單元的電路圖；
[0017]圖4為本實用新型的原理框圖。
【【具體實施方式】】
[0018]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的描述。
[0019]參照圖1所示，本實用新型揭示的分布式光伏發(fā)電儲能電站，在本實施例中，該分布式光伏發(fā)電儲能電站包括聚合物電池、中央控制單元、配電單元、PV控制單元以及雙向交流單元，其中，聚合物電池、配電單元、PV控制單元、雙向交流單元均電性連接至中央控制單元，中央控制單元包括一數(shù)字處理器，該數(shù)字處理器為32位DSP芯片，下面對該DSP芯片的功能進行詳細描述，該DSP芯片適合用于工業(yè)控制，電機控制等，用途廣泛，應(yīng)該相當于單片的升級版；運行時鐘也快可達150MHz，處理性能可達150MIPS，每條指令周期6.67ns ；10口豐富；具有兩個串口。具有12位的0-3.3v的AD轉(zhuǎn)換等。另外，具有片內(nèi)128kX16位的片內(nèi)FLASH，18KX 16位的SRAM，一般的應(yīng)用系統(tǒng)可以不要外擴存儲器。具有相互獨立的印麗K ecap、eq三個模塊互相之間互不干擾，因此可以比較方便地實現(xiàn)復(fù)雜的信號輸出；尤其是epwm相對于EV中的pwm輸出功能,有了很大的提高。
[0020]結(jié)合圖2所示，上述的雙向變流單元包括一逆變器，該逆變器為帶變壓器Tl的H橋式結(jié)構(gòu)，該逆變器雙向工作，可將直流向交流變換，也可由交流向所述的聚合物電池充電。另外，結(jié)合圖4所示，逆變器還包括與所述DSP芯片電性連接的系統(tǒng)電源、電源監(jiān)控及復(fù)位電路、AD采樣電路、PWM輸出控制及驅(qū)動電路、I/O引腳、通訊接口和燒寫編程接口，所述PWM輸出控制及驅(qū)動電路連接至雙向逆變功率部分，且雙向逆變功率部分連接至交流輸出繼電器切換電路。
[0021]較佳的，所述I/O引腳由I/O信號輸入端和I/O信號輸出端構(gòu)成，所述逆變器還包括有連接在I/o信號輸入端上的電網(wǎng)頻率電路、逆變頻率電路、電源故障檢測電路、風(fēng)扇檢測電路、同步信號電路和過流信號電路，以及連接在I/o信號輸出端上的風(fēng)扇輸出電路、外部信號電路、并網(wǎng)輸出電路以及交流輸出電路。AD采樣電路包括電池電壓電路、電網(wǎng)電壓電路、逆變電壓電路、電池電流電路、電網(wǎng)電流電路、負載電流電路、電池溫度檢測電路、以及環(huán)境溫度檢測電路。通訊接口由CAN總線接口、RS485接口以及SPI接口構(gòu)成，其中所述CAN總線接口與中央控制單元交換數(shù)據(jù)，所述SPI接口上插接有EEPROM存儲電路，用作掉電保護。
[0022]PV控制單元包括電性連接在中央控制單元上的PV輸入端，該PV輸入端連接至充電功率部分，充電功率部分連接至電池及BMS部分。
[0023]本實用新型結(jié)合上述的結(jié)構(gòu)，具有以下的三種具體工作模式:
[0024]一、通用運轉(zhuǎn)模式
[0025]此模式為未接入PV光伏組件時的常用工況，在此工況下用戶可以自行設(shè)置放電時間段和充電時間段，系統(tǒng)將會依據(jù)設(shè)定時間來判斷峰谷電價，協(xié)調(diào)充電和放電操作，用戶還可設(shè)定電池電量的最低保有量，系統(tǒng)將在保證電池電量的情況下將低電價時充入電池的電量在高電價時間段放出，為家用負載供電。其具體操作為:
[0026]I)、系統(tǒng)在充電時間段不進行放電操作，在放電時間段不進行充電操作；
[0027]2)、在充電時間段，若聚合物電池電量低于最高保有量，則進行充電操作，直到聚合物電池電量高于最高保有量，停止充電操作；
[0028]3)、在放電時間段，若聚合物電池電量高于最低保有量，系統(tǒng)將會提供帶載能力，具體功率視負載大小而定，存在一定誤差。；
[0029]4)、電網(wǎng)斷電或者不穩(wěn)定時切換到離網(wǎng)模式工作，直到聚合物電池達到
[0030]最低保護電壓時關(guān)斷。
[0031]二、經(jīng)濟效益模式
[0032]此模式為有PV光伏組件接入時所選模式之一，用戶可以在此模式下設(shè)置聚合物電池最高保有電量和最低保有電量，在聚合物電池未達到最高保有電量時，系統(tǒng)會在聚合物電池電量被PV光伏組件充電達到最低保有量后對負載進行帶載操作，若光伏過剩時聚合物電池電量將會繼續(xù)上升，若達到最高保有量，系統(tǒng)將會滿功率向交流側(cè)放電，若負載功率較小，剩余電量將會發(fā)往電網(wǎng)進行賣電操作。其具體操作為:
[0033]I)、系統(tǒng)在正常情況下只用PV光伏組件做為能量源為電池充電，除非聚合物電池電壓過低，將會啟動市電充電；
[0034]2)、放電功率選擇:若電量低于最低保有量，不進行放電操作；若電量高于最低保有量5 % -10 %，將PV光伏組件發(fā)電功率與負載用電功率比較后取最小值向交流測放電；若電量高于最高保有量，比較PV光伏組件發(fā)電功率與負載用電功率的最大值放電至低于最高電量5%后修改放電功率為PV光伏組件發(fā)電功率與負載用電功率的最小值；
[0035]3)、電網(wǎng)掉電或者不穩(wěn)定時，切換到離網(wǎng)工作，直到觸發(fā)聚合物電池電壓最低保護。
[0036]三、環(huán)保節(jié)能模式
[0037]此模式為有PV光伏組件接入時所選模式之一，用戶可在此模式下設(shè)置電池最低保有量，在光伏能量將聚合物電池充高到最低保有量，系統(tǒng)將會有帶載能力，其具體操作為:
[0038]I)、系統(tǒng)在正常情況下只用PV光伏組件作為能量源為聚合物電池充電，除非聚合物電池電壓過低，將會啟動十點充電；
[0039]2)、在光照正常時，系統(tǒng)將會盡量充電至聚合物電池最低保有量，在此之前不會進行放電操作，當電量高于最低保有量5% -10%時，系統(tǒng)將會進行匹配負載側(cè)功率放電，一直放到最低保有量時停止，系統(tǒng)將會為用戶提供至少高過最低保有量的電量以應(yīng)對突發(fā)情況；
[0040]3)、在電網(wǎng)斷電或者不穩(wěn)定時將會切換到離網(wǎng)工作狀態(tài)。
[0041]本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的技術(shù)優(yōu)點:其一、PV光伏組件的能量得到充分利用，根據(jù)用戶的不同負載狀態(tài)進行調(diào)整，不存在浪費的情況；其二、無論在有電網(wǎng)的地區(qū)還是無電網(wǎng)地區(qū)，都可以使用本實用新型的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有離并網(wǎng)功功，自動進行并網(wǎng)離網(wǎng)切換；其三、與用戶現(xiàn)有的光伏系統(tǒng)無沖突，兼容性好，可以用戶現(xiàn)存的并網(wǎng)離變器進行合并，極大的減少了用戶的投入資金；其四、本實用新型具有靈活的配置方案，用戶可根據(jù)本身情況，靈活組網(wǎng)，可交流組網(wǎng)、直流組網(wǎng)、兼容之前的系統(tǒng)配置；其五、逆變器具有雙向流動功能，既可以并網(wǎng)或離網(wǎng)工作，又可以反向充電；其六、本實用新型提供了多項智能監(jiān)控功能，以太網(wǎng)、MODBUS、CAN總線、RS232、USB、WIFI等，改變了以往通訊簡單的產(chǎn)品功倉泛。
[0042]以上所描述的僅為本實用新型的較佳實施例，上述具體實施例不是對本實用新型的限制。在本實用新型的技術(shù)思想范疇內(nèi)，可以出現(xiàn)各種變形及修改，凡本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)以上描述所做的潤飾、修改或等同替換，均屬于本實用新型所保護的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種分布式光伏發(fā)電儲能電站，其特征在于:它包括聚合物電池、中央控制單元、配電單元、PV控制單元以及雙向交流單元，所述聚合物電池、配電單元、PV控制單元、雙向交流單元均電性連接至中央控制單元，所述中央控制單元包括一數(shù)字處理器，該數(shù)字處理器為32位DSP芯片；所述雙向變流單元包括一逆變器，該逆變器為帶變壓器Tl的H橋式結(jié)構(gòu)，該逆變器雙向工作，可將直流向交流變換，也可由交流向所述的聚合物電池充電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式光伏發(fā)電儲能電站，其特征在于:所述逆變器還包括與所述DSP芯片電性連接的系統(tǒng)電源、電源監(jiān)控及復(fù)位電路、AD采樣電路、PWM輸出控制及驅(qū)動電路、I/O引腳、通訊接口和燒寫編程接口，所述PWM輸出控制及驅(qū)動電路連接至雙向逆變功率部分，且雙向逆變功率部分連接至交流輸出繼電器切換電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種分布式光伏發(fā)電儲能電站，其特征在于:所述I/O引腳由I/o信號輸入端和I/O信號輸出端構(gòu)成，所述逆變器還包括有連接在I/O信號輸入端上的電網(wǎng)頻率電路、逆變頻率電路、電源故障檢測電路、風(fēng)扇檢測電路、同步信號電路和過流信號電路，以及連接在I/o信號輸出端上的風(fēng)扇輸出電路、外部信號電路、并網(wǎng)輸出電路以及交流輸出電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種分布式光伏發(fā)電儲能電站，其特征在于:所述AD采樣電路包括電池電壓電路、電網(wǎng)電壓電路、逆變電壓電路、電池電流電路、電網(wǎng)電流電路、負載電流電路、電池溫度檢測電路、以及環(huán)境溫度檢測電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種分布式光伏發(fā)電儲能電站，其特征在于:所述通訊接口由CAN總線接口、RS485接口以及SPI接口構(gòu)成，其中所述CAN總線接口與中央控制單元交換數(shù)據(jù)，所述SPI接口上插接有EEPROM存儲電路，用作掉電保護。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種分布式光伏發(fā)電儲能電站，其特征在于:所述PV控制單元包括電性連接在中央控制單元上的PV輸入端，該PV輸入端連接至充電功率部分，充電功率部分連接至電池及BMS部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式光伏發(fā)電儲能電站，其特征在于:所述中央控制單元上還電性連接著顯示屏及按鍵輸入電路。
【文檔編號】H02S10/20GK204012738SQ201420308043
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】尹相柱 申請人:深圳市德蘭明?？萍加邢薰?br>