CN114447983A - 一种分布式光伏能源*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式光伏能源***，包括N个第一光伏组件、N个储能模组及N个逆变器；N个第一光伏组件的输出端与N个储能模组的输入端一一连接，N个储能模组的输出端与N个逆变器的第一输入端一一连接，N个逆变器的输出端并联且公共端连接至电网或负载。可见，本申请的单个储能模组分别连接单个光伏组件和单个逆变器，使得单个储能模组的储能容量小，功率低，且不同储能模组在空间上相对分散布置，大大减小了燃烧和***的风险，因此对***的设计、安装及消防要求较低，从而降低了***成本和安装设计难度。

Description

一种分布式光伏能源***

技术领域

本发明涉及光伏能源领域，特别是涉及一种分布式光伏能源***。

背景技术

新能源***中光伏能源***应用越来越广泛，如图1所示，现有的光伏能源***通常包括由多个光伏组件连接构成的光伏组件阵列、蓄电池及逆变充电一体机，其工作原理为：光伏组件阵列用于将太阳能转化成直流电；逆变充电一体机用于将光伏组件阵列转化的直流电供给蓄电池充电，还可用于将蓄电池提供的直流电逆变成交流电供给电网或负载使用。

但是，现有的光伏能源***中的光伏部分和储能部分采用的是集中式结构设计，对于大型的光伏能源***来说，蓄电池的容量很大，功率很高，从而造成燃烧和***的风险较高，所以对***的设计、安装及消防要求很高，从而增加了***成本和安装设计难度。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种分布式光伏能源***，单个储能模组分别连接单个光伏组件和单个逆变器，使得单个储能模组的储能容量小，功率低，且不同储能模组在空间上相对分散布置，大大减小了燃烧和***的风险，因此对***的设计、安装及消防要求较低，从而降低了***成本和安装设计难度。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种分布式光伏能源***，包括N个用于将太阳能转化成直流电的第一光伏组件、N个储能模组及N个逆变器；N为正整数；其中：

N个所述第一光伏组件的输出端与N个所述储能模组的输入端一一连接，N个所述储能模组的输出端与N个所述逆变器的第一输入端一一连接，N个所述逆变器的输出端并联且公共端连接至电网或负载；

每个所述储能模组均用于储存自身连接的第一光伏组件转化的直流电，并将储存的直流电供给自身连接的逆变器，以使所述逆变器将所述直流电逆变成交流电供给所述电网或所述负载使用。

可选地，所述分布式光伏能源***还包括N个用于将太阳能转化成直流电的第二光伏组件；其中：

N个所述第二光伏组件的输出端与N个所述逆变器的第二输入端一一连接；

每个所述逆变器还用于将自身连接的第二光伏组件转化的直流电逆变成交流电供给所述电网或所述负载使用。

可选地，所述逆变器为双向逆变器；

所述逆变器还用于将所述电网或所述负载返回的交流电整流成直流电，并将整流得到的直流电供给自身连接的储能模组储存。

可选地，所述逆变器为单向逆变器。

可选地，所述储能模组包括控制器、输入开关、光伏充电器、输出开关及蓄电池；其中：

所述输入开关的第一端作为所述储能模组的输入端，所述输入开关的第二端与所述光伏充电器的输入端连接，所述光伏充电器的输出端与所述蓄电池的电源端连接，所述蓄电池的电源端与所述输出开关的第一端连接，所述输出开关的第二端作为所述储能模组的输出端，所述控制器分别与所述光伏充电器的控制端、所述输入开关的控制端及所述输出开关的控制端连接；

所述控制器用于在进入储能光伏充电模式时，控制所述输入开关导通，以控制所述光伏充电器利用所连接的第一光伏组件转化的直流电为所述蓄电池充电；在进入储能放电逆变模式时，控制所述输出开关导通，以使所连接的逆变器将所述蓄电池提供的直流电逆变成交流电供给所述电网或所述负载使用。

可选地，当所述逆变器为双向逆变器时，所述储能模组还包括：

分别与所述蓄电池的电源端和所述输出开关的第一端连接的直流充电器；

所述控制器还用于在进入储能交流充电模式时，控制所述输出开关导通，以使所连接的逆变器将所述电网或所述负载返回的交流电整流成直流电，并将整流得到的直流电经所述直流充电器供给所述蓄电池充电。

可选地，所述储能模组还包括短路开关；其中：

所述短路开关的第一端与所述输入开关的第一端连接且公共端作为所述储能模组的输入端，所述短路开关的第二端与所述输出开关的第二端连接且公共端作为所述储能模组的输出端，所述短路开关的控制端与所述控制器连接；

所述控制器还用于在进入光伏逆变模式时，控制所述短路开关导通，以使所连接的逆变器将自身连接的第一光伏组件转化的直流电逆变成交流电供给所述电网或所述负载使用。

可选地，所述控制器还与所述蓄电池连接；

所述控制器具体用于根据所述蓄电池的状态进行工作模式的切换。

可选地，每个所述储能模组均安装在其连接的第一光伏组件的下方空间内。

本发明提供了一种分布式光伏能源***，包括N个第一光伏组件、N个储能模组及N个逆变器；N个第一光伏组件的输出端与N个储能模组的输入端一一连接，N个储能模组的输出端与N个逆变器的第一输入端一一连接，N个逆变器的输出端并联且公共端连接至电网或负载。可见，本申请的单个储能模组分别连接单个光伏组件和单个逆变器，使得单个储能模组的储能容量小，功率低，且不同储能模组在空间上相对分散布置，大大减小了燃烧和***的风险，因此对***的设计、安装及消防要求较低，从而降低了***成本和安装设计难度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的一种光伏能源***的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种分布式光伏能源***的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种分布式光伏能源***的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种分布式光伏能源***的具体结构示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种分布式光伏能源***的具体结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种储能模组的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种储能模组在储能光伏充电模式下的工作原理图；

图8为本发明实施例提供的一种储能模组在储能放电逆变模式下的工作原理图；

图9为本发明实施例提供的一种储能模组在储能交流充电模式下的工作原理图；

图10为本发明实施例提供的一种储能模组在光伏逆变模式下的工作原理图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种分布式光伏能源***，单个储能模组分别连接单个光伏组件和单个逆变器，使得单个储能模组的储能容量小，功率低，且不同储能模组在空间上相对分散布置，大大减小了燃烧和***的风险，因此对***的设计、安装及消防要求较低，从而降低了***成本和安装设计难度。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图2，图2为本发明实施例提供的一种分布式光伏能源***的结构示意图。

该分布式光伏能源***包括：N个用于将太阳能转化成直流电的第一光伏组件1、N个储能模组2及N个逆变器3；N为正整数；其中：

N个第一光伏组件1的输出端与N个储能模组2的输入端一一连接，N个储能模组2的输出端与N个逆变器3的第一输入端一一连接，N个逆变器3的输出端并联且公共端连接至电网或负载；

每个储能模组2均用于储存自身连接的第一光伏组件1转化的直流电，并将储存的直流电供给自身连接的逆变器3，以使逆变器3将直流电逆变成交流电供给电网或负载使用。

具体地，本申请的分布式光伏能源***可以包括但不限于N个第一光伏组件1、N个储能模组2及N个逆变器3，其工作原理为：

一个第一光伏组件1连接一个储能模组2，一个储能模组2连接一个逆变器3，一个第一光伏组件1、一个储能模组2及一个逆变器3构成一个第一光伏能源子***。每个第一光伏能源子***的工作过程均包括：第一光伏组件1将太阳能转化成直流电，并将转化的直流电供给所连接的储能模组2；储能模组2储存第一光伏组件1提供的直流电，并将储存的直流电供给所连接的逆变器3；逆变器3将储能模组2提供的直流电逆变成交流电供给电网或负载使用。

可见，本申请的单个储能模组分别连接单个光伏组件和单个逆变器，使得单个储能模组的储能容量小，功率低，且不同储能模组在空间上相对分散布置，大大减小了燃烧和***的风险，因此对***的设计、安装及消防要求较低，从而降低了***成本和安装设计难度。

在上述实施例的基础上：

请参照图3，图3为本发明实施例提供的另一种分布式光伏能源***的结构示意图。

作为一种可选的实施例，分布式光伏能源***还包括N个用于将太阳能转化成直流电的第二光伏组件4；其中：

N个第二光伏组件4的输出端与N个逆变器3的第二输入端一一连接；

每个逆变器3还用于将自身连接的第二光伏组件4转化的直流电逆变成交流电供给电网或负载使用。

进一步地，本申请的分布式光伏能源***还可以包括但不限于N个第二光伏组件4，其工作原理为：

每个逆变器3均有多个输入，可以在连接储能模组2的基础上再连接一个第二光伏组件4，也可根据需求连接更多其它的组件，本申请在此不做特别的限定。

一个第二光伏组件4及一个逆变器3构成一个第二光伏能源子***。每个第二光伏能源子***的工作过程均包括：第二光伏组件4将太阳能转化成直流电，并将转化的直流电供给所连接的逆变器3；逆变器3将第二光伏组件4提供的直流电逆变成交流电供给电网或负载使用。

可见，逆变器提供给电网或负载的交流电可来自于储能模组，也可来自于第二光伏组件。

请参照图4，图4为本发明实施例提供的一种分布式光伏能源***的具体结构示意图。

作为一种可选的实施例，逆变器3为双向逆变器；

逆变器3还用于将电网或负载返回的交流电整流成直流电，并将整流得到的直流电供给自身连接的储能模组2储存。

具体地，本申请的逆变器3均可选用双向逆变器，即逆变器3既可以将直流电转换为交流电(逆变模式)，也可以将交流电转换为直流电(整流模式)。需要说明的是，逆变器3默认处于逆变模式，在逆变器3切换至整流模式时，逆变器3的原输入端作为输出端使用，逆变器3的原输出端作为输入端使用。

在逆变器3处于逆变模式时，逆变器3可将储能模组2或第二光伏组件4提供的直流电逆变成交流电供给电网或负载使用；在逆变器3切换至整流模式时，逆变器3可将电网或负载返回的交流电整流成直流电，并将整流得到的直流电供给所连接的储能模组2储存。

请参照图5，图5为本发明实施例提供的另一种分布式光伏能源***的具体结构示意图。

作为一种可选的实施例，逆变器3为单向逆变器。

具体地，本申请的逆变器3也可均选用单向逆变器，即逆变器3只有逆变模式，没有整流模式。在此结构下，储能模组2的充电只来自于第一光伏组件1，这样可以降低***成本和简化安装。

请参照图6，图6为本发明实施例提供的一种储能模组的结构示意图。

作为一种可选的实施例，储能模组2包括控制器21、输入开关22、光伏充电器23、输出开关24及蓄电池25；其中：

输入开关22的第一端作为储能模组2的输入端，输入开关22的第二端与光伏充电器23的输入端连接，光伏充电器23的输出端与蓄电池25的电源端连接，蓄电池25的电源端与输出开关24的第一端连接，输出开关24的第二端作为储能模组2的输出端，控制器21分别与光伏充电器23的控制端、输入开关22的控制端及输出开关24的控制端连接；

控制器21用于在进入储能光伏充电模式时，控制输入开关22导通，以控制光伏充电器23利用所连接的第一光伏组件1转化的直流电为蓄电池25充电；在进入储能放电逆变模式时，控制输出开关24导通，以使所连接的逆变器3将蓄电池25提供的直流电逆变成交流电供给电网或负载使用。

具体地，本申请的储能模组2可以包括但不限于控制器21、输入开关22、光伏充电器23、输出开关24及蓄电池25，其工作原理为：

控制器21的工作模式可以包括但不限于储能光伏充电模式和储能放电逆变模式。控制器21在进入储能光伏充电模式时，控制输入开关22导通(其它开关断开)，如图7所示(实线表示正在工作，虚线表示未工作)，第一光伏组件1转化的直流电可供给光伏充电器23，此时控制器21可控制光伏充电器23利用所连接的第一光伏组件1转化的直流电为蓄电池25充电(光伏充电器23主要是由开关管组成，控制器21可通过控制开关管处于不同的开关状态相应实现不同的电池充电状态)。控制器21在进入储能放电逆变模式时，控制输出开关24导通(其它开关断开)，如图8所示，蓄电池25提供的直流电可直接供给所连接的逆变器3，此时逆变器3处于逆变模式，可将蓄电池25提供的直流电逆变成交流电供给电网或负载使用，从而实现储能模组2的放电逆变。

作为一种可选的实施例，当逆变器3为双向逆变器时，储能模组2还包括：

分别与蓄电池25的电源端和输出开关24的第一端连接的直流充电器26；

控制器21还用于在进入储能交流充电模式时，控制输出开关24导通，以使所连接的逆变器3将电网或负载返回的交流电整流成直流电，并将整流得到的直流电经直流充电器26供给蓄电池25充电。

进一步地，当本申请的逆变器3选用双向逆变器3时，本申请的储能模组2还可包括直流充电器26，其工作原理为：

控制器21的工作模式还可包括储能交流充电模式。控制器21在进入储能交流充电模式时，控制输出开关24导通(其它开关断开)，如图9所示，此时所连接的逆变器3切换至整流模式，可将电网或负载返回的交流电整流成直流电，并将整流得到的直流电经直流充电器26供给蓄电池25充电，从而实现储能模组2的交流充电。

作为一种可选的实施例，储能模组2还包括短路开关27；其中：

短路开关27的第一端与输入开关22的第一端连接且公共端作为储能模组2的输入端，短路开关27的第二端与输出开关24的第二端连接且公共端作为储能模组2的输出端，短路开关27的控制端与控制器21连接；

控制器21还用于在进入光伏逆变模式时，控制短路开关27导通，以使所连接的逆变器3将自身连接的第一光伏组件1转化的直流电逆变成交流电供给电网或负载使用。

进一步地，本申请的储能模组2还可包括短路开关27，其工作原理为：

控制器21的工作模式还可包括光伏逆变模式。控制器21在进入光伏逆变模式时，控制短路开关27导通(其它开关断开)，如图10所示，第一光伏组件1转化的直流电可直接供给所连接的逆变器3，此时逆变器3处于逆变模式，可将第一光伏组件1提供的直流电逆变成交流电供给电网或负载使用。

需要说明的是，储能模组2内的输入开关22、输出开关24及短路开关27每次只导通其中一个开关。

作为一种可选的实施例，控制器21还与蓄电池25连接；

控制器21具体用于根据蓄电池25的状态进行工作模式的切换。

进一步地，在本申请的储能模组2内，控制器21还与蓄电池25连接，控制器21可根据蓄电池25的状态进行工作模式的切换，如控制器21当检测到蓄电池25的电量低于预设低电量阈值时，进入储能光伏充电模式。或者，控制器21也可根据其它条件进行工作模式的切换，本申请在此不做特别的限定。

作为一种可选的实施例，每个储能模组均安装在其连接的第一光伏组件的下方空间内。

具体地，本申请的每个储能模组均安装在其连接的第一光伏组件的下方空间内，不需要占用专门的空间，也不需要专门的安装设计，大大了降低***成本。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种分布式光伏能源***，其特征在于，包括N个用于将太阳能转化成直流电的第一光伏组件、N个储能模组及N个逆变器；N为正整数；其中：

N个所述第一光伏组件的输出端与N个所述储能模组的输入端一一连接，N个所述储能模组的输出端与N个所述逆变器的第一输入端一一连接，N个所述逆变器的输出端并联且公共端连接至电网或负载；

每个所述储能模组均用于储存自身连接的第一光伏组件转化的直流电，并将储存的直流电供给自身连接的逆变器，以使所述逆变器将所述直流电逆变成交流电供给所述电网或所述负载使用。

2.如权利要求1所述的分布式光伏能源***，其特征在于，所述分布式光伏能源***还包括N个用于将太阳能转化成直流电的第二光伏组件；其中：

N个所述第二光伏组件的输出端与N个所述逆变器的第二输入端一一连接；

每个所述逆变器还用于将自身连接的第二光伏组件转化的直流电逆变成交流电供给所述电网或所述负载使用。

3.如权利要求1所述的分布式光伏能源***，其特征在于，所述逆变器为双向逆变器；

所述逆变器还用于将所述电网或所述负载返回的交流电整流成直流电，并将整流得到的直流电供给自身连接的储能模组储存。

4.如权利要求1所述的分布式光伏能源***，其特征在于，所述逆变器为单向逆变器。

5.如权利要求1所述的分布式光伏能源***，其特征在于，所述储能模组包括控制器、输入开关、光伏充电器、输出开关及蓄电池；其中：

所述输入开关的第一端作为所述储能模组的输入端，所述输入开关的第二端与所述光伏充电器的输入端连接，所述光伏充电器的输出端与所述蓄电池的电源端连接，所述蓄电池的电源端与所述输出开关的第一端连接，所述输出开关的第二端作为所述储能模组的输出端，所述控制器分别与所述光伏充电器的控制端、所述输入开关的控制端及所述输出开关的控制端连接；

所述控制器用于在进入储能光伏充电模式时，控制所述输入开关导通，以控制所述光伏充电器利用所连接的第一光伏组件转化的直流电为所述蓄电池充电；在进入储能放电逆变模式时，控制所述输出开关导通，以使所连接的逆变器将所述蓄电池提供的直流电逆变成交流电供给所述电网或所述负载使用。

6.如权利要求5所述的分布式光伏能源***，其特征在于，当所述逆变器为双向逆变器时，所述储能模组还包括：

分别与所述蓄电池的电源端和所述输出开关的第一端连接的直流充电器；

所述控制器还用于在进入储能交流充电模式时，控制所述输出开关导通，以使所连接的逆变器将所述电网或所述负载返回的交流电整流成直流电，并将整流得到的直流电经所述直流充电器供给所述蓄电池充电。

7.如权利要求5所述的分布式光伏能源***，其特征在于，所述储能模组还包括短路开关；其中：

所述短路开关的第一端与所述输入开关的第一端连接且公共端作为所述储能模组的输入端，所述短路开关的第二端与所述输出开关的第二端连接且公共端作为所述储能模组的输出端，所述短路开关的控制端与所述控制器连接；

所述控制器还用于在进入光伏逆变模式时，控制所述短路开关导通，以使所连接的逆变器将自身连接的第一光伏组件转化的直流电逆变成交流电供给所述电网或所述负载使用。

8.如权利要求5-7任一项所述的分布式光伏能源***，其特征在于，所述控制器还与所述蓄电池连接；

所述控制器具体用于根据所述蓄电池的状态进行工作模式的切换。

9.如权利要求1所述的分布式光伏能源***，其特征在于，每个所述储能模组均安装在其连接的第一光伏组件的下方空间内。

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