CN203416040U - 一种家用光伏发电与市电协调供能*** - Google Patents

一种家用光伏发电与市电协调供能*** Download PDF

Info

Publication number
CN203416040U
CN203416040U CN201320520848.8U CN201320520848U CN203416040U CN 203416040 U CN203416040 U CN 203416040U CN 201320520848 U CN201320520848 U CN 201320520848U CN 203416040 U CN203416040 U CN 203416040U
Authority
CN
China
Prior art keywords
family
load
storage battery
energy
photovoltaic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201320520848.8U
Other languages
English (en)
Inventor
袁建华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Three Gorges University CTGU
Original Assignee
China Three Gorges University CTGU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Three Gorges University CTGU filed Critical China Three Gorges University CTGU
Priority to CN201320520848.8U priority Critical patent/CN203416040U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN203416040U publication Critical patent/CN203416040U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

一种家用光伏发电与市电协调供能***，包括太阳能电池板，所述太阳能电池板通过直流线路连接控制器，控制器分别通过直流线路连接蓄电池、离网逆变器，所述离网逆变器通过交流线路连接能量管理控制器，能量管理控制器分别连接家庭负载、市电。本实用新型一种家用光伏发电与市电协调供能***，在不增加额外通讯成本的基础上，对光伏发电与市电实施智能管理。既最优利用光伏发电，又提高了负载供电可靠性和市电供电效率。

Description

一种家用光伏发电与市电协调供能***
技术领域
本实用新型一种家用光伏发电与市电协调供能***，涉及光伏发电领域。
背景技术
光伏发电***可分为独立型和并网型。独立型光伏发电***一般安装在边远或市电网难于覆盖的地区，为附近负载提供基本的电能需求。由光伏电池板、控制器、蓄电池、逆变器（DC/AC电路）等组成。独立型光伏发电***中，为保证在极端恶劣天气情况下对负载持续供电，***必须配备蓄电池来调节电能。当日光充足时，光伏电池板输出电能在满足负载需求时还有多余电能，***控制盈余电能给蓄电池充电并转化为化学能贮存起来；当在夜晚或阴雨天等极端恶劣天气情况下，光伏电池板不能为负载提供足够的能量，***控制蓄电池放电补足负载所需要的电能以保证负载工作稳定。并网型光伏发电***通过光伏并网逆变器与市电网相连，在市电网的强力支撑下为负载提供持续可靠电能。当日光充足时，光伏电池板产生的盈余电能通过逆变器单位功率因数并网，即电能转变为与市电网电压同频、同相的交流电后输入市电网，此时市电网相对光伏发电***可看作一个无穷大负载；当在夜晚或阴雨天等极端恶劣天气情况下，负载所需的差额电能，由逆变器工作在可逆模式即整流状态后通过市电网获取，此时市电网相对光伏发电***可看作一个无穷大电源。目前，并网型光伏发电***由于光伏电源出力的随机和波动性，对市电网还会造成较多负面影响，需要得到供电公司的审核批准，同时***核心器件——光伏并网逆变器成本和技术要求较高，因此在技术和设备配套及实施上存在诸多不便和阻力。
而采用独立型光伏发电***与市电网一起协调为后级负载供电，由于供电时光伏电源和市电网是相互隔离的，仅把市电网作为一个备用电源使用，不会引起光伏电源倒送电能到市电网。这种获取电能的方式与平常情况下家庭负载从市电网获取电能的方式没有任何区别。采用独立型光伏发电***与市电网一起协调为家庭负载供电，既能减少独立型光伏发电***中蓄电池的容量，降低蓄电池建设成本；又能极大地提高***的供电可靠性；同时光伏发电***与市电网完全电隔离，从而杜绝了光伏电源对市电网的消极影响。
切换装置为协调供电***的关键设备。光伏发电***与市电网作为两种备选电源一起接入切换装置输入端，后级家庭负载通过切换装置来优化选取合适的供电电源，从而实现对供电电源二选一的功能。由于光伏电源相对于市电网具有不需要燃料的极大优势，在充分利用光伏发电的条件下，光伏发电与市电切换装置工作原理为：光伏发电***能量供应充足的时候，切换装置选择光伏电源为家庭负载供电，此时光伏电池板发出直流电给蓄电池充电，并把直流电送给离网逆变器，经逆变为交流电后为家庭负载供电；光伏发电***能量不足的时候，切换装置选择市电网为家庭负载供电，此时光伏发电***与家庭负载断开，光伏电池板发出直流电为蓄电池补充电能，当蓄电池荷电状态补足到一定要求时自动切回到光伏电源供电。
光伏发电与市电切换装置传统应用于太阳能路灯、庭院灯等小型***，其规模容量都比较小，切换装置和控制器安装在一起，各种光伏发电***的运行状态信息等易于获得和使用。同时市电经整流器直接接入光伏发电***。当检测到蓄电池过放或者能量不足时，控制市电经过整流器为蓄电池充电，并经逆变器逆变后为家庭负载供电；当检测到蓄电池满充时，控制市电停止经过整流器为蓄电池充电。实质上传统切换装置只是一个可控的市电经光伏发电供能***，市电经整流器整流后再经逆变器逆变，当其为家庭负载提供电能时需要经过两级电能转换，整体效率下降不少，同时增添的整流设备也增加了***建设成本。
目前，城镇小区（楼房）住户安装的光伏发电***还出现了太阳能路灯等小型***没有的新特点和新问题：光伏电池板式一般安装在楼顶，由于直流端电压较低，为了降低线损，蓄电池和离网逆变器等主要部件均配置在离光伏电池板较近的地方。家用光伏发电***大多在已有的市电入户基础上增添，同时为了接线和使用方便，光伏发电与市电切换装置一般安装在住户门前的配电箱内。进而出现了以下新问题：由于切换装置远离光伏发电***主要部件，若切换装置依靠传统蓄电池过放保护来实施切换，由于远距离传输电压衰减较大。当通过通讯手段把光伏发电***的实时运行状态尤其是蓄电池荷电状态传递给切换装置时，不仅需要复杂的通讯技术，同时还要增设通讯线路，成本增加不少。依靠蓄电池过放保护来实施切换，即在切换装置端检测不到光伏逆变器电压输入的时候，才被迫切换到市电，切换过程时间长，导致居民家庭负载有停电感，同时蓄电池过放保护会引起开关跳开，需要居民爬上楼顶进行手工干预，给居民用电带来了不便。
传统切换装置具有两种市电接入模式：一种为市电经整流器并联到蓄电池上面，再经离网逆变器给家庭负载供电，实质上是一个可控的市电经光伏发电供能***。此种模式下会造成市电供电时整体效率的大幅降低，同时还会对蓄电池会造成一定的折损以及造成成本大幅上升。另外一种即为小型***中应用的切换到市电独立给负载供电，但整个切换过程依赖蓄电池的过放保护，切换过程时间长，导致居民家庭负载有停电感，同时蓄电池过放保护会引起开关跳开，需要居民爬上楼顶进行手工干预，给居民用电带来诸多不便。
发明内容
本实用新型提供一种家用光伏发电与市电协调供能***，在不增加额外通讯成本的基础上，对光伏发电与市电实施智能。既最优利用光伏发电，又提高了负载供电可靠性和市电供电效率。
本实用新型采取的技术方案为：一种家用光伏发电与市电协调供能***，包括太阳能电池板，所述太阳能电池板通过直流线路连接控制器，控制器分别通过直流线路连接蓄电池、离网逆变器，所述离网逆变器通过交流线路连接能量管理控制器，能量管理控制器分别连接家庭负载、市电。
所述离网逆变器用于将太阳能电池板、蓄电池输送过来的直流电转换成能满足家庭负载使用要求的AC220±5%V交流电。
所述交流线路包括电能输送线路、信号通讯线路。
本实用新型一种家用光伏发电与市电协调供能***，实施光伏电源和市电完全隔离的二选一智能管理切换，并通过能量管理控制器在蓄电池过放保护之前能迅速切换到市电供电，而当***蓄电池能量充足时再切换回光伏电源供电，整个切换过程自动进行，不再需要人工干预。由于市电单独供电时不再经整流器和逆变器进行两级电能转换，整体效率获得提高，同时降低了***建设成本。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
图1是本实用新型一种家用光伏发电与市电协调供能***连接图。
具体实施方式
工作原理：
本实用新型一种家用光伏发电与市电协调供能***，通过设定充放电控制器2，控制与蓄电池4配置在一起的离网逆变器5输出电压幅值与蓄电池4荷电状态成一定比例的下垂，再由能量管理控制器7内检测元件检测与离网逆变器5相连并经其调制的电源线上交流电压幅值，从而可以简单获取光伏发电***蓄电池4荷电状态，并通过能量管理控制器7显示出来，以供居户优化管理家庭负载。能量管理控制器7在蓄电池4过放保护之前能迅速切换到市电10供电，而当***蓄电池4能量充足时再切换回光伏电源：太阳能电池板1供电，整个切换过程自动进行，不再需要人工干预。
一种家用光伏发电与市电协调供能***，包括太阳能电池板1，所述太阳能电池板1通过直流线路3连接充放电控制器2，充放电控制器2分别通过直流线路3连接蓄电池4、离网逆变器5，所述离网逆变器5通过交流线路6连接能量管理控制器7，能量管理控制器7分别连接家庭负载8、市电10。所述离网逆变器5用于将太阳能电池板1、蓄电池4输送过来的直流电转换成能满足家庭负载8使用的（AC220V）交流电。
当阳光充足时，光伏发电***经蓄电池4和离网逆变器5、能量管理控制器7为家庭负载8提供符合供电要求的AC220±5%V交流电，其中蓄电池4由于具有电能调节功能，从而经过与其相连直流线路3上有双向能量流向。当极端恶劣天气情况下，并且蓄电池4储存化学能接近放空时，能量管理控制器7自动切换到市电10供电，此时，市电网经住户电表9和能量管理控制器7为家庭负载8提供电能，由于能量管理控制器7接通时和普通开关无异，因此此时家庭负载8获取电能的方式和平常情况下直接从市电网获取电能的方式没有任何区别。在智能切换装置7切换到市电供电期间，太阳能电池板1为蓄电池4充电，能量管理控制器7实时监测光伏发电***运行状态信息，一旦蓄电池4荷电状态达到能满足持续为家庭负载8提供电能条件时，能量管理控制器7会自动切换回光伏电源供电。
充放电控制器2主要用来对太阳能电池板1实施最大功率追踪，并保证光伏电池发出直流电的稳定性：当太阳能电池板1供应后级负载还有盈余电能时，充放电控制器2把盈余电能转变成化学能储存在蓄电池4中；当太阳能电池板1不能够满足后级负载电能需求时，差额电能由充放电控制器2控制蓄电池4放电补足。此外充放电控制器2还对***运行状态进行采集，对蓄电池4进行充放电过程控制、保护。
直流线路3由于电压较低，一般较短，用于连接楼顶上的光伏发电***主要部件。如太阳能电池板1、蓄电池4和充放电控制器2、离网逆变器5的输入端等。
家用光伏发电***中所用离网逆变器5主要负责把光伏电池板以及蓄电池输送过来的直流电转换成能满足家庭负载使用的AC220V交流电。离网逆变器5后端输出交流电压在220 5%V范围内，其输出电压幅值与相连的蓄电池4荷电状态成一定比例的下垂。
所述交流线路6包括电能输送线路、信号通讯线路。交流线路6用于连接离网逆变器5输出端和安放于楼下住户门前配电单元内的能量管理控制器7，尤其是连接底层住户时，交流线路较长。传统的交流线路一般只承担输送电能的任务，但在本实用新型一种家用光伏发电与市电协调供能***中，交流线路6将输送电能和通讯功能合二为一，在传输交流电能的同时，以及在供电电压允许范围内，把光伏发电***运行状态信息，尤其是蓄电池4荷电状态信息输送给能量管理控制器7。
能量管理控制器7具有检测和显示等功能，能在住户门口实时显示楼顶光伏发电***运行状态信息；同时还具有在光伏电源和市电之间实施二选一智能管理的功能，自动为住户家庭负载提供优质电源。能量管理控制器7主要根据交流线路6反馈的信息在多种工作状态下进行智能管理，保证家庭负载供电的连续性和稳定性。能量管理控制器7一般安装在小区建筑各楼层住户门口配电箱单元内。其输入端AC1和AC2分别连接到光伏电源和市电10，输出端连接到住户家庭负载8。
家庭负载8指的是住户家里的一切生活电器,生活电器是消耗电能进行工作的装置。较为严格的家庭负载特指以家庭为单位安装家用光伏供电***的住户在某一时段内所有工作的用电器消耗的总功率。

Claims (3)

1.一种家用光伏发电与市电协调供能***，包括太阳能电池板（1），其特征在于，所述太阳能电池板（1）通过直流线路（3）连接充放电控制器（2），充放电控制器（2）分别通过直流线路（3）连接蓄电池（4）、离网逆变器（5），所述离网逆变器（5）通过交流线路（6）连接能量管理控制器（7），能量管理控制器（7）分别连接家庭负载（8）、市电（10）。
2.根据权利要求1所述一种家用光伏发电与市电协调供能***，其特征在于，所述离网逆变器（5）用于将太阳能电池板（1）、蓄电池（4）输送过来的直流电转换成能满足家庭负载（8）使用要求的AC220±5%V交流电。
3.根据权利要求1所述一种家用光伏发电与市电协调供能***，其特征在于，所述交流线路（6）包括电能输送线路、信号通讯线路。
CN201320520848.8U 2013-08-26 2013-08-26 一种家用光伏发电与市电协调供能*** Expired - Fee Related CN203416040U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201320520848.8U CN203416040U (zh) 2013-08-26 2013-08-26 一种家用光伏发电与市电协调供能***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201320520848.8U CN203416040U (zh) 2013-08-26 2013-08-26 一种家用光伏发电与市电协调供能***

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN203416040U true CN203416040U (zh) 2014-01-29

Family

ID=49978898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201320520848.8U Expired - Fee Related CN203416040U (zh) 2013-08-26 2013-08-26 一种家用光伏发电与市电协调供能***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN203416040U (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104184394A (zh) * 2014-07-09 2014-12-03 佛山职业技术学院 一种家用离网光伏发电***
CN112290591A (zh) * 2020-10-26 2021-01-29 刘朝永 一种家用一体化光伏控制***

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104184394A (zh) * 2014-07-09 2014-12-03 佛山职业技术学院 一种家用离网光伏发电***
CN112290591A (zh) * 2020-10-26 2021-01-29 刘朝永 一种家用一体化光伏控制***

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103840487B (zh) 黑启动方法、能量管理***和共交流母线离网型光储微网
CN103178553B (zh) 一种家用混合供电***
CN106849343B (zh) 通信基站用风光柴储独立供电切换***及供电切换方法
AU2017215605A1 (en) Photovoltaic energy storage air conditioner, and control method
CN104022527B (zh) 直流微网***
CN203377609U (zh) 一种太阳能优先的光伏并网储能不间断电源***
CN205610313U (zh) 一种双向储能逆变***
CN105743127A (zh) 一种户用新能源发电智能控制***及控制方法
CN108123497B (zh) 一种交直流混合供电的配电柜及交直流混合供电***
CN202993467U (zh) 太阳能空调器的电源控制***
CN103138636A (zh) 一种光伏离并网及储能混合供电***
CN206195362U (zh) 光伏微网并网发电***
CN105811458A (zh) 微电网储能***及其能量管理方法
CN107147148B (zh) 一种基于峰谷电价差的光储源及水汽能热泵的***及其并网控制方法
CN204615504U (zh) 一种基于光伏发电与市电协调供能的应急电源***
KR102222560B1 (ko) 에너지 저장 시스템
KR101450711B1 (ko) 직류배전기능을 갖는 에너지 저장 및 변환 시스템
CN105978032A (zh) 用于通信基站的光伏并网叠加发电***
CN104201761B (zh) 一种光伏与通信电源组合使用的供电***
CN203416041U (zh) 一种交直流双电源配电箱
CN203416040U (zh) 一种家用光伏发电与市电协调供能***
CN114156924A (zh) 一种微电网“源-荷-储”协同互动控制***及方法
CN201181854Y (zh) 光伏户电电源装置
CN205811557U (zh) 用于通信基站的光伏并网叠加发电***
CN205811956U (zh) 一体化变电站光伏发电储能***

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140129

Termination date: 20140826

EXPY Termination of patent right or utility model