CN205489759U - 一种光伏储能空调装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光伏储能空调装置，包括:光伏发电装置、储能装置、空调机组和能量调度管理装置；能量调度管理装置包括：检测模块，用于检测空调运行状态、光伏发电装置和储能装置的供电电量和工作状态；调度模块，用于根据空调运行状态、供电电量和工作状态，以及设定的供电优先级和用电优先级控制供电和/或充电。本实用新型的光伏储能空调装置，根据实际发电、储电与用电情况的变化而运行在不同的工作模式下，实现多工作模式实时运行，减小天气变化、蓄电池储电量、电网运行状态对正常运行的影响，提高稳定性与可靠性，并且光伏发电用量不浪费，蓄电池寿命受充放电的影响变小，实现利益最大化。

Description

一种光伏储能空调装置

技术领域

本实用新型涉及空调技术领域，尤其涉及一种光伏储能空调装置。

背景技术

能源短缺是目前面临的比较严重的问题，解决此问题之一是使用太阳能发电。现有较为成熟的光伏空调***主要是光伏电能和市政电能的配合使用，当***受到一些客观因素(如天黑、停电、天气变化等)影响时，可能导致光伏空调***不能正常的运行。目前，有一些光伏储能空调***的概念提出，在光伏空调***中增加储能单元，形成光伏储能空调***架构，来保证供能及正常运行。但光伏空调***中的能源的具体调配方式，以及光伏储能空调***根据能量供应变化而形成运行状态尚不明确，光伏空调***中的能源的联动运行及控制策略尚不明确，使得光伏空调***中的能量供应不稳定，不能实现并、离网双用。因此，需要一种新的光伏储能空调***，能够在各种能量变化情况下都能稳定可靠运行，实现光伏储能空调***可并、离网双用。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的一个技术问题是提供一种光伏储能空调装置。

一种光伏储能空调装置,包括:光伏发电装置、储能装置、空调机组和能量调度管理装置；所述光伏发电装置、所述储能装置和公共电网分别与所述空调机组连接，用于供电；所述光伏发电装置、所述公共电网分别与所述储能装置连接，用于充电；所述光伏发电装置还用于向所述公共电网并网供电；所述能量调度管理装置包括：检测模块，与所述光伏发电装置、所述储能装置、所述空调机组连接，用于检测空调运行状 态、所述光伏发电装置和所述储能装置的供电电量和工作状态；调度模块，与所述光伏发电装置、所述储能装置、所述公共电网连接，用于根据所述空调运行状态、所述供电电量和工作状态，以及设定的供电优先级和用电优先级控制供电和/或充电。

根据本实用新型的一个实施例，进一步的，所述光伏发电装置包括：光伏阵列、逆变器、切换装置和电能表；所述光伏阵列依次连接所述切换装置、所述逆变器；所述逆变器和所述公共电网连接；所述切换装置与所述空调机组连接；在所述光伏阵列和所述切换装置之间的连线上设置有所述电能表；所述检测模块与所述电能表连接，获取所述光伏阵列的发电电量；所述调度模块与所述切换装置和所述逆变器连接，控制所述光伏阵列为所述空调机组和/或所述公共电网供电。

根据本实用新型的一个实施例，进一步的，所述储能装置包括：储能电池组和电池能量管理模块；所述电池能量管理模块与所述储能电池组连接；所述检测模块和所述调度模块分别与所述电池能量管理模块连接，所述检测模块通过所述电池能量管理模块获取所述储能电池组的电量，所述调度模块通过所述电池能量管理模块控制所述储能电池组的工作状态。

根据本实用新型的一个实施例，进一步的，所述储能装置还包括：直流变换器；所述储能电池组通过所述直流变换器与所述公共电网连接。

根据本实用新型的一个实施例，进一步的，所述公共电网通过开关装置与所述空调机组连接；所述调度模块与所述开关装置连接。

根据本实用新型的一个实施例，进一步的，所述空调机组包括：控制器；所述控制器与所述检测模块连接，用于获取空调运行状态。

本实用新型的光伏储能空调装置，将光伏发电装置、储能装置、市政的公共电网接入到空调形成光伏储能空调装置，能够根据实际发电、储电与用电情况的变化而运行在不同的工作模式下，实现多工作模式实时运行，减小天气变化、蓄电池储电量、电网运行状态对正常运行的影响，提高稳定性与可靠性，并且光伏发电用量不浪费，蓄电池寿命受充 放电的影响变小。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为根据本实用新型的光伏储能空调装置的一个实施例的控制、供电线路连接示意图；

图2为根据本实用新型的光伏储能空调装置的另一个实施例的控制、供电线路连接示意图；

图3为在光伏发电装置所发的电能刚好满足空调机组运行，由光伏发电装置发电直接驱动空调机组运行的供电示意图；

图4为在空调机组不运行、储能装置电量不足时，光伏发电装置***给储能装置充电的供电示意图；

图5为在空调机组不运行、储能装置电量充足或者不工作时，光伏发电装置所发的电全部并网的供电示意图；

图6为在光伏发电装置不发电、储能装置的电量充足，此时由储能装置给空调机组供电的供电示意图；

图7为当光伏发电装置不发电、空调机组不运行、储能装置电量不足时，由公共电网给储能装置充电的供电示意图；

图8为在当光伏发电装置不发电、储能装置电量不足时，由公共电网给空调机组供电，驱动空调运行，同时给储能装置充电的供电示意图；

图9为在当光伏发电装置所发的电供空调机组运行后还盈余、储能装置电量不足时，此时光伏发电装置发电优先给储能装置充电的供电示意图；

图10为在当光伏发电装置所发的电供空调机组运行后还盈余、储 能装置电量充足或者不工作时，此时多余的电量向公共并网供电的供电示意图；

图11为在当光伏发电装置发电不足以供空调机组运行、储能装置电量也不足时，不足部分由公共电网提供，同时给储能装置供电的供电示意图；

图12为在当光伏发电装置发电不足以供空调机组运行、储能装置电量充足时，不足部分由储能装置供电的供电示意图；

图13为在当储能装置不工作、光伏发电装置发电不足以供空调机组运行时，不足部分由公共电网补充供电的供电示意图；

图14为在当储能装置不工作、光伏发电装置不发电时，公共电网直接给空调机组供电的供电示意图；

图15为根据本实用新型的光伏储能空调装置的控制方法的一个实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本实用新型进行更全面的描述，其中说明本实用新型的示例性实施例。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合各个图和实施例对本实用新型的技术方案进行多方面的描述。

如图1所示,本实用新型提供一种光伏储能空调装置，包括:光伏发电装置11、储能装置12、空调机组10和能量调度管理装置15。光伏发电装置11、储能装置12和公共电网13分别与空调机组10连接，用于供电。光伏发电装置11、公共电网13分别与储能装置12连接，用于充电。光伏发电装置12还用于向公共电网13并网供电。

能量调度管理装置15包括：检测模块151和调度模块152。检测模块151检测空调运行状态、光伏发电装置和储能装置的供电电量和工作 状态。调度模块152根据空调运行状态、供电电量和工作状态，以及设定的供电优先级和用电优先级控制供电或者充电，或者供电和充电同时进行。

光伏发电装置11、储能装置12和公共电网13作为空调机组10的三个供电电源，调度模块152根据空调运行状态、各个供电电源的供电电量和工作状态，以及供电优先级和用电优先级来确定三个供电电源中的一个或几个电源组合，作为实际向空调机组10的供电电源，并确定光伏发电装置11、公共电网13中的一个或全部为储能装置12充电，并确定供电和充电的时机。本实用新型的公共电网13可以为市政电网等。

光伏发电装置11、储能装置12、空调机组10和市政电网四者之间可以实时的进行多元能量配置流动，确定供电优先级，优先使用光伏电能，其次是储能电能，最后的市政电能。确定用电优先级，空调运行时优先满足空调，其次满足储能，最后满足向市政发电。

由于配置有光伏发电和储能两种供电形式，上述实施例中的光伏储能空调装置可实现在市政掉电情况下的离网运行，储能装置12利用运行过程中能量的盈余实时自动续流充电，并可以对光伏发电装置11发电、储能装置12充放电、空调用电状态进行实时跟踪，供电能量的动态切换时间可以小于10ms。

光伏发电装置可以有多种，例如，如图2所示，光伏发电装置包括：光伏阵列111、逆变器114、切换装置113和电能表112。光伏阵列111依次连接切换装置113、逆变器114，逆变器114和公共电网13连接，切换装置113与空调机组10连接。在光伏阵列111和切换装置113之间的连线上设置有电能表112。

检测模块151与电能表112连接，获取光伏阵列111的发电电量。调度模块152与切换装置113和逆变器114连接，控制光伏阵列111为空调机组10或公共电网13供电，也可以同时为空调机组10和公共电网13供电。在一个实施例中，也可以不设置切换装置113，光伏阵列111的电能通过逆变器114发送到空调机组，由空调机组内部的电路实 现将光伏阵列111的电能发送给公共电网13，从而实现并网供电。

光伏阵列111的电能可以通过逆变器114接入到公共电网13中，逆变器114可以将光伏阵列111输出的直流电转换为220或380伏的交流电。光伏阵列111所发电能是通过电能表112或者计量模块进行检测，空调作为用电需求方，会根据负荷情况产生用电需求，通过DC/AC模块和能量调度管理***，优先使用光伏电能。

光伏阵列111输出的直流电可以接入到换流器101和换流器102之间的直流总线上，也可以通过逆变器114转换为交流电接入换流器101或换流器102。光伏发电为供电方之一，若能满足空调用电需求，则全部由光伏供电，若不能满足空调用电需求，则从其它能源测调度电能供空调使用。

储能装置包括：储能电池组121和电池能量管理模块122，电池能量管理模块122与储能电池组121连接。检测模块151和调度模块152分别与电池能量管理模块122连接，检测模块151通过电池能量管理模块获取储能电池组121的电量等信息，调度模块152通过电池能量管理模块122控制储能电池组121的工作状态，例如，充电、放电、停止工作等。储能装置通过电池能量管理模块122进行电量检测，并控制储能装置的充放电动作和深度。

光伏发电装置和储能装置的运行状态通过能量调度管理装置15可检测。光伏发电装置为单向供电能源，只要光照条件满足发电要求，光伏发电装置就会对外发电，当光伏条件不满足发电要求时停止发电，光伏发电装置运行状态受光照条件激发。储能装置通过电池能量管理模块控制工作或不工作，储能装置的工作状态分为充电、放电两种。

储能装置还可以包括：直流变换器123，储能电池组121通过直流变换器123与公共电网13连接。例如，储能电池组121可以为锂电池组，需要进行直流供电，光伏阵列111产生直流电可以直接对储能电池组121充电，也可以通过直流变换器、整流装置等对储能电池组121供电。公共电网13通过直流变换器123，生成低电压的直流电对储能电池组121供电。

公共电网13通过开关装置14与空调机组10连接，调度模块152与开关装置14连接。调度模块152通过控制开关装置14的开闭能够控制公共电网13对空调机组进行供电。在多个电源与空调机组之间的供电连线上也可以设置开关装置，控制多个电源对空调机组进行供电。

空调机组包括：控制器103。控制器103获取空调运行状态。空调机组本身的控制器103可以检测空调机组的运行状态，包含电参数和冷负荷参数等全套状态。能量调度管理模块15也会实时检测空调运行状态，主要是用电需求状态。

上述实施例中的光伏储能空调装置，将光伏发电装置、储能装置、市政的公共电网接入到空调形成光伏储能空调装置，通过制定多能源联动运行策略，确定供电优先级，优先使用光伏电能，其次是储能电能，最后的市政电能；确定用电优先级，空调运行时优先满足空调，其次满足储能，最后满足向市政发电。

上述实施例中的光伏储能空调装置，调整光伏储能空调装置随光伏发电、储能蓄电、空调用电的不同情况而使工作在不同的模式下，实现光伏储能空调装置的适应性多模式运行，即使在光伏阵列供电不足和遭遇电网停电的极端突发状况下也能维持空调运行状态，甚至可实现光伏储能空调装置的离网运行，***运行效益最大化。

调度模块152依照供电优先级的由高到低顺序选择的供电电源依次为光伏发电装置11、储能装置12和公共电网13。依照用电优先级的由高到低顺序进行供电的设备依次为空调机组、储能装置12和和公共电网。

在一个实施例中，调度模块152可根据实光伏发电、储能蓄电和空调用电的实际情况，按照供电优先级实时切换运行在当前能量状态下的最适合工作模式，共有12种工作模式，如图3至14所示，保证了能源的最有效利用和光伏储能空调装置的稳定可靠运行。

当调度模块152判断光伏发电装置11的发电量与空调机组10运行所需的电量相同，则控制为空调机组10供电的电源仅为光伏发电装置11。此为工作模式1，如图3所示，当光伏发电装置11所发的电能刚好 满足多联机运行时，由光伏发电装置11发电直接供给空调机组10用电。

当调度模块152判断空调机组10未运行并且储能装置12的电量不足时，则控制光伏发电装置11为储能装置12充电。此为工作模式二，如图4所示，当空调机组10不运行、储能装置12电量不足时，光伏发电装置11***给储能装置充电。

当调度模块152判断空调机组10未运行并且储能装置12的电量充足或不工作时，则控制光伏发电装置11向公共电网13并网供电。此为工作模式三，如图5所示：当空调机组10不运行、储能装置12电量充足或者不工作时，光伏发电装置11所发的电全部并网。

当调度模块152判断光伏发电装置11未发电并且储能装置12的电量充足时，则控制储能装置12驱动空调机组10运行。此为工作模式四：如图6所示，当光伏发电装置11不发电、储能装置12的电量充足，此时由储能装置12给空调机组10供电，驱动机组运行。

当调度模块152判断光伏发电装置11未发电、空调机组10未运行并且储能装置12电量不足时，则控制公共电网13为储能装置12充电。此为工作模式五：如图7所示，当光伏发电装置11不发电、空调机组10不运行、储能装置12电量不足时，由公共电网13给储能装置12充电。

当调度模块152判断光伏发电装置11未发电并且储能装置12的电量不足时，则控制公共电网13驱动空调机组10运行，并控制公共电网10为储能装置12充电。此为工作模式六：如图8所示，当光伏发电装置11不发电、储能装置12电量不足时，由公共电网13驱动空调机组10运行，同时给储能装置12充电。

当调度模块152判断光伏发电装置11的发电量大于空调机组10运行所需的电量、并且储能装置12的电量不足时，则控制光伏发电装置11为空调机组10供电，并控制光伏发电装置11为储能装置充电。此为工作模式七：如图9所示，当光伏发电装置11所发的电供空调机组10运行后还盈余、储能装置12电量不足时，此时光伏发电优先给储能装 置12充电。

当调度模块152判断光伏发电装置11的发电量大于空调机组10运行所需的电量、并且储能装置12电量的充足或不工作时，则控制光伏发电装置11为空调机组10供电，并控制光伏发电装置11向公共电网13并网供电。此为工作模式八：如图10所示，当光伏发电装置11所发的电供空调机组10运行后还盈余、储能装置12电量充足或者不工作时，此时多余的电量向公共并网供电。

当调度模块152判断光伏发电装置11的发电量小于空调机组10运行所需的电量、并且储能装置12的电量不足时，则控制光伏发电装置11与公共电网13共同向空调机组10供电，并且控制公共电网13为储能装置12充电。此为工作模式九：如图11所示，当光伏发电装置11发电不足以供空调机组10运行、储能装置12电量也不足时，不足部分由公共电网13提供，同时给储能装置12供电。

当调度模块152判断光伏发电装置11的发电量小于空调机组10运行所需的电量、并且储能装置12的电量充足时，则控制光伏发电装置11与储能装置12共同向空调机组供电。此为工作模式十：如图12所示，当光伏发电装置11发电不足以供空调机组10运行、储能装置电量12充足时，不足部分由储能装置12供电。

当调度模块152判断光伏发电装置11的发电量小于空调机组10运行所需的电量、并且储能装置12不工作时，则控制光伏发电装置11与公共电网13共同向空调机组10供电。此为工作模式十一：如图13所示，当储能装置12不工作、光伏发电装置11发电不足以供空调机组10运行时，不足部分由公共电网13补充供电。

当调度模块152判断光伏发电装置11未发电、并且储能装置12不工作时，则控制公共电网13向空调机组10供电。此为工作模式十二：当储能装置12不工作、光伏发电装置11不发电时，公共电网13直接给多联机供电。

本实用新型的光伏储能空调装置运行在模式一时，为纯光伏空调模式，实现自发自用，供需相等；运行在模式二时，空调装置自身存储电 能，减少逆变上网产生的损耗，存储电能作为***备用能源，增加可靠性；运行在模式三时，空调装置自身无法纳入更多能量而又有裕量时，光伏发电装置并网，实现发电不浪费、光电利用最大化。运行在模式四时，空调机组直接利用***自身储能，无需上网取电，空调装置具有一定的自给能力；运行在模式五时，公共电网给蓄电池充电，保证空调装置备用能源时刻充足，提升应对突发状况的能力。

本实用新型的光伏储能空调装置运行在模式六时，光伏阵列无法满足负载需求，空调装置也能不受影响正常运行；运行在模式七时，除了满足自身用电需求，多余电量直接备用能源，避免了因并网产生的电能转换损耗；运行在模式八时，空调装置满足自身需求外还能对外出力，提高***效益；运行在模式九时，维持工作还且能对空调装置进行补充储能备用；运行在模式十时，光电不足，空调装置也能实现自给自足；运行在模式十一时，少量的光伏发电装置发电也能充分利用，同时也保证空调装置正常运行；运行在模式十二时，光伏发电装置和储能模块陷入瘫痪也不影响空调装置使用。

本实用新型的光伏储能空调装置可以在以上12种模式下运行，多电源之间交替或同时工作，实现在不同发用电情况下择优取用电，既保证了清洁光伏能源的利用最大化，又能使空调装置的正常运行得到保障。12种工作模式可以实时切换，保证了能源的最有效利用和光伏储能空调***的稳定可靠运行。

图15为根据本实用新型的光伏储能空调装置的控制方法的一个实施例的流程示意图，如图15所示：

步骤301，检测空调运行状态、光伏发电装置和储能装置的供电电量和工作状态。

步骤302，根据空调运行状态、供电电量和工作状态，以及设定的供电优先级和用电优先级控制供电和/或充电。

依照供电优先级的由高到低顺序选择的供电电源依次为光伏发电装置、储能装置和公共电网；其中，依照用电优先级的由高到低顺序进行供电的设备依次为空调机组、储能装置和和公共电网。

在一个实施例中，当判断光伏发电装置的发电量与空调机组运行所需的电量相同，则控制为空调机组供电的电源仅为光伏发电装置；当判断空调机组未运行并且储能装置的电量不足时，则控制光伏发电装置为储能装置充电；当判断空调机组未运行并且储能装置的电量充足或不工作时，则控制光伏发电装置向公共电网并网供电。

当判断光伏发电装置未发电并且储能装置的电量充足时，则控制储能装置驱动空调机组运行；当判断光伏发电装置未发电、空调机组未运行并且储能装置电量不足时，则控制公共电网为储能装置充电；当判断光伏发电装置未发电并且储能装置的电量不足时，则控制公共电网驱动空调机组运行，并控制公共电网为储能装置充电。

当判断光伏发电装置的发电量大于空调机组运行所需的电量、并且储能装置的电量不足时，则控制光伏发电装置为空调机组供电，并控制光伏发电装置为储能装置充电；当判断光伏发电装置的发电量大于空调机组运行所需的电量、并且储能装置电量的充足或不工作时，则控制光伏发电装置为空调机组供电，并控制光伏发电装置向公共电网并网供电；当判断光伏发电装置的发电量小于空调机组运行所需的电量、并且储能装置的电量不足时，则控制光伏发电装置与公共电网共同向空调机组供电，并且控制公共电网为储能装置充电。

当判断光伏发电装置的发电量小于空调机组运行所需的电量、并且储能装置的电量充足时，则控制光伏发电装置与储能装置共同向空调机组供电；当判断光伏发电装置的发电量小于空调机组运行所需的电量、并且储能装置不工作时，则控制光伏发电装置与公共电网共同向空调机组供电；当判断光伏发电装置未发电、并且储能装置不工作时，则控制公共电网向空调机组供电。

上述实施例中提供的光伏储能空调装置，根据实际发电、储电与用电情况的变化而运行在不同的工作模式下，实现多工作模式实时运行，减小天气变化、蓄电池储电量、电网运行状态对正常运行的影响，提高稳定性与可靠性，并且光伏发电用量不浪费，蓄电池寿命受充放电的影响变小，实现***利益最大化。

可能以许多方式来实现本实用新型的方法和***。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本实用新型的方法和***。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本实用新型的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本实用新型实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本实用新型的方法的机器可读指令。因而，本实用新型还覆盖存储用于执行根据本实用新型的方法的程序的记录介质。

本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (6)

1.一种光伏储能空调装置,其特征在于,包括:

光伏发电装置、储能装置、空调机组和能量调度管理装置；

所述光伏发电装置、所述储能装置和公共电网分别与所述空调机组连接，用于供电；所述光伏发电装置、所述公共电网分别与所述储能装置连接，用于充电；所述光伏发电装置还用于向所述公共电网并网供电；

所述能量调度管理装置包括：

检测模块，与所述光伏发电装置、所述储能装置、所述空调机组连接，用于检测空调运行状态、所述光伏发电装置和所述储能装置的供电电量和工作状态；

调度模块，与所述光伏发电装置、所述储能装置、所述公共电网连接，用于根据所述空调运行状态、所述供电电量和工作状态，以及设定的供电优先级和用电优先级控制供电和/或充电。

2.如权利要求1所述的光伏储能空调装置，其特征在于：

所述光伏发电装置包括：光伏阵列、逆变器、切换装置和电能表；所述光伏阵列依次连接所述切换装置、所述逆变器；所述逆变器和所述公共电网连接；所述切换装置与所述空调机组连接；在所述光伏阵列和所述切换装置之间的连线上设置有所述电能表；

所述检测模块与所述电能表连接，获取所述光伏阵列的发电电量；所述调度模块与所述切换装置和所述逆变器连接，控制所述光伏阵列为所述空调机组和/或所述公共电网供电。

3.如权利要求1所述的光伏储能空调装置，其特征在于：

所述储能装置包括：储能电池组和电池能量管理模块；

所述电池能量管理模块与所述储能电池组连接；所述检测模块和所述调度模块分别与所述电池能量管理模块连接，所述检测模块通过所述 电池能量管理模块获取所述储能电池组的电量，所述调度模块通过所述电池能量管理模块控制所述储能电池组的工作状态。

4.如权利要求3所述的光伏储能空调装置，其特征在于：

所述储能装置还包括：直流变换器；

所述储能电池组通过所述直流变换器与所述公共电网连接。

5.如权利要求1所述的光伏储能空调装置，其特征在于：

所述公共电网通过开关装置与所述空调机组连接；所述调度模块与所述开关装置连接。

6.如权利要求1所述的光伏储能空调装置，其特征在于：

所述空调机组包括：控制器；

所述控制器与所述检测模块连接，用于获取空调运行状态。