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一种离网型光伏发电系统及其供电方法

阅读：939发布：2021-03-01

IPRDB可以提供一种离网型光伏发电系统及其供电方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种离网型光伏发电系统，包括光伏组件、储能装置，还包括设置在光伏侧的单向直流变换单元、设置在储能装置侧的双向直流变换单元、设置在负载侧的全桥逆变器，直流变换单元的输出端形成公共直流母线，双向直流变换单元跨接在公共直流母线上，全桥逆变器的一侧连接负载，另一侧接入公共直流母线。本发明还提出了一种上述系统的供电方法。本发明提出离网型光伏发电系统及其供电方法可适应各种不同条件下的离网型光伏储能系统运行，上位机判断当前系统各部件状态，并根据状态逻辑自动迅速切换至应有的状态。，下面是一种离网型光伏发电系统及其供电方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种离网型光伏发电系统，包括光伏组件(5)、储能装置(6)，其特征在于：它还包括设置在光伏侧的单向直流变换单元(1)、设置在储能装置侧的双向直流变换单元(2)、设置在负载侧的全桥逆变器(4)，所述的直流变换单元(1)的输出端形成公共直流母线(3)，所述的双向直流变换单元(2)跨接在所述的公共直流母线(3)上，所述的全桥逆变器(4)的一侧连接负载(8)，另一侧接入所述的公共直流母线(3)。

2.根据权利要求1所述的离网型光伏发电系统，其特征在于，所述的光伏组件(5)一侧还设置有Boost电路。

3.根据权利要求1所述的离网型光伏发电系统，其特征在于，所述的储能装置(6)侧还设置有Buck-Boost电路。

4.根据权利要求1所述的离网型光伏发电系统，其特征在于，它还包括用于监测所述的光伏组件(5)、储能装置(6)、负载(8)运行参数的上位机(7)。

5.根据权利要求4所述的离网型光伏发电系统，其特征在于，所述的上位机(7)还输出控制信号至所述的单向直流变换单元(1)、双向直流变换单元(2)、全桥逆变器(4)。

6.一种如权利要求1所述的离网型光伏发电系统的供电方法，包括如下步骤：

(0001)如果光伏组件(5)的能量输出充足，单向直流交换单元(1)通过公共直流母线(3)、全桥逆变器(4)为负载(8)充电，并且，通过双向直流变换单元(2)为储能装置(6)充电；

(0002)如果所述的光伏组件(5)的能量输出不充足，所述的单向直流交换单元(1)通过公共直流母线(3)、全桥逆变器(4)向负载(8)供电，同时，所述的储能装置(6)通过双向直流变换单元(2)、公共直流母线(3)、全桥逆变器(4)向负载供电；

(0003)如果所述的光伏组件(5)无能量输出，所述的储能装置(6)通过双向直流变换单元(2)、公共直流母线(3)、全桥逆变器(4)向负载供电；

(0004)如果所述的光伏组件(5)的输出功率大于所述的负载(8)功率、所述的储能装置(6)充电功率之和时，所述的单向直流交换单元(1)根据所述的负载(8)功率和储能装置(6)充电功率之和，控制所述的光伏组件(5)的输出能量。

7.根据权利要求6所述的供电方法，其特征在于，所述的步骤(0001)一(0004)中，上位机(7)通过检测所述的光伏组件(5)、储能装置(6)、负载(8)的运行参数，做出所述的光伏组件能量输出充足、不充足、无能量输出、或输出功率大于所述的负载(8)功率及所述的储能装置(6)充电功率之和的判断。

8.根据权利要求7所述的供电方法，其特征在于，所述的上位机(7)根据所述的判断结果，控制所述的单向直流变换单元(1)、双向直流变换单元(2)、全桥逆变器(4)。

9.根据权利要求6或8所述的供电方法，其特征在于，所述的步骤(0001)、步骤(0002)中，所述的上位机(7)控制所述的单向直流交换单元(1)工作在MPPT状态，以最大功率输出能量。

10.根据权利要求7所述的供电方法，其特征在于，当所述的上位机(7)判断所述的光伏组件(5)和储能装置(6)均无法单独或共同向所述的负载(8)提供电能时，则切换系统处于待机状态，所述的光伏组件(5)重新获得能量后，执行步骤(0001)～(0004)。

说明书全文

一种离网型光伏发电系统及其供电方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种光伏发电系统及其供电方法，特别是一种离网型光伏发电系统及其供电方法。

背景技术

[0002] 光伏发电系统是利用太阳能电池直接将太阳能转换成电能的发电系统。现有技术中，离网型光伏发电系统具备两种供电方式，即，光伏供电和储能装置供电。其中，光伏供电方式为主要的供电方式，光伏组件将太阳能转化为电能，再通过逆变器转化为交流电供给交流负载；储能装置是辅助的供电方式，主要提供短时间供电或应急供电，以维持整个系统正常运行。这种离网型光伏发电系统一般由光伏组件、充放电控制装置、储能装置(蓄电池组)、逆变器(一般的，为离网型逆变器)和负载(直流、交流)构成。光伏系统用于将太阳能转换为电能，在给负载供电的同时，也为储能装置充电。在光照强度较弱或无光照时，由储能装置给直流负载供电；同时，储能装置还要直接给逆变器供电，通过逆变器逆变成后形成交流电，用于给交流负载供电。

[0003] 上述离网型光伏发电系统结构冗余，从而增加了系统的不稳定性。在光照较弱的时候，系统无法实现光伏能量输出，存在光伏能源浪费的现象，因而，对区域内的太阳能源的利用也不够充分。又由于日照强度及天气状况的不确定性，尤其当满负荷运行状态时，容易形成光伏功率的波动从而对系统及负载带来较大冲击，蓄电池也无法对昼夜波动频繁的光伏能量输出起到平滑抑制的作用。

发明内容

[0004] 为解决现有技术中技术问题，本发明提出一种新型的离网型光伏发电系统及其供电方法，实现了离网型光伏发电系统对能源的合理、节能、高效运用和管理。

[0005] 为了实现上述目的，本发明所提出的第一个技术方案是：

[0006] 一种离网型光伏发电系统，包括光伏组件、储能装置，还包括设置在光伏侧的单向直流变换单元、设置在储能装置侧的双向直流变换单元、设置在负载侧的全桥逆变器，直流变换单元的输出端形成公共直流母线，双向直流变换单元跨接在公共直流母线上，全桥逆变器的一侧连接负载，另一侧接入公共直流母线。

[0007] 上述技术方案还可以进一步优化。

[0008] 作为优选，光伏组件一侧还设置有Boost电路。

[0009] 作为优选，储能装置侧还设置有Buck-Boost电路。

[0010] 作为优选，离网型光伏发电系统还包括用于监测光伏组件、储能装置、负载运行参数的上位机。

[0011] 作为优选，上位机还输出控制信号至单向直流变换单元、双向直流变换单元、全桥逆变器。

[0012] 本发明所提出的第二个技术方案是：

[0013] 一种离网型光伏发电系统的供电方法，包括如下步骤：

[0014] (0001)如果光伏组件的能量输出充足，单向直流交换单元通过公共直流母线、全桥逆变器为负载充电，并且，通过双向直流变换单元为储能装置充电；

[0015] (0002)如果光伏组件的能量输出不充足，单向直流交换单元通过公共直流母线、全桥逆变器向负载供电，同时，储能装置通过双向直流变换单元、公共直流母线、全桥逆变器向负载供电；

[0016] (0003)如果光伏组件无能量输出，储能装置通过双向直流变换单元、公共直流母线、全桥逆变器向负载供电；

[0017] (0004)如果光伏组件的输出功率大于负载功率、储能装置充电功率之和时，单向直流交换单元根据负载功率和储能装置充电功率之和，控制光伏组件的输出能量。

[0018] 上述技术方案还可以进一步优化。

[0019] 作为优选，步骤(0001)-(0004)中，上位机通过检测光伏组件、储能装置、负载的运行参数，做出光伏组件能量输出充足、不充足、无能量输出、或输出功率大于负载功率及储能装置充电功率之和的判断。

[0020] 作为优选，上位机根据判断结果，控制单向直流变换单元、双向直流变换单元、全桥逆变器。

[0021] 作为优选，步骤(0001)、步骤(0002)中，上位机控制单向直流交换单元工作在MPPT状态，以最大功率输出能量。

[0022] 作为优选，当上位机判断光伏组件和储能装置均无法单独或共同向负载提供电能时，则切换系统处于待机状态，光伏组件重新获得能量后，执行步骤(0001)～(0004)。

[0023] 由于上述技术方案的采用，本发明相比于现有技术，具有以下优点：

[0024] 本发明提出离网型光伏发电系统及其供电方法可适应各种不同条件下的离网型光伏储能系统运行，上位机判断当前系统各部件状态，并根据状态逻辑自动迅速切换至应有的状态。

附图说明

[0025] 图1是本发明的离网型光伏发电系统的一种框图；

[0026] 其中：1、单向直流变换单元；2、双向直流变换单元；3、公共直流母线；4、全桥逆变器；5、光伏组件；6、储能装置；7、上位机；8、负载。

具体实施方式

[0027] 实施例1

[0028] 如图1所示的离网型光伏发电系统包括光伏组件5、储能装置6、设置在光伏侧的单向直流变换单元1、设置在储能装置侧的双向直流变换单元2、设置在负载侧的全桥逆变器4，直流变换单元1的输出端形成公共直流母线3，双向直流变换单元2跨接在公共直流母线3上，全桥逆变器4的一侧连接负载8，另一侧接入公共直流母线3。

[0029] 储能装置6可以是但不限于铅酸蓄电池、锂离子电池、镍氢电池。

[0030] 图1所示的离网型光伏发电系统还包括上位机7，用于监测光伏组件5、储能装置6、负载8运行参数，此外，还基于上述运行参数进行判断，输出控制信号至单向直流变换单元1、双向直流变换单元2、全桥逆变器4。

[0031] 举例来说，上位机7所监测的系统运行参数包括：负载信号及负载功率，光伏组件5相关工作参数、电能输出参数，从BMS(电池管理系统)处获得储能系统状态相关信号，包括电池SOC、SOH、运行温度、是否过充过放，等。

[0032] 光伏组件5一侧还设置有Boost电路，具有控制光伏组件5电能输出的功能。Boost电路同样受控于上位机7。

[0033] 储能装置6侧还设置有Buck-Boost电路，作为控制储能装置6充电和放电的装置。Buck-Boost电路同样受控于上位机7。

[0034] 实施例2

[0035] 一种实施例1中离网型光伏发电系统的供电方法，上位机7通过检测光伏组件5、储能装置6、负载8的运行参数，做出光伏组件能量输出充足、不充足、无能量输出、或输出功率大于负载8功率及储能装置6充电功率之和的判断。此后，上位机7根据判断结果，控制单向直流变换单元1、双向直流变换单元2、全桥逆变器4跳转以符合以下四种工况：

[0036] (0001)如果光伏组件5的能量输出充足，单向直流交换单元1通过公共直流母线3、全桥逆变器4为负载8充电，并且，通过双向直流变换单元2为储能装置6充电，此时，上位机7控制单向直流交换单元1工作在MPPT(最大功率点跟踪)状态，以最大功率输出能量；

[0037] (0002)如果光伏组件5的能量输出不充足，单向直流交换单元1通过公共直流母线3、全桥逆变器4向负载8供电，同时，储能装置6通过双向直流变换单元2、公共直流母线3、全桥逆变器4向负载供电，此时，上位机7控制单向直流交换单元1工作在MPPT(最大功率点跟踪)状态，以最大功率输出能量，工况/步骤(0002)对应的工作状态利用了弱光照条件下的光伏能源，提高了光伏系统太阳能利用率；工况/步骤(0001)和(0002)组合使用，上位机7通过实时监控负载8及光伏组件5的运行参数，对储能装置6的充电和放电状态进行切换控制，从而使得储能装置6对光伏组件5的输出形成了很好的平滑，安全、高效、经济节能。

[0038] (0003)如果光伏组件5无能量输出，储能装置6通过双向直流变换单元2、公共直流母线3、全桥逆变器4向负载供电，在工况/步骤(0003)中，光伏组件5一侧的Boost电路被关闭，储能装置6一侧的Buck-Boost电路工作在Boost模式，维持中间直流母线电压恒定，给负载供电。此时储能电池放电功率完全由负载决定；

[0039] (0004)如果光伏组件5的输出功率大于负载8功率、储能装置6充电功率之和时，单向直流交换单元1根据负载8功率和储能装置6充电功率之和，控制光伏组件5的输出能量，工况/步骤(0004)中，单向直流变换单元1从MPPT模式切换至恒压模式，保证中间直流母线3的电压恒定，储能装置6一侧的Buck-Boost电路相应地切换为Buck模式，用于防止储能装置6过充，在这种工况/步骤中，光伏组件5的输出能量完全由负载8以及储能装置6的充电功率决定。

[0040] 需要指出的是，上述步骤不限于按照(0001)～(0004)顺序执行。

[0041] 此外，当上位机7判断光伏组件5和储能装置6均无法单独或共同向负载8提供电能时，则封锁系统硬件电路中的所有开关管，切换系统处于待机状态，等待光伏组件5重新获取能量，重新执行工况/步骤(0001)～(0004)。

[0042] 本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

[0043] 本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

[0044] 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

[0045] 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

[0046] 尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

[0047] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

标题	发布/更新时间	阅读量
光伏发电系统-专利编号CN108075559A	2020-05-13	375
光伏发电系统-专利编号CN107528528A	2020-05-11	584
光伏发电系统-专利编号CN103296110B	2020-05-12	191
光伏发电系统-专利编号CN110098794A	2020-05-13	679
光伏发电系统-专利编号CN107769388A	2020-05-13	253
光伏发电系统-专利编号CN106253797A	2020-05-11	497
光伏发电系统-专利编号CN108039866A	2020-05-11	286
光伏发电系统-专利编号CN103296110A	2020-05-12	625
光伏发电系统-专利编号CN105790709A	2020-05-11	998
光伏发电系统-专利编号CN102447427A	2020-05-12	346

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