CN101938123B - 利用型风光发电控制系统及控制方法 - Google Patents

利用型风光发电控制系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用型风光发电控制系统及控制方法，该控制方法为：所述控制系统通过控制风光发电系统的输出电流IS调节市电供电系统的输出电流IAC；所述控制系统为了保持电流平衡IS+IAC＝IB+IL，在一定的负载电流IL及电池电流IB下，当风光发电系统的输出电流IS增加时，市电供电系统的输出电流IAC相应减小；当风光发电系统的输出电流IS减小时，市电供电系统的输出电流IAC相应增加。本发明所述的风光发电控制系统可以实时跟踪市电供电系统，提高绿色能源利用率；可以避免轻载下蓄电池过充的风险；当风光发电系统出现故障时可以自动从系统中切离，不影响市电供电系统的工作；不需要对原市电系统作任何改动，不需要额外增加设备。

Description

利用型风光发电控制系统及控制方法
技术领域
本发明属于供电技术领域，涉及一种利用型风光发电控制系统及控制方法。
背景技术
传统的风光发电系统为保障型供电系统，为了保证供电的可靠性，既要考虑新能源对负载供电和蓄电池充电还要考虑蓄电池有足够的备电时间，这样系统需要配置很大容量的光伏电池阵列、风机、蓄电池，从而增加系统的成本。为了平衡供电可靠性和尽可能的经济性，可以变保障型供电为利用型供电。利用型供电系统中风光发电系统不承担主用电源的义务，不需要满足全部用电需求，一般只要根据可利用程度按照满足实际负载的部分或大部分要求来配置容量即可。也就是说，风光发电系统能发出多少电就优先利用多少电，不足的部份再由市电来补足，电能的储备和后备不再是优先考虑的因素，这样将大大减少对系统的投资。
在现有的利用型供电系统中，实现风光发电系统与市电供电系统协调工作的方法有：
1、设置风光发电系统的输出电压比市电供电系统设定的输出电压高出一定的值，这样系统自动优先利用风光发电系统的能量。
该方法要求市电供电系统的输出电压固定，具有很大的局限性。市电供电系统对蓄电池充电有浮充和均充两种模式，以及温度补偿功能，所以市电供电系统的实际输出电压是实时变化的。由于该方法中风光发电系统的输出电压是固定的，不能实时跟踪市电供电系统的输出，导致该方法有如下缺点：
(1)当风光发电系统的输出电压低于市电供电系统的输出电压时，风光发电系统无法输出能量，没有节能效果。
(2)当风光发电系统的输出电压高于市电供电系统的输出电压且发电能量大于负载能耗时，会造成蓄电池过充电，影响系统性能。
2、通过在系统上增加控制电路侦听市电供电系统与监控中心的通讯，或者主动和市电供电系统通讯来获取系统的工作模式、均充电压、浮充电压等参数，从而让风光发电系统按此参数跟踪原市电供电系统工作。
该方法有如下缺点：
(1)系统需要增加额外的设备。
(2)系统对通讯的侦听需要有市电供电系统与监控中心的通讯协议，而不同厂家的市电供电系统的通讯协议也不同。
(3)从市电供电系统获取参数需要一定的时间，因此跟踪速度慢。
(4)由于对市电供电系统的通讯回路作了改造，可能导致市电供电系统与监控中心的通讯故障。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种利用型风光发电控制系统，该控制系统能优先使用风光能源；
此外，本发明还提供一种利用型风光发电控制方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。
一种利用型风光发电控制系统包括市电供电系统和风光发电系统；所述市电供电系统的直流输出接蓄电池和负载；所述风光发电系统的输出通过切离开关接到市电供电系统的输出母排上。
作为本发明的一种优选方案，所述控制系统还包括用以侦测所述市电供电系统输出电流的电流传感器和用以侦测蓄电池电流的电流传感器。
作为本发明的另一种优选方案，所述市电供电系统的输入为市电，所述风光发电系统的输入为太阳能电池或/和风力发电机。
作为本发明的再一种优选方案，所述风光发电系统包括一监控单元，用以调节风光发电系统的输出电流和控制所述切离开关的吸合、断开。
一种利用型风光发电控制系统的控制方法为：所述控制系统通过控制风光发电系统的输出电流IS调节市电供电系统的输出电流IAC；所述控制系统为了保持电流平衡IS+IAC＝IB+IL，在一定的负载电流IL及电池电流IB下，当风光发电系统的输出电流IS增加时，市电供电系统的输出电流IAC相应减小；当风光发电系统的输出电流IS减小时，市电供电系统的输出电流IAC相应增加。
作为本发明的一种优选方案，所述控制系统调节风光发电系统的输出电流IS使市电供电系统的输出电流IAC维持在一个较小的设定区间[Imin，Imax]；
当市电供电系统的输出电流IAC大于所述较小的设定区间的上限值Imax时，则增加风光发电系统的输出电流IS，以尽量优先使用风光能源；
当市电供电系统的输出电流ISC小于所述较小的设定区间的下限值Imin时，则减小风光发电系统的输出电流IS，以实现系统电压的稳定输出。
作为本发明的另一种优选方案，当蓄电池处于低荷电状态时，市电供电系统和风光发电系统同时以大电流对蓄电池充电；当发生充电过流时，首先减小市电供电系统的电流输出；若市电供电系统的输出电流低于所述较小的设定区间的下限值Imin或市电供电系统异常造成蓄电池充电电流无法限制时，则再限制风光发电系统的输出电流以实现蓄电池充电限流。
本发明的有益效果在于：本发明所述的风光发电控制系统可以实时跟踪市电供电系统，提高绿色能源利用率；可以避免轻载下蓄电池过充的风险；当风光发电系统出现故障时可以自动从系统中切离，不影响市电供电系统的工作；不需要对原市电系统作任何改动，不需要额外增加设备。
附图说明
图1为本发明所述的利用型风光发电控制系统的示意图。
主要组件符号说明：
1、市电供电系统；        2、电流传感器；
3、蓄电池组；            4、负载；
5、风光供电系统；        6、切离开关；
7、风光发电系统的监控单元。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
实施例一
本实施例提供一种利用型风光发电控制系统，如图1所示，该控制系统通过控制风光发电系统的输出电流来调节市电供电系统的输出电流，以此来实现优先使用风光能源及对市电供电系统的自动跟踪。
如图1所示，所述利用型风光发电控制系统包括市电供电系统1和风光发电系统5。市电供电系统1的输入为市电，市电供电系统的直流输出接蓄电池组3及负载4。风光发电系统5的输入为太阳能电池及风力发电机，输出通过切离开关6接到市电供电系统的输出母排上。市电供电系统的输出电流及电池电流分别通过一个电流传感器2侦测。
跟踪开始时，风光发电系统5中的监控单元7控制切离开关6吸合，跟踪过程中监控单元7调节风光发电系统的输出电流使市电供电系统1的输出电流在设定值以下。
跟踪过程中，监控单元7限制蓄电池3的充电电流不超过系统设定的蓄电池充电限流值。
当风光发电系统发生过压等异常状况时，监控单元7将切离开关6断开，使风光发电系统与市电供电系统脱离，以避免影响市电供电系统的工作。
实施例二
本实施例提供一种实施例一所述的利用型风光发电控制系统的控制方法，该控制方法为：
①通过控制风光发电系统的输出电流IS可以调节市电供电系统的输出电流IAC。系统为了保持电流平衡IS+IAC＝IB+IL，在一定的负载电流及电池电流下，当风光发电系统的输出电流增加时，市电供电系统的输出电流相应减小；当风光发电系统的输出电流减小时，市电供电系统的输出电流相应增加。
②所述控制系统调节风光发电系统的输出电流IS使市电供电系统的输出电流IAC维持在一个较小的设定区间[Imin，Imax]。
③当市电供电系统的输出电流IAC大于所述较小的设定区间的上限值Imax时，则增加风光发电系统的输出电流IS，以尽量优先使用风光能源；当市电供电系统的输出电流IAC小于所述较小的设定区间的下限值Imin时，则减小风光发电系统的输出电流IS，以实现系统电压的稳定输出。
④只要市电供电系统有电流输出，则市电供电系统的实际输出电压是由市电供电系统的目标输出电压决定的，是满足市电供电系统需求的。因为如果市电供电系统的实际输出电压大于市电供电系统设定的目标输出电压，则市电供电系统会减小输出电流直至为零，以试图降低输出电压。
⑤在蓄电池处于低荷电状态时，市电供电系统和风光发电系统同时以大电流对蓄电池充电，当发生充电过流时，首先利用市电供电系统的充电限流功能减小市电供电系统的电流输出；若市电供电系统的输出电流低于所述较小的设定区间的下限值Imin或市电供电系统异常等原因造成蓄电池充电电流无法限制时，则再限制风光发电系统的输出电流以实现蓄电池充电限流。
本发明所述的利用型风光发电系统的控制系统通过调节风光发电系统的输出电流以实现系统优先使用风光能源；所述控制系统通过调节风光发电系统的输出电流使风光发电系统的输出自动跟踪市电供电系统的输出；风光发电系统发生故障时，能自动从控制系统中撤出，不影响市电供电系统的继续工作；若是在已有市电供电系统中接入风光发电系统则不需要对市电系统作任何改动，直接将风光发电系统的输出通过切离开关与市电供电系统的输出并接。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其他形式、结构、布置、比例，以及用其他元件、材料和部件来实现。

Claims (2)

1.一种利用型风光发电控制系统的控制方法，所述控制系统包括市电供电系统和风光发电系统；所述市电供电系统的直流输出接蓄电池和负载；所述风光发电系统的输出通过切离开关接到市电供电系统的输出母排上；其特征在于，所述控制方法为：所述控制系统通过控制风光发电系统的输出电流IS调节市电供电系统的输出电流IAC；所述控制系统为了保持电流平衡IS+IAC＝IB+IL，在一定的负载电流IL及电池电流IB下，当风光发电系统的输出电流IS增加时，市电供电系统的输出电流IAC相应减小；当风光发电系统的输出电流IS减小时，市电供电系统的输出电流IAC相应增加；
所述控制系统调节风光发电系统的输出电流IS使市电供电系统的输出电流IAC维持在一个较小的设定区间[Imin，Imax]；
当市电供电系统的输出电流IAC大于所述较小的设定区间的上限值Imax时，则增加风光发电系统的输出电流IS，以尽量优先使用风光能源；
当市电供电系统的输出电流IAC小于所述较小的设定区间的下限值Imin时，则减小风光发电系统的输出电流IS，以实现系统电压的稳定输出。
2.根据权利要求1所述的利用型风光发电控制系统的控制方法，其特征在于：
当蓄电池处于低荷电状态时，市电供电系统和风光发电系统同时以大电流对蓄电池充电；当发生充电过流时，首先减小市电供电系统的电流输出；若市电供电系统的输出电流低于所述较小的设定区间的下限值Imin或市电供电系统异常造成蓄电池充电电流无法限制时，则再限制风光发电系统的输出电流以实现蓄电池充电限流。
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