CN102208825B - 具有能量组网功能的太阳能光伏发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有能量组网功能的太阳能光伏发电系统。太阳能光伏发电在偏远地区独立户用系统和集中村落电站的供电系统中得到了大量的应用，作为主要的清洁能源，太阳能发电的好处显而易见。本发明包括局域电网电力传输单元以及若干个和局域电网电力传输单元连接的户用基本单元，每个户用基本单元由太阳能光伏组件、智能控制单元、电力载波单元或CAN总线、负载均衡单元、光伏网络化充电单元、电力共享调节单元、局域能源网络单元、DC/DC单元、双向DC/DC单元和模块化储能单元组成。本发明在家庭或用电户之间联网，构建局域能源网络，户用基本单元之间具备电力调节功能，达到能源共享。

Description

具有能量组网功能的太阳能光伏发电系统
技术领域
本发明涉及可再生清洁能源技术领域，尤其是一种具有能量组网功能的太阳能光伏发电系统。
背景技术
太阳能光伏发电在偏远地区独立户用系统和集中村落电站的供电系统中得到了大量的应用，作为主要的清洁能源，太阳能发电的好处显而易见。目前常见的太阳能发电系统由太阳能光伏组件、太阳能控制器、蓄电池组、负载和逆变器（可选）组成，作为户用系统的太阳能控制器，其现有技术存在的问题是：太阳能发电系统其太阳能组件和储能蓄电池只能供本单元使用。由于太阳能组件和储能蓄电池的价格居高不下，使得太阳能发电的成本很高，成为了太阳能发电推广应用的主要障碍。
发明内容
本发明要提供一种具有能量组网功能的太阳能光伏发电系统，以解决现有技术存在的成本高的问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种具有局域能源组网功能的太阳能光伏发电系统，其特征在于：包括局域电网电力传输单元以及若干个和局域电网电力传输单元连接的户用基本单元，每个户用基本单元由太阳能光伏组件、智能控制单元、电力载波单元或CAN总线、负载均衡单元、光伏网络化充电单元、电力共享调节单元、局域能源网络单元、DC/DC单元、双向DC/DC单元和模块化储能单元组成，太阳能光伏组件的输出端通过智能控制单元4和对应的光伏网络化充电单元的输入端连接，光伏网络化充电单元3的一路与模块化储能单元连接，另一路通过DC/DC单元与负载均衡单元7连接，负载均衡单元7与局域电网电力传输单元连接，局部电网电力传输单元与电力共享调节单元连接，电力共享调节单元与双向DC/DC单元连接，双向DC/DC单元与模块化储能单元连接，局部电网电力传输单元通过电力载波单元或CAN总线与智能控制单元4连接。 
上述的户用基本单元的光伏网络化充电单元设置至少一个，设置若干个光伏网络化充电单元时，若干个光伏网络化充电单元并联构成光伏网络化充电单元组。
上述的智能控制单元包括CPU，CPU的第一端口与各单元的控制电路连接，CPU的第二端口与参数采集电路连接，CPU的第三端口与保护电路连接，CPU的第四端口与液晶键盘连接，CPU的第五端口与通信电路连接。
上述的智能控制单元的CPU采用AT90CAN128型号。
与现有技术相比，本发明的有益效果： 
1、本发明采用一个家庭或用电户构建一个户用基本单元，该户用基本单元是以微处理器为核心的太阳能发电系统，其太阳能光伏组件和储能装置为满足本单元用电需求的最小配置，用以降低成本，具有太阳能发电所需要的控制和检测功能，以及与外部通讯的接口；
2、家庭或用电户之间联网，构建局域能源网络，户用基本单元之间具备电力调节功能，达到能源共享；
3、太阳能光伏组件可以给本单元的储能装置充电，也可通过能源网络给其它电单元的储能单元充电；
4、能量在网络内部具有调节功能。当某个电单元的发电量大于其自身的用电需求时，多余的电力可输送到能源网络上；当电单元的发电量不能满足其自身的用电需求时，向能源网络发出借电请求，在得到许可后可从能源网络得到电力支持，解决较小容量配置基本单元的用电问题；
5、户用基本单元通过电力载波组成局域能源网络，在1KM范围以内的村庄或楼宇内，实现基本电单元所发电力的传输；
6、能源网络的构建能够实现较小容量的发电配置使用较大功率的电器，有效的降低了用户的投入成本；太阳能方阵对全网络内节点的模块化储能单元充电，有效提高了太阳能光伏组件的充电效能，降低了天气等环境带来的影响；模块化储能单元可以供全网络内的所有负载使用，增加模块化储能单元的使用效率，也可以单独作为后备电源使用。
附图说明
图1是本发明的网络结构图；
 图2是本发明的户用基本单元结构图；
图3是本发明的智能控制单元结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明专利作进一步的详细说明。
参见图1、2，本发明包括局域电网电力传输单元10以及若干个和局域电网电力传输单元10连接的户用基本单元，每个户用基本单元由太阳能光伏组件1、智能控制单元4、电力载波单元9或CAN总线、负载均衡单元7、光伏网络化充电单元3、电力共享调节单元8、局域能源网络单元、DC/DC单元5、双向DC/DC单元6和模块化储能单元2组成，太阳能光伏组件1的输出端通过智能控制单元4和对应的光伏网络化充电单元3的输入端连接，光伏网络化充电单元3的一路与模块化储能单元2连接，另一路通过DC/DC单元5与负载均衡单元7连接，负载均衡单元7与局域电网电力传输单元10连接，局部电网电力传输单元10与电力共享调节单元8连接，电力共享调节单元8与双向DC/DC单元6连接，双向DC/DC单元6与模块化储能单元2连接，局部电网电力传输单元10通过电力载波单元9或CAN总线与智能控制单元4连接。 
上述的户用基本单元的光伏网络化充电单元3设置至少一个，设置若干个光伏网络化充电单元3时，若干个光伏网络化充电单元3并联构成光伏网络化充电单元组。
参见图3，智能控制单元4包括CPU，CPU的第一端口与各单元的控制电路11连接，CPU的第二端口与参数采集电路12连接，CPU的第三端口与保护电路13连接，CPU的第四端口与液晶键盘14连接，CPU的第五端口与通信电路15连接。
上述的智能控制单元4的CPU采用AT90CAN128型号。
本发明包括至少两个户用基本单元，每个户用基本单元与局部电网电力传输单元10连接，每个户用基本单元的控制器通过电力载波单元9和局部电网电力传输单元10与其他户用基本单元的控制器连接。各用户基本单元组成局域能源网络单元，在1KM范围以内的村庄或楼宇内，实现基本电单元所发电力的传输，基本电单元的太阳能光伏组件和储能装置为满足本单元用电需求的最小配置，用以降低成本。
当太阳能光伏组件1发电仅供本单元使用时，光伏网络化充电单元3切断与局域电网电力传输单元10的连接，太阳能光伏组件1仅对本单元的模块化储能单元充电3；当本单元模块化储能单元2充电完成时，光伏网络化充电单元3接通太阳能光伏组件1与局域电网电力传输单元10，向局域能源网络输送电能。
当有户用基本单元向局域能源网络输送电能时，其它未完成对模块化储能单元2充电的户用基本单元可以通过局域电网电力传输单元10、电力共享调节单元8和双向DC/DC单元6，使用局域能源网络中的电量快速完成模块化储能单元2的充电。
当户用基本单元的存储电量或者额定功率不能满足其自身的用电需求时，向能源网络发出借电请求，在得到许可后，电力共享调节单元8与局域电网电力传输单元10接通，使户用基本单元从局域能源网络得到电力支持，使得较小容量配置的户用基本单元可以使用较大功率电器。
智能控制单元：完成能源网络的充放电管理，实时采集系统参数（储能单元电压、充电电流、负载的输出电压和输出电流等），实现系统各类运行参数的存储及显示，系统控制参数的调整和修正，系统的各种电路保护（过冲、过放、反接、短路等等），蓄电池的实际电压的温度补偿，监控用户用电量，自动计费。根据监测数据，控制充电过程和网络内电力的调节。
电力载波单元：主要为电力载波收发器，用电力载波技术来实现户用基本单元的联网，实现能源网络内控制信号的传递，组建能量网络，完成电量的共享。
双向DC/DC单元：将局域电网的高压直流电降压后给模块化储能单元充电，或者将模块化储能单元的低压直流电升压后连接到局域电网电力传输单元。
模块化储能单元：为蓄电池或超级电容器，存储太阳能光伏组件所发电能，充满电后可取出来单独作为后备电源使用，可单独用于给设备供电。

Claims (4)

1.一种具有局域能源组网功能的太阳能光伏发电系统，其特征在于：包括局域电网电力传输单元（10）以及若干个和局域电网电力传输单元（10）连接的户用基本单元，每个户用基本单元由太阳能光伏组件（1）、智能控制单元（4）、电力载波单元（9）或CAN总线、负载均衡单元（7）、光伏网络化充电单元（3）、电力共享调节单元（8）、局域能源网络单元、DC/DC单元（5）、双向DC/DC单元（6）和模块化储能单元（2）组成，太阳能光伏组件（1）的输出端通过智能控制单元（4）和对应的光伏网络化充电单元（3）的输入端连接，光伏网络化充电单元（3）的一路与模块化储能单元（2）连接，另一路通过DC/DC单元（5）与负载均衡单元（7）连接，负载均衡单元（7）与局域电网电力传输单元（10）连接，局部电网电力传输单元（10）与电力共享调节单元（8）连接，电力共享调节单元（8）与双向DC/DC单元（6）连接，双向DC/DC单元（6）与模块化储能单元（2）连接，局部电网电力传输单元（10）通过电力载波单元（9）或CAN总线与智能控制单元（4）连接。
2.根据权利要求1所述的具有局域能源组网功能的太阳能光伏发电系统，其特征在于：所述的户用基本单元的光伏网络化充电单元（3）设置至少一个，设置若干个光伏网络化充电单元（3）时，若干个光伏网络化充电单元（3）并联构成光伏网络化充电单元组。
3.根据权利要求1或2所述的具有局域能源组网功能的太阳能光伏发电系统，其特征在于：所述的智能控制单元（4）包括CPU，CPU的第一端口与各单元的控制电路（11）连接，CPU的第二端口与参数采集电路（12）连接，CPU的第三端口与保护电路（13）连接，CPU的第四端口与液晶键盘（14）连接，CPU的第五端口与通信电路（15）连接。
4.根据权利要求3所述的具有局域能源组网功能的太阳能光伏发电系统，其特征在于：所述的智能控制单元（4）的CPU采用AT90CAN128型号。
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Denomination of invention: Solar photovoltaic power generation system with energy networking function

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