CN104578137A - 一种家用风光互补并网发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种家用风光互补并网发电系统，包括光伏发电系统、风力发电系统、风光互补控制器和监控系统；所述光伏发电系统包括太阳能光伏阵列、单向防雷配电箱和光伏并网逆变器；所述风力发电系统包括风力发电机、卸荷控制器和风机并网逆变器；所述监控系统包括监控主机、环境监测仪、对光伏并网逆变器和风机并网逆变器的运行参数进行检测的逆变器采集器以及与监控主机相接的人机界面HMI。本发明结构简单、安装方便、投入成本低；分别将风能和太阳能转换成电能，对常规电网能源进行了有效的补充，清洁节能；不使用蓄电池进行储能，降低了安装和运行成本；采用人机系统对系统进行实时监控，提高了系统的安全性和运行效率。

Description

一种家用风光互补并网发电系统
技术领域
本发明涉及一种发电系统，尤其是涉及一种家用风光互补并网发电系统。
背景技术
风能、太阳能是可再生的洁净资源，是快速解决石化类能源枯竭的最好替代能源之一，因此充分开发利用这些可再生资源是实现可持续发展战略和环境保护的重要途径。由于我国有着丰富的风能和太阳能资源，因此采用风光互补发电系统有着很好的发展潜力，且目前国内风光互补发电技术正在飞速发展。
现有的风光互补系统主要是采用风力发电机、太阳能光伏板、控制器、逆变器、蓄电池等组成，这样的系统中存在的主要不足是在风力发电机、太阳能光伏板与逆变器之间结构复杂，因此安装成本高，其次是现有的逆变器性能不稳定，容易损害，使用寿命不长，从而影响到整个发电系统的稳定、正常的运行；再者需要对蓄电池的充放电进行控制，并对其进行过压保护，增加了运行成本。由于上述几点原因造成现有的风光互补发电系统在实际施工时的规模都十分小，只能满足几户居民普通用电。且现有的风光互补发电系统难以实现实时监控发电情况，因此需要加以改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单，不使用蓄电池进行储能，并能实现实时监控的家用风光互补并网发电系统。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种家用风光互补并网发电系统，其特征在于：包括光伏发电系统、风力发电系统、风光互补控制器和监控系统；所述光伏发电系统包括太阳能光伏阵列、将太阳能光伏阵列输出的电流汇流且具有交直流防雷功能的单向防雷配电箱和将经单向防雷配电箱汇流后的直流电转换为工频交流电的光伏并网逆变器；所述风力发电系统包括风力发电机、用于将风力发电机输出的三相交流电转换为直流电并保证系统功率平衡和防止低电压穿越的卸荷控制器和将卸荷控制器输出的直流电转换为所述工频交流电的风机并网逆变器；所述监控系统包括监控主机、对发电现场的环境进行实时监测的环境监测仪、对光伏并网逆变器和风机并网逆变器的运行参数进行检测的逆变器采集器以及与监控主机相接的人机界面HMI；所述风光互补控制器连接有记录所述发电系统和配电网之间的流通电量的电量计量装置，所述单向防雷配电箱分别与太阳能光伏阵列和光伏并网逆变器相接，所述卸荷控制器分别与风力发电机和风机并网逆变器相接，所述光伏并网逆变器和风机并网逆变器均与风光互补控制器相接，所述逆变器采集器分别与光伏并网逆变器、风机并网逆变器和监控主机相接；所述单向防雷配电箱包括依次连接的汇流电路、防雷器和断路器，所述卸荷控制器包括整流电路、串接在所述整流电路输入端的空开和并联在所述整流电路输出端用于消耗多余功率的卸荷负载，所述风机并网逆变器包括用于追踪风力发电机的最大输出功率的MPPT控制器、与所述MPPT控制器相接的全桥逆变电路、与所述全桥逆变电路相接的单相变压器和与所述单相变压器相接的接触器，所述环境监测仪包括风速传感器、风向传感器、光照传感器、测温探头、信号处理器、控制盒和支架，所述风速传感器、风向传感器、光照传感器和测温探头均与所述信号处理器相接，所述信号处理器安装在所述控制盒内，所述控制盒上设置有通讯接口，所述控制盒安装在所述支架上；所述信号处理器通过所述通讯接口与监控主机相接。
上述一种家用风光互补并网发电系统，其特征是：所述逆变器采集器和所述信号处理器均通过RS485总线与监控主机相接。
上述一种家用风光互补并网发电系统，其特征是：所述太阳能光伏阵列由光电转换效率为15％的单晶硅光伏电池组件构成。
上述一种家用风光互补并网发电系统，其特征是：所述光伏并网逆变器的额定容量为5kW，且其直流电压输入范围为300～650V。
本发明与现有技术相比具有以下优点：结构简单、安装方便、投入成本低；分别将风能和太阳能转换成电能，对常规电网能源进行了有效的补充，清洁节能；不使用蓄电池进行储能，降低了安装和运行成本；采用人机系统对系统进行实时监控，提高了系统的安全性和运行效率。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的电路原理框图。
附图标记说明:
具体实施方式
如图1所示，本发明包括光伏发电系统、风力发电系统、风光互补控制器11和监控系统；所述光伏发电系统包括太阳能光伏阵列1、将太阳能光伏阵列1输出的电流汇流且具有交直流防雷功能的单向防雷配电箱2和将经单向防雷配电箱2汇流后的直流电转换为工频交流电的光伏并网逆变器3；所述风力发电系统包括风力发电机4、用于将风力发电机4输出的三相交流电转换为直流电并保证系统功率平衡和防止低电压穿越的卸荷控制器5和将卸荷控制器5输出的直流电转换为所述工频交流电的风机并网逆变器6；所述监控系统包括监控主机7、对发电现场的环境进行实时监测的环境监测仪8、对光伏并网逆变器3和风机并网逆变器6的运行参数进行检测的逆变器采集器9以及与监控主机7相接的人机界面HMI10；所述风光互补控制器11连接有记录所述发电系统和配电网13之间的流通电量的电量计量装置12，所述单向防雷配电箱2分别与太阳能光伏阵列1和光伏并网逆变器3相接，所述卸荷控制器5分别与风力发电机4和风机并网逆变器6相接，所述光伏并网逆变器3和风机并网逆变器6均与风光互补控制器11相接，所述逆变器采集器9分别与光伏并网逆变器3、风机并网逆变器6和监控主机7相接；所述单向防雷配电箱2包括依次连接的汇流电路、防雷器和断路器，所述卸荷控制器5包括整流电路、串接在所述整流电路输入端的空开和并联在所述整流电路输出端用于消耗多余功率的卸荷负载，所述风机并网逆变器6包括用于追踪风力发电机4的最大输出功率的MPPT控制器、与所述MPPT控制器相接的全桥逆变电路、与所述全桥逆变电路相接的单相变压器和与所述单相变压器相接的接触器，所述环境监测仪8包括风速传感器、风向传感器、光照传感器、测温探头、信号处理器、控制盒和支架，所述风速传感器、风向传感器、光照传感器和测温探头均与所述信号处理器相接，所述信号处理器安装在所述控制盒内，所述控制盒上设置有通讯接口，所述控制盒安装在所述支架上；所述信号处理器通过所述通讯接口与监控主机7相接。
本实施例中，所述逆变器采集器9和所述信号处理器均通过RS485总线与监控主机7相接。
本实施例中，所述太阳能光伏阵列1由光电转换效率为15％的单晶硅光伏电池组件构成。
本实施例中，所述光伏并网逆变器3的额定容量为5kW，且其直流电压输入范围为300～650V。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种家用风光互补并网发电系统，其特征在于：包括光伏发电系统、风力发电系统、风光互补控制器（11）和监控系统；所述光伏发电系统包括太阳能光伏阵列（1）、将太阳能光伏阵列（1）输出的电流汇流且具有交直流防雷功能的单向防雷配电箱（2）和将经单向防雷配电箱（2）汇流后的直流电转换为工频交流电的光伏并网逆变器（3）；所述风力发电系统包括风力发电机（4）、用于将风力发电机（4）输出的三相交流电转换为直流电并保证系统功率平衡和防止低电压穿越的卸荷控制器（5）和将卸荷控制器（5）输出的直流电转换为所述工频交流电的风机并网逆变器（6）；所述监控系统包括监控主机（7）、对发电现场的环境进行实时监测的环境监测仪（8）、对光伏并网逆变器（3）和风机并网逆变器（6）的运行参数进行检测的逆变器采集器（9）以及与监控主机（7）相接的人机界面HMI（10）；所述风光互补控制器（11）连接有记录所述发电系统和配电网（13）之间的流通电量的电量计量装置（12），所述单向防雷配电箱（2）分别与太阳能光伏阵列（1）和光伏并网逆变器（3）相接，所述卸荷控制器（5）分别与风力发电机（4）和风机并网逆变器（6）相接，所述光伏并网逆变器（3）和风机并网逆变器（6）均与风光互补控制器（11）相接，所述逆变器采集器（9）分别与光伏并网逆变器（3）、风机并网逆变器（6）和监控主机（7）相接；所述单向防雷配电箱（2）包括依次连接的汇流电路、防雷器和断路器，所述卸荷控制器（5）包括整流电路、串接在所述整流电路输入端的空开和并联在所述整流电路输出端用于消耗多余功率的卸荷负载，所述风机并网逆变器（6）包括用于追踪风力发电机（4）的最大输出功率的MPPT控制器、与所述MPPT控制器相接的全桥逆变电路、与所述全桥逆变电路相接的单相变压器和与所述单相变压器相接的接触器，所述环境监测仪（8）包括风速传感器、风向传感器、光照传感器、测温探头、信号处理器、控制盒和支架，所述风速传感器、风向传感器、光照传感器和测温探头均与所述信号处理器相接，所述信号处理器安装在所述控制盒内，所述控制盒上设置有通讯接口，所述控制盒安装在所述支架上；所述信号处理器通过所述通讯接口与监控主机（7）相接。
2.按照权利要求1所述的一种家用风光互补并网发电系统，其特征在于：所述逆变器采集器（9）和所述信号处理器均通过RS485总线与监控主机（7）相接。
3.按照权利要求1或2所述的一种家用风光互补并网发电系统，其特征在于：所述太阳能光伏阵列（1）由光电转换效率为15％的单晶硅光伏电池组件构成。
4.按照权利要求1或3所述的一种家用风光互补并网发电系统，其特征在于：所述光伏并网逆变器（3）的额定容量为5kW，且其直流电压输入范围为300～650V。
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