CN107026467A - 一种分布式风光发电一体化接入系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种分布式风光发电一体化接入系统，光伏电池、风力发电机均与空气开关的输入端相连，空气开关的输出端输出的电流信号经过处理最终输入至逆变器的输入端、第一塑壳断路器的输入端，第一塑壳断路器的一输出端与蓄电池相连，第一塑壳断路器的另一输出端与第一操控机构的一端相连；第一操控机构的另一端与中央处理器相连，逆变器的输出端同时与用户配电箱、第二塑壳断路器的输入端相连，第二塑壳断路器的一输出端与电表的输入端相连，第二塑壳断路器的另一输出端与第二操控机构相连，电表的输出端接入公网；中央处理器采集电表、逆变器、蓄电池、光伏电池和风力发电机的相应信号，并对采集到的信号进行处理之后上传至终端。

Description

一种分布式风光发电一体化接入系统
技术领域
本发明涉及风光发电技术领域，特别涉及一种分布式风光发电一体化接入系统。
背景技术
目前我国分布式风光发电领域呈现出“大规模集中开发、中高压接入”与“分散开发、低电压就地介入”并举的发展趋势，主要有大型电站形式和分布式电源形式两种形式。然而现有分布式风光发电一体化接入存在诸多技术问题，例如，信息自动化水平相对落后，低电压线路一般不具备通信通道，不能双向计量计费等。
发明内容
本发明实施例的主要目的在于提出一种分布式风光发电一体化接入系统，能够解决现有技术的弊端。
为实现上述目的，本发明提供了一种分布式风光发电一体化接入系统，包括：
光伏电池、风力发电机、空气开关、整流器、汇流箱、逆变器、第一塑壳断路器、第一操控机构、第二塑壳断路器、第二操控机构、电表、第二塑壳断路器、第二操控机构、蓄电池、中央处理器；其中，
所述光伏电池、所述风力发电机均与空气开关的输入端相连，所述空气开关的一输出端与所述整流器的输入端相连，所述空气开关的另一输出端与所述汇流箱的一输入端相连，所述整流器的输出端与所述汇流箱的另一输入端相连，所述汇流箱的输出端同时与所述逆变器的输入端、所述第一塑壳断路器的输入端相连，所述第一塑壳断路器的一输出端与所述蓄电池相连，所述第一塑壳断路器的另一输出端与所述第一操控机构的一端相连；所述第一操控机构的另一端与所述中央处理器相连，所述逆变器的输出端同时与用户配电箱、所述第二塑壳断路器的输入端相连，所述第二塑壳断路器的一输出端与所述电表的输入端相连，所述第二塑壳断路器的另一输出端与所述第二操控机构相连，所述电表的输出端接入公网；
所述中央处理器采集所述电表的计量信号、所述逆变器的电能质量信号、所述蓄电池的电压信号、所述光伏电池和所述风力发电机的温度、湿度、光照强度、风向信号以及光伏支座的伺服电机控制信号，并对采集到的信号进行处理之后上传至终端。
优先地，还包括：避雷器；其中，所述避雷器置于光伏电池与空气开关之间以及风力发电机与空气开关之间，所述避雷器用于避免后续的接入系统受到雷电的破坏。
优选地，还包括：发光二极管；其中，所述发光二极管置于所述第一塑壳断路器与所述蓄电池之间、所述第二塑壳断路器与所述电表之间、所述逆变器与所述用户配电箱之间。
优选地，所述中央处理器采用型号为MK60FN1M0VLQ15的芯片。
上述技术方案具有如下有益效果：
本技术方案能够让低电压线路具有通信通道，实现双向计量计费，并且可以减少新能源发电项目的工程量，降低工程总体费用，一旦大面积推广，对上级配电网安全维护也具有重要意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提出的一种分布式风光发电一体化接入系统框图之一；
图2为本发明提出的一种分布式风光发电一体化接入系统框图之二；
图3为本发明提出的一种分布式风光发电一体化接入系统框图之三；
图4为本实施例的分布式风光发电一体化接入系统示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
本技术方案的工作原理为：光伏电池将太阳能转化为直流电，风力发电机将风能转化为交流电，避雷器避免系统受到雷电的破坏，空气开关在并网接入前段实现电路的接入和切断。在风力发电机支路中，空气开关的输出端与整流器相连，整流器将风力发电机输出的交流电转换为直流电，第一塑壳断路器直接接入直流光伏电、交流风电，实现对蓄电池的智能充电，逆变器将两路的直流融合一起输出220V的电流，经第二塑壳断路器计量电表后接入220V电网。
基于上述工作原理，本发明提出一种分布式风光发电一体化接入系统，如图1所示。包括：
光伏电池、风力发电机、空气开关、整流器、汇流箱、逆变器、第一塑壳断路器、第一操控机构、第二塑壳断路器、第二操控机构、电表、第二塑壳断路器、第二操控机构、蓄电池、中央处理器；其中，
所述光伏电池、所述风力发电机均与空气开关的输入端相连，所述空气开关的一输出端与所述整流器的输入端相连，所述空气开关的另一输出端与所述汇流箱的一输入端相连，所述整流器的输出端与所述汇流箱的另一输入端相连，所述汇流箱的输出端同时与所述逆变器的输入端、所述第一塑壳断路器的输入端相连，所述第一塑壳断路器的一输出端与所述蓄电池相连，所述第一塑壳断路器的另一输出端与所述第一操控机构的一端相连；所述第一操控机构的另一端与所述中央处理器相连，所述逆变器的输出端同时与用户配电箱、所述第二塑壳断路器的输入端相连，所述第二塑壳断路器的一输出端与所述电表的输入端相连，所述第二塑壳断路器的另一输出端与所述第二操控机构相连，所述电表的输出端接入公网；
所述中央处理器采集所述电表的计量信号、所述逆变器的电能质量信号、所述蓄电池的电压信号、所述光伏电池和所述风力发电机的温度、湿度、光照强度、风向信号以及光伏支座的伺服电机控制信号，并对采集到的信号进行处理之后上传至终端。
在图1的基础上，还包括：避雷器，如图2所示。所述避雷器置于光伏电池与空气开关之间以及风力发电机与空气开关之间，所述避雷器用于避免后续的接入系统受到雷电的破坏。
在图2的基础上，还包括：发光二极管，如图3所示。所述发光二极管置于所述第一塑壳断路器与所述蓄电池之间、所述第二塑壳断路器与所述电表之间、所述逆变器与所述用户配电箱之间。
如图4所示，为本实施例的分布式风光发电一体化接入系统示意图。在本实施例中，下面列举主要部件以及对应技术参数。
1、空气开关与塑壳断路器
空气开关和塑壳断路器实现逆变器交流侧与公网间的连接。它支持实时状态反馈，可将电器工作状态实时反馈到客户端，支持多个定时任务的设置。
2、逆变器
逆变器是分布式光伏并网发电系统中的一个重要元件，其主要功能是将直流电逆变成交流电，并送入电网。逆变器是光伏并网控制的核心器件，包含了电网信号检测、输出电流控制、最大功率点跟踪(MPPT)、反孤岛(anti-islanding)及其他保护，是集检测、控制、并网和保护于一体的装置。通常逆变器的功率电路使用桥式电路，由此可将直流输入转换为交流输出，并经平波电感的滤波作用，可使输出波形较为平滑。逆变器的核心部件从晶闸管SCR开始，历经可关断晶闸管GTO、电力晶闸管BJT、功率场效应管MOSFET、绝缘栅极晶体管IGBT、MOS控制晶闸管MCT等取得极大的发展，随着电力电子器件的发展，逆变器便向着功率更大、开关频率更高、效率更高、体积更小发展，微处理器的诞生和发展，使逆变器采用数字式控制，效率更高、可靠性更高、谐波失真更低、精度大大提高。随着光伏电站容量、规模越来越大，对逆变器容量、效率也要求更大、更高。从目前生产情况来看，国外制造的逆变器的容量比国内大，效率比国内高。一般逆变器效率随着容量的增加而提高，即容量越大，其效率也越高。
在本实施例中，逆变器的技术参数：
1)输入
最大输入功率：5400W。
最大输入电压：550V。
启动电压：150V。
额定输入电压：370V。
MPP电压范围：125～550V。
满载MPP电压范围：200～500V。
MPPT数量：2。
每路MPPT最大输入组串数：1/2。
最大输入电流：26A。
输入端子最大允许电流：10A。
2)输出
额定输出功率：4600W。
最大输出功率：5100W。
最大输出视在功率：5100VA。
最大输出电流：22A。
额定电网电压：230Vac。
电网电压范围：180～276Vac。
额定电网频率:50Hz。
电网频率范围:45～55Hz/55～65Hz。
总电流波形畸变率:小于额定功率*3％。
直流分量<0.5％In。
功率因数范围>0.99。
3)系统
最大效率：97.60％。
欧洲效率：97.00％。
隔离方式：无变压器。
防护等级：IP65。
夜间自耗电：不大于1W。
工作温度范围：-25～60℃。
相对湿度：0～100％无冷凝。
冷却方式：自然风冷。
最高海拔：4000m(＞2000m降额)。
显示：动态图形液晶。
通讯：RS485(RJ45端子)，WiFi(可选)。
直流端子：SUNCLIX。
交流端子：即插即用连接器。
产的5kW逆变器。
3、智能电表
智能电表是一种微型化智能多功能电能表，可使安装太阳能发电系统的用户和资产管理方更加便捷地采集、监测并分析分布式光伏及微电网一体化接入装置发电数据，作为新能源发电国家补贴的依据。它采用LCD显示，具有电压、电流、功率、功率因数、电量全电参量测量功能。可进行时钟等设置，并具有脉冲输出功能；可用RS-485通信接口与微机实现通信，极大地方便了用电自动化管理。该系列电能表具有质量可靠、性能稳定、体积小巧、安装方便等优点，并且具有极高的精度和良好的抗电磁干扰性能，符合国标GB/T17215.211-2006、GB/T17215.322-2008和行标DL/T614-2007多功能电表的相关技术要求。
在本实施例中，技术参数和技术标准为：
1)GB/T17215.321-2008；
2)GB/T17215.322-2008；
3)GB/T17215.323-2008；
4)DL/T645-2007。
准确度等级：有功1级，无功2级。
通信协议：DL/T614-1997、DL/T614-2007。
额定电压：220V/380V。
额定电流：5(6)A。
参比频率：50Hz。
整机功耗：有功功率小于1.5W，视在功率小于6VA。
工作电压范围：0.8Un～1.2Un；极限工作电压范围：0.7Un～1.3Un。
工作温度：-25℃～+60℃。
极限工作温度范围：-40℃～+70℃。
时钟误差：不大于0.5s/d。
外形尺寸：长×宽×厚：100mm×120mm×75mm。
净重：约1.2kg。
4、避雷器
根据地质条件，大地的电阻率较高，采用降阻剂以满足接地电阻、接触电势和跨步电势要求。材料可选用热浸镀锌扁钢。太阳电池组件支架避雷：所有的组件支架通过避雷带在电气上与大地导通。电路部分避雷：汇流箱内设置了压敏电阻和避雷器两种避雷器，在直流配电柜和逆变器的箱柜内均设置避雷器。防雷接地点的接地电阻均小于5欧姆。
5、中央处理器
在本实施例中，中央处理器选用型号为MK60FN1M0VLQ15的芯片，采集双向电表的计量信号、逆变器的电压、电流等电能质量信号、光伏电池板和风力发电机所处的温度、湿度、光照强度、风力等信号，经卡尔曼滤波处理后，经串口通信(蓝牙、APC220、Zigbee)、光纤通信或者移动互联网等多种通信方式上传到上位机或者手持移动终端。
6、测控软件
上位机的测控软件获得嵌入式板卡通信数据，显示风光发电的电能质量数据、并网电量数据，并控制塑壳断路器、蓄电池充放电。手持移动终端上的APP接收串口数据，显示风光发电的电能质量数据、并网电量数据，并控制塑壳断路器、蓄电池充放电。
下面列举分布式风光发电一体化接入系统的实现功能：
(1)统一显示
显示光照强度、风速、环境温度、逆变器输入电压、输出电压、输出频率，逆变器电压超限、频率超限、谐波超限，功率、负荷状况、开关状态、日发电量、总发电量、电能质量和有功无功的实时监测信息。
(2)遥测
对逆变器、塑壳断路器、空气开关的参数进行测量信号采集与信号调理。逆变器直流侧电压、电流、功率参数至少应采集到光伏电池的相关数据。
逆变器直流侧电压、电流参数测量范围：电压和电流测量范围应大于被测位置最大值的1.2倍，且尽量不高于被测位置工作数值的2倍。逆变器的电压电流的测量精度要求为0.5级，有功无功测量精度要求为2级。
逆变器交流侧测量装置应能测量有功功率，且符合测量点的频率要求。
逆变器交流侧电压、电流测量范围：电压和电流测量范围应大于被测位置最大值的1.2倍，且尽量不高于被测位置工作数值的2倍。逆变器交流侧电压、电流、功率参数可以采集使用逆变器相关数据。
(3)遥信
对空气开关以及塑壳断路器的位置信号、逆变器保护信号和通信状况信号进行数据采集与信号调理。
(4)遥控
提供通信接口，实现远程对逆变器和电动开关进行遥控操作。
(5)通信
支持光纤、无线、WiFi、485、GPRS等通信模式。
(6)保护
互动服务系统可实现过压保护、漏电保护、孤岛保护、直流反接保护和交流短路保护。
以上具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种分布式风光发电一体化接入系统，其特征在于，包括：
光伏电池、风力发电机、空气开关、整流器、汇流箱、逆变器、第一塑壳断路器、第一操控机构、第二塑壳断路器、第二操控机构、电表、第二塑壳断路器、第二操控机构、蓄电池、中央处理器；其中，
所述光伏电池、所述风力发电机均与空气开关的输入端相连，所述空气开关的一输出端与所述整流器的输入端相连，所述空气开关的另一输出端与所述汇流箱的一输入端相连，所述整流器的输出端与所述汇流箱的另一输入端相连，所述汇流箱的输出端同时与所述逆变器的输入端、所述第一塑壳断路器的输入端相连，所述第一塑壳断路器的一输出端与所述蓄电池相连，所述第一塑壳断路器的另一输出端与所述第一操控机构的一端相连；所述第一操控机构的另一端与所述中央处理器相连，所述逆变器的输出端同时与用户配电箱、所述第二塑壳断路器的输入端相连，所述第二塑壳断路器的一输出端与所述电表的输入端相连，所述第二塑壳断路器的另一输出端与所述第二操控机构相连，所述电表的输出端接入公网；
所述中央处理器采集所述电表的计量信号、所述逆变器的电能质量信号、所述蓄电池的电压信号、所述光伏电池和所述风力发电机的温度、湿度、光照强度、风向信号以及光伏支座的伺服电机控制信号，并对采集到的信号进行处理之后上传至终端。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：避雷器；其中，所述避雷器置于光伏电池与空气开关之间以及风力发电机与空气开关之间，所述避雷器用于避免后续的接入系统受到雷电的破坏。
3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，还包括：发光二极管；其中，所述发光二极管置于所述第一塑壳断路器与所述蓄电池之间、所述第二塑壳断路器与所述电表之间、所述逆变器与所述用户配电箱之间。
4.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述中央处理器采用型号为MK60FN1M0VLQ15的芯片。
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