CN109546681A - 负载并网装置及供电系统 - Google Patents

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刘克勤
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Abstract

本公开提供了一种负载并网装置及供电系统，涉及智能供电技术领域。其中的负载并网装置包括：光伏组件接口、控制接口、直流负载接口、第一交流负载接口、第二交流负载接口、外部电网接口、蓄电池、第一变流器、第一直流负载开关、第二直流负载开关、第一交流负载开关、第二交流负载开关、第三交流负载开关以及能源开关。本公开能够在用电高峰时期通过光伏组件供电以提供充足稳定的电能，缓解供电电网的供电压力；并能够在用电低谷时期采用蓄电池供电，为供电电网节约电能。

Description

负载并网装置及供电系统
技术领域
本公开涉及智能供电技术领域，特别涉及一种负载并网装置及供电系统。
背景技术
传统的供电系统大多是以大机组、大电网、高电压为主要特征的单一供电系统。世界范围内的能源危机、电力危机和大面积停电事故，暴露出现有集中发电的供电系统存在不足之处。
随着用户的用电负荷越来越高，用电高峰时期供电系统易出现供电不足的情况，且供电时的不稳定性会导致用户的用电质量较差。另一方面，传统的供电系统无法实现在用电高峰和低谷用电时期进行智能供电，供电分配不合理会导致电能的浪费。
发明内容
本公开解决的一个技术问题是，如何在用电高峰时期以及用电低谷时期进行智能供电。
根据本公开实施例的一个方面，提供了一种负载并网装置，包括：光伏组件接口、控制接口、直流负载接口、第一交流负载接口、第二交流负载接口、外部电网接口、蓄电池、第一变流器、第一直流负载开关、第二直流负载开关、第一交流负载开关、第二交流负载开关、第三交流负载开关以及能源开关；蓄电池与第一变流器电连接，通过第一直流负载开关与直流负载接口电连接，通过第一交流负载开关与第一交流负载接口电连接；第一变流器与光伏组件接口电连接，通过第二直流负载开关与直流负载接口电连接，通过第二交流负载开关与第二交流负载接口电连接；能源开关一端与外部电网接口电连接，另一端同时与第一变流器及第三交流负载开关电连接；第三交流负载开关一端与第二交流负载接口电连接，另一端同时与第一变流器及能源开关电连接。
在一些实施例中，在第一变流器从光伏组件接口接收到电能的情况下，第一直流负载开关断开，第二直流负载开关闭合，第一交流负载开关断开，第二交流负载闭合，第三交流负载开关断开，能源开关断开；第一变流器对从光伏组件接口接收的电能进行逆变，向蓄电池、直流负载接口以及第二交流负载接口供电。
在一些实施例中，在第一变流器从光伏组件接口接收到电能且蓄电池的电量大于第一预设电量的情况下，第一直流负载开关断开，第二直流负载开关闭合，第一交流负载开关断开，第二交流负载闭合，第三交流负载开关断开，能源开关闭合；第一变流器对从光伏组件接口接收的电能进行逆变，向蓄电池、直流负载接口、第二交流负载接口以及外部电网接口供电。
在一些实施例中，还包括第二变流器，第二变流器同时与第一交流负载开关及第一交流负载电连接；其中，在第一变流器从光伏组件接口接收不到电能且蓄电池的电量大于第二预设电量的情况下，第一直流负载开关闭合，第一交流负载开关闭合，第二交流负载闭合，能源开关断开，蓄电池向直流负载接口以及第一交流负载接口供电。
在一些实施例中，在第一变流器从光伏组件接口接收不到电能且蓄电池的电量小于第二预设电量的情况下，第一直流负载开关断开，第二直流负载开关闭合，第一交流负载开关断开，第二交流负载断开，第三交流负载开关闭合，能源开关闭合；第一变流器对从外部电网接口接收的电能进行逆变，向直流负载接口供电，外部电网接口直接向第二交流负载接口供电。
根据本公开实施例的另一个方面，提供了一种供电系统，包括光伏组件、控制组件、供电电网以及如权利要求1的负载并网装置，其中，负载并网装置通过光伏组件接口与光伏组件电连接，通过控制接口与控制组件电连接，通过外部电网接口与供电电网电连接。
在一些实施例中，控制组件被配置为：在光伏组件发电的情况下，控制第一直流负载开关断开，第二直流负载开关闭合，第一交流负载开关断开，第二交流负载闭合，第三交流负载开关断开，能源开关断开；第一变流器对从光伏组件接口接收的电能进行逆变，向蓄电池、直流负载接口以及第二交流负载接口供电。
在一些实施例中，控制组件被配置为：在光伏组件发电且蓄电池的电量大于第一预设电量的情况下，控制第一直流负载开关断开，第二直流负载开关闭合，第一交流负载开关断开，第二交流负载闭合，第三交流负载开关断开，能源开关闭合；第一变流器对从光伏组件接口接收的电能进行逆变，向蓄电池、直流负载接口、第二交流负载接口以及外部电网接口供电。
在一些实施例中，负载并网装置还包括第二变流器，第二变流器同时与第一交流负载开关及第一交流负载电连接；控制组件被配置为：在第一变流器从光伏组件接口接收不到电能且蓄电池的电量大于第二预设电量的情况下，控制第一直流负载开关闭合，第一交流负载开关闭合，第二交流负载闭合，能源开关断开，蓄电池向直流负载接口以及第一交流负载接口供电。
在一些实施例中，控制组件被配置为：在第一变流器从光伏组件接口接收不到电能且蓄电池的电量小于第二预设电量的情况下，控制第一直流负载开关断开，第二直流负载开关闭合，第一交流负载开关断开，第二交流负载断开，第三交流负载开关闭合，能源开关闭合；第一变流器对从外部电网接口接收的电能进行逆变，向直流负载接口供电，外部电网接口直接向第二交流负载接口供电。
本公开能够在用电高峰时期通过光伏组件供电以提供充足稳定的电能，缓解供电电网的供电压力；并能够在用电低谷时期采用蓄电池供电，为供电电网节约电能。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本公开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公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本公开一些实施例的负载并网装置的结构示意图。
图2示出了本公开一些实施例的供电系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。
首先结合图1描述本公开负载并网装置的一些实施例。
图1示出了本公开一些实施例的负载并网装置的结构示意图。如图1所示，本实施例中的负载并网装置10包括：光伏组件接口101、控制接口102、直流负载接口103、第一交流负载接口104、第二交流负载接口105、外部电网接口106、蓄电池107、第一变流器108、第一直流负载开关109、第二直流负载开关110、第一交流负载开关111、第二交流负载开关112、第三交流负载开关113以及能源开关114。其中，蓄电池107与第一变流器108电连接，通过第一直流负载开关109与直流负载接口103电连接，通过第一交流负载开关111与第一交流负载接口104电连接；第一变流器108与光伏组件接口101电连接，通过第二直流负载开关110与直流负载接口103电连接，通过第二交流负载开关112与第二交流负载接口105电连接；能源开关114一端与外部电网接口106电连接，另一端同时与第一变流器108及第三交流负载开关113电连接；第三交流负载开关113一端与第二交流负载接口105电连接，另一端同时与第一变流器108及能源开关114电连接。
在一些实施例中，在第一变流器108从光伏组件接口101接收到电能的情况下，第一直流负载开关109断开，第二直流负载开关110闭合，第一交流负载开关111断开，第二交流负载闭合，第三交流负载开关113断开，能源开关114断开；第一变流器108对从光伏组件接口101接收的电能进行逆变，向蓄电池107、直流负载接口103以及第二交流负载接口105供电。
在一些实施例中，在第一变流器108从光伏组件接口101接收到电能且蓄电池107的电量大于第一预设电量的情况下，第一直流负载开关109断开，第二直流负载开关110闭合，第一交流负载开关111断开，第二交流负载闭合，第三交流负载开关113断开，能源开关114闭合；第一变流器108对从光伏组件接口101接收的电能进行逆变，向蓄电池107、直流负载接口103、第二交流负载接口105以及外部电网接口106供电。
在一些实施例中，还包括第二变流器115，第二变流器115同时与第一交流负载开关111及第一交流负载电连接；其中，在第一变流器108从光伏组件接口101接收不到电能且蓄电池107的电量大于第二预设电量的情况下，第一直流负载开关109闭合，第一交流负载开关111闭合，第二交流负载闭合，能源开关114断开，蓄电池107向直流负载接口103以及第一交流负载接口104供电。
在一些实施例中，在第一变流器108从光伏组件接口101接收不到电能且蓄电池107的电量小于第二预设电量的情况下，第一直流负载开关109断开，第二直流负载开关110闭合，第一交流负载开关111断开，第二交流负载断开，第三交流负载开关113闭合，能源开关114闭合；第一变流器108对从外部电网接口106接收的电能进行逆变，向直流负载接口103供电，外部电网接口106直接向第二交流负载接口105供电。
上述实施例中的负载并网装置同时具备储能箱和逆变器的功能，可以设置于供电电网与用户负载之间，在用电高峰和低谷用电时实现供电方式的无缝切换。在用电高峰时期，负载并网装置处于离网状态，由光伏组件给负载供电同时给蓄电池充电；在用电低谷时期，负载并网装置处于并网状态，先由蓄电池给负载供电，蓄电池供电不足由电网进行供电，同时可利用电网对蓄电池进行充电。因此，上述实施例能够实现用电高峰时期以及用电低谷时期进行智能供电。在用电高峰时期通过光伏组件供电以提供充足稳定的电能，缓解供电电网的供电压力；并能够在用电低谷时期采用蓄电池供电，为供电电网节约电能。
此外，上述实施例中的负载并网装置不仅能提高用户的用电质量，还因采用了多端口技术具有即插即用的功能。
下面结合图2描述本公开供电系统的一些实施例。
图2示出了本公开一些实施例的供电系统的结构示意图。如图2所示，本实施例中的供电系统20包括光伏组件201、控制组件202、供电电网203以及负载并网装置10，其中，负载并网装置10通过光伏组件接口101与光伏组件电连接，通过控制接口102与控制组件电连接，通过外部电网接口106与供电电网203电连接。
在供电高峰时期电网供电不足，控制组件202检测到电网供电压力，将信号传送至能源开关106，能源开关106切断电网使负载并网装置处于离网状态，光伏组件201直接给蓄电池107充电，由蓄电池给107用户供电，负载并网装置10在电网发生故障或者扰动时继续保持运行，或者转为备用电源，对于减小停电范围或者缩短停电时间大有裨益，甚至对于电压暂降问题也有抑制作用。本领域技术人员应理解，负载并网装置10通过蓄电池107以及第一变流器108输出与供电电网的电压、频率、相位一致的电能，保证用户的用电安全和用电质量。
下面分别对供电高峰时期以及供电低估时期进行详细说明。
在一些实施例中，控制组件202被配置为：在光伏组件201发电的情况下，控制第一直流负载开关109断开，第二直流负载开关110闭合，第一交流负载开关111断开，第二交流负载闭合，第三交流负载开关113断开，能源开关114断开；第一变流器108对从光伏组件接口101接收的电能进行逆变，向蓄电池107、直流负载接口103以及第二交流负载接口105供电。
例如，白天07:00～22:00为高峰用电状态，控制组件202监测到光伏组件201开始发电，将控制信号传输至各个开关，使负载并网装置10处于离网状态。同时，光伏组件201发出的电能通过第一变流器108逆变成与供电电网的电压、频率、相位一致的直流电和交流电。
在一些实施例中，控制组件202被配置为：在光伏组件201发电且蓄电池107的电量大于第一预设电量的情况下，控制第一直流负载开关109断开，第二直流负载开关110闭合，第一交流负载开关111断开，第二交流负载闭合，第三交流负载开关113断开，能源开关114闭合；第一变流器108对从光伏组件接口101接收的电能进行逆变，向蓄电池107、直流负载接口103、第二交流负载接口105以及外部电网接口106供电。
例如，当蓄电池107电量充满，控制组件202监测到蓄电池107充满，此时光伏组件201的输出功率已大于用户的用电需求，控制组件202将信号传输至各个开关，此时负载并网装置10恢复并网状态，光伏组件201给用户负载供给的富余电量通过第一变流器108逆变成与供电电网的电压、频率、相位一致的交流电输送至供电电网。
在一些实施例中，负载并网装置还包括第二变流器115，第二变流器115同时与第一交流负载开关111及第一交流负载电连接；控制组件202被配置为：在第一变流器108从光伏组件接口101接收不到电能且蓄电池107的电量大于第二预设电量的情况下，控制第一直流负载开关109闭合，第一交流负载开关111闭合，第二交流负载闭合，能源开关114断开，蓄电池107向直流负载接口103以及第一交流负载接口104供电。
例如，夜晚23:00～06:00为用电低谷状态，控制组件202监测光伏组件201已停止发电，将信号传输至各个开关，使负载并网装置10处于离网状态。同时，蓄电池107输出直流电直接给直流负载使用，输出直流电通过第二变流器115逆变成交流电供交流负载使用。
在一些实施例中，控制组件202被配置为：在第一变流器108从光伏组件接口101接收不到电能且蓄电池107的电量小于第二预设电量的情况下，控制第一直流负载开关109断开，第二直流负载开关110闭合，第一交流负载开关111断开，第二交流负载断开，第三交流负载开关113闭合，能源开关114闭合；第一变流器108对从外部电网接口106接收的电能进行逆变，向直流负载接口103供电，外部电网接口106直接向第二交流负载接口105供电。
例如，如果蓄电池107容量(通常要考虑电池的放电深度和系统的转换效率)足以供应用户用电需求，则负载并网装置10一直处于离网状态；当蓄电池107电量不足告警时，控制组件202将信号传输至各个开关，负载并网装置10再次处于并网状态，供电电网203直接给交流负载供电，供电电网203通过第一变流器108逆变成直流电供直流负载使用。即使用户仍然可能需要使用供电电网供电，但是由于处于夜晚用电低谷时期，既能保证用电的安全性和稳定性，还能够节省供电电网的电能。
本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开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，本公开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非瞬时性存储介质(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。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、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。
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。
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。
以上所述仅为本公开的较佳实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种负载并网装置，包括：光伏组件接口、控制接口、直流负载接口、第一交流负载接口、第二交流负载接口、外部电网接口、蓄电池、第一变流器、第一直流负载开关、第二直流负载开关、第一交流负载开关、第二交流负载开关、第三交流负载开关以及能源开关；
所述蓄电池与所述第一变流器电连接，通过所述第一直流负载开关与所述直流负载接口电连接，通过所述第一交流负载开关与所述第一交流负载接口电连接；
所述第一变流器与所述光伏组件接口电连接，通过所述第二直流负载开关与所述直流负载接口电连接，通过所述第二交流负载开关与所述第二交流负载接口电连接；
所述能源开关一端与所述外部电网接口电连接，另一端同时与所述第一变流器及所述第三交流负载开关电连接；
所述第三交流负载开关一端与所述第二交流负载接口电连接，另一端同时与所述第一变流器及所述能源开关电连接。
2.如权利要求1所述的负载并网装置，其中，在所述第一变流器从所述光伏组件接口接收到电能的情况下，所述第一直流负载开关断开，所述第二直流负载开关闭合，所述第一交流负载开关断开，所述第二交流负载闭合，所述第三交流负载开关断开，所述能源开关断开；所述第一变流器对从所述光伏组件接口接收的电能进行逆变，向所述蓄电池、所述直流负载接口以及所述第二交流负载接口供电。
3.如权利要求1所述的负载并网装置，其中，在所述第一变流器从所述光伏组件接口接收到电能且所述蓄电池的电量大于第一预设电量的情况下，所述第一直流负载开关断开，所述第二直流负载开关闭合，所述第一交流负载开关断开，所述第二交流负载闭合，所述第三交流负载开关断开，所述能源开关闭合；所述第一变流器对从所述光伏组件接口接收的电能进行逆变，向所述蓄电池、所述直流负载接口、所述第二交流负载接口以及所述外部电网接口供电。
4.如权利要求1所述的负载并网装置，还包括第二变流器115，所述第二变流器115同时与所述第一交流负载开关及所述第一交流负载电连接；
其中，在所述第一变流器从所述光伏组件接口接收不到电能且所述蓄电池的电量大于第二预设电量的情况下，所述第一直流负载开关闭合，所述第一交流负载开关闭合，所述第二交流负载闭合，所述能源开关断开，所述蓄电池向所述直流负载接口以及所述第一交流负载接口供电。
5.如权利要求1所述的负载并网装置，其中，在所述第一变流器从所述光伏组件接口接收不到电能且所述蓄电池的电量小于第二预设电量的情况下，所述第一直流负载开关断开，所述第二直流负载开关闭合，所述第一交流负载开关断开，所述第二交流负载断开，所述第三交流负载开关闭合，所述能源开关闭合；所述第一变流器对从所述外部电网接口接收的电能进行逆变，向所述直流负载接口供电，所述外部电网接口直接向所述第二交流负载接口供电。
6.一种供电系统，包括光伏组件、控制组件、供电电网以及如权利要求1所述的负载并网装置，其中，所述负载并网装置通过所述光伏组件接口与所述光伏组件电连接，通过所述控制接口与所述控制组件电连接，通过所述外部电网接口与所述供电电网电连接。
7.如权利要求6所述的供电系统，其中，所述控制组件被配置为：
在所述光伏组件发电的情况下，控制所述第一直流负载开关断开，所述第二直流负载开关闭合，所述第一交流负载开关断开，所述第二交流负载闭合，所述第三交流负载开关断开，所述能源开关断开；所述第一变流器对从所述光伏组件接口接收的电能进行逆变，向所述蓄电池、所述直流负载接口以及所述第二交流负载接口供电。
8.如权利要求6所述的供电系统，其中，所述控制组件被配置为：
在所述光伏组件发电且所述蓄电池的电量大于第一预设电量的情况下，控制所述第一直流负载开关断开，所述第二直流负载开关闭合，所述第一交流负载开关断开，所述第二交流负载闭合，所述第三交流负载开关断开，所述能源开关闭合；所述第一变流器对从所述光伏组件接口接收的电能进行逆变，向所述蓄电池、所述直流负载接口、所述第二交流负载接口以及所述外部电网接口供电。
9.如权利要求6所述的供电系统，其中，所述负载并网装置还包括第二变流器115，所述第二变流器115同时与所述第一交流负载开关及所述第一交流负载电连接；
所述控制组件被配置为：在所述第一变流器从所述光伏组件接口接收不到电能且所述蓄电池的电量大于第二预设电量的情况下，控制所述第一直流负载开关闭合，所述第一交流负载开关闭合，所述第二交流负载闭合，所述能源开关断开，所述蓄电池向所述直流负载接口以及所述第一交流负载接口供电。
10.如权利要求6所述的供电系统，其中，所述控制组件被配置为：
在所述第一变流器从所述光伏组件接口接收不到电能且所述蓄电池的电量小于第二预设电量的情况下，控制所述第一直流负载开关断开，所述第二直流负载开关闭合，所述第一交流负载开关断开，所述第二交流负载断开，所述第三交流负载开关闭合，所述能源开关闭合；所述第一变流器对从所述外部电网接口接收的电能进行逆变，向所述直流负载接口供电，所述外部电网接口直接向所述第二交流负载接口供电。
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