CN110112711A - 优质供电系统及其方法 - Google Patents

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李情
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Abstract

本发明涉及一种优质供电系统。优质供电系统包括开关模块、储能模块以及光伏模块。开关模块用于串接电网及负载，并用于在电网发生故障时断开电网与负载之间的连接。储能模块用于与负载连接，并用于通过开关模块与电网连接。储能模块用于在电网发生故障时为负载供电。光伏模块与储能模块连接，用于在电网正常时为储能模块供电。优质供电系统由电网供电以及储能模块供电切换，避免了负载因电网侧的故障受到影响，保证了负载的正常工作，解决了现有技术中的电压暂降治理装置存在电能损失大的问题。再者，优质供电系统还设置了光伏模块，光伏模块可以为储能模块供电，确保储能模块的能量充足。

Description

优质供电系统及其方法
技术领域
本发明涉及供电技术领域，特别是涉及一种优质供电系统及优质供电方法。
背景技术
随着用电负荷对电能质量的要求越来越高，电压暂降问题和短时中断作为典型的电能质量问题，常常引起敏感负荷的停机故障，从而导致经济损失。现有的解决电压暂降和电压短时中断问题的装置通常有不间断电源(UPS)、动态电压恢复器(DVR)等。在发生电压暂降或电压短时中断时，不间断电源(UPS)、动态电压恢复器(DVR)能够持续为负载供电，从而保证敏感负荷的供电电压满足其正常工作要求。
然而，发明人在实施过程中，发现传统技术至少存在以下缺点：无论电网是否发生故障，不间断电源(UPS)都需要持续工作，存在电能损失大的问题。而且，动态电压恢复器(DVR)串联在电网和负载之间，动态电压恢复器(DVR)也需要持续工作，也存在电能损失大的问题。
发明内容
基于此，有必要针对传统技术中的电压暂降治理装置存在电能损失大的问题，提供一种优质供电系统及优质供电方法。
一种优质供电系统，包括开关模块、储能模块以及光伏模块；
开关模块用于串接电网及负载，并用于在所述电网发生故障时断开所述电网与所述负载之间的连接；所述储能模块用于与所述负载连接，并用于通过所述开关模块与所述电网连接，储能模块用于在所述电网发生故障时为所述负载供电；光伏模块与所述储能模块连接，用于在所述电网正常时为所述储能模块供电。
上述的优质供电系统中，由于电网和负载之间设置有开关模块，因此，在电网发生故障时，开关模块断开电网与负载之间的连接，电网不再为负载供电，避免了负载因电网侧的故障受到的影响。此时，由储能模块为负载供电，保证了负载的正常工作。优质供电系统由电网供电以及储能模块供电切换，解决了现有技术中的电压暂降治理装置存在电能损失大的问题。再者，优质供电系统还设置了光伏模块，光伏模块可以为储能模块供电，确保储能模块的能量充足。
一种优质供电方法，所述优质供电方法应用于上述实施例所述的优质供电系统，所述优质供电方法包括步骤：
在所述电网正常时，控制所述光伏模块为所述储能模块供电；
在所述电网发生故障时，控制所述开关模块断开所述电网与所述负载之间的连接，并控制所述储能模块为所述负载供电。
上述的优质供电方法中，在电网发生故障时，控制开关模块断开电网与负载之间的连接，电网不再为负载供电，避免了负载因电网侧的故障受到影响。此时，控制储能模块为负载供电，保证了负载的正常工作。优质供电系统由电网供电以及储能模块供电切换，解决了现有技术中的电压暂降治理装置存在电能损失大的问题。再者，优质供电系统还设置了光伏模块，光伏模块可以为储能模块供电，确保储能模块的能量充足。
附图说明
图1为本发明实施例的优质供电系统的结构示意图；
图2为本发明另一实施例的优质供电系统的结构示意图；
图3为本发明又一实施例的优质供电系统的结构示意图；
图4为本发明再一实施例的优质供电系统的结构示意图；
图5为本发明实施例的优质供电方法的流程示意图；
图6为本发明实施例另一的优质供电方法的流程示意图；
图7为本发明实施例又一的优质供电方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
本发明实施例提供一种优质供电系统100，用于为负载200供电。优质供电系统100结构如图1所示，其包括开关模块10、储能模块20以及光伏模块30。
开关模块10用于串接电网300及负载200，并用于在电网300发生故障时断开电网300与负载200之间的连接。储能模块20与负载200连接，并通过开关模块10与电网300连接。储能模块20用于在电网300发生故障时为负载200供电。光伏模块30与储能模块10连接，用于在电网300正常时为储能模块20供电。
其中，电网300发生故障包括电压暂降、短时中断、三相不平衡、电压波动或者闪变等。开关模块10断开响应的时间根据开关模块10的类型而定，例如开关模块10为静态开关，静态开关可在2ms、4ms、5ms内快速切断电网300。
在实施例中，由于电网300和负载200之间设置有开关模块10，因此，在电网300发生故障时，开关模块10断开电网300与负载200之间的连接，电网300不再为负载200供电，避免了负载200因电网300侧的故障受到影响。此时，由储能模块20为负载200供电，保证了负载200的正常工作。优质供电系统100由电网300供电以及储能模块20供电切换，解决了现有技术中的电压暂降治理装置存在电能损失大的问题。此外，光伏模块30作为发电装置，在电网300正常时，可以为储能模块20供电，确保储能模块20的能量充足。
在其中一个实施例中，在电网300正常时，开关模块10还用于导通电网300与负载200之间的连接。
在电网300正常时，例如在电网300发生故障之前，开关模块10导通电网300与负载200之间的连接，电网300为负载200供电。再如电网300发生故障后恢复正常时，开关模块10导通，则电网300可继续为负载200供电。
此外，由于储能模块20还通过开关模块10与电网300连接，因此，在电网300正常时，电网300可以与储能模块20相互充电。
具体的，在电网300处于负荷高峰时，储能模块20向电网300充电，在电网300处于负荷低谷时，电网300向储能模块20充电。如此，采用削峰填谷模式，可以提高优质供电系统100能量的利用率。
在其中一个实施例中，开关模块10为静态开关。静态开关为一种无触点开关，是用两个可控硅反向并联组成的一种交流开关，该开关连接电网300的相线与负载200。由于静态开关无接点的跳动，开关响应速度快，因此，在电网300发生故障时，优质供电系统100能够快速将电网300供电切换为储能模块20供电，确保了负载200正常工作。
在其中一个实施例中，开关模块10为双晶闸管。两个晶闸管方向并联组成一个静态开关。
在另外一个实施例中，开关模块10为手动开关。在判断电网300发生故障时，可以手动断开电网300与负载200之间的连接。
请参阅图2，在其中一个实施例中，负载200包括交流负载210以及直流负载220，优质供电系统100还包括双向DC/AC变换器40。双向DC/AC变换器40的一端通过开关模块10与电网300连接，并与交流负载210连接。双向DC/AC变换器40的另一端与储能模块10连接，并与直接负载220连接。
本实施例中的优质供电系统100不仅能为交流负载210供电，还能为直流负载220供电，扩大了优质供电系统100的应用范围。
具体的，在电网300正常时，电网300输出的交流电可以直接输送至交流负载210，其输出的交流电还可以经双向DC/AC变换器40转换为直流电，并输送至直流负载220。
在电网300发生故障时，储能模块20输出的直流电可以直接输送至直流负载220，其输出的直流电还可以经双向DC/AC变换器40转换为交流电，并输送至交流负载210。
此外，当交流负载210含有载波、无功、三相不平衡电流时，双向DC/AC变换器40能够自动检测谐波、无功及三相不平衡的负荷，并进行补偿，提高了储能模块20为交流负载210供电时的电能质量。
请参阅图3，在其中一个实施例中，优质供电系统100还包括直流母线。其中，直流母线用于将由电网300输出的并经双向DC/AC变换器40转换后的直流电输送至储能模块20以及直流负载220。直流母线还用于将储能模块20输出的直流电输送至直流负载220，并将由储能模块20输出的并经双向DC/AC变换器40转换后的交流电输送至交流负载210。直流母线还用于将光伏模块30输出的直流电输送至储能模块20。
具体的，电网300依次通过开关模块10、双向DC/AC变换器40与直流母线连接，储能模块20、光伏模块30以及直流负载220均与直流母线连接。
直流母线汇聚电网300输出的交流电，该交流电经双向DC/AC变换器40转换为直流电。直流母线作为公共输出端，来为储能模块20以及直流负载220供电。
直流母线还汇聚储能模块20输出的直流电，并作为公共输出端，来为直流负载220供电。该直流电还可以经过双向DC/AC变换器40转换为交流电，并输送至交流负载210。
直流母线还汇聚光伏模块30输出的直流电，并作为公共输出端，来为储能模块20供电。
由直流母线分别连接电网300、储能模块20、光伏模块30以及直流负载220，可以减少电网300与储能模块20、电网300与直流负载220、储能模块20与光伏模块30、储能模块20与直流负载220等连接支路，降低了因多连接支路带来的供电能耗。此外，直流母线还使得本发明的优质供电系统100容易扩展，例如在直流母线上接入其它新能源、接入多个负载200等。
在另外一个实施例中，光伏模块30不仅可以通过直流母线为直流负载220供电，还可以通过直流母线、双向DC/AC变换器40为交流负载210供电。如此，在电网300发生故障时，除了采用储能模块20来为负载200供电，还能采用光伏模块30来为负载200供电，进一步提高了本发明优质供电系统100供电的可靠性。
请继续参阅图3，在其中一个实施例中，优质供电系统100还包括双向DC/DC变换器50，储能模块20通过双向DC/DC变换器50与直流母线连接。
当直流母线直接与储能模块20直接连接时，直流母线电压会在一定范围内的波动。通过在直流母线以及储能模块20之间设置双向DC/DC变换器50，双向DC/DC变换器50能够对储能模块20输出的直流电进行稳压处理，如此，直流母线电压可以维持在预定的数值，提高了优质供电系统100供电的电能质量。
请继续参阅图3，在其中一个实施例中，优质供电系统100还包括第一单向DC/DC变换器60，直流母线通过第一单向DC/DC变换器60与直流负载220连接。
第一单向DC/DC变换器60将直流母线电压转换为合适的输出电压，以使直流负载220正常工作。
请继续参阅图3，在其中一个实施例中，优质供电系统100还包括第二单向DC/DC变换器70，光伏模块30通过第二单向DC/DC变换器70与直流母线连接。
第二单向DC/DC变换器70将直流母线电压转换为合适的直流母线电压。
请参阅图4，优质供电系统100还包括控制器80和故障检测模块90，故障检测模块90串接在电网300与开关模块10之间，控制器80分别与开关模块10、储能模块20、光伏模块30以及故障检测模块90连接。故障检测模块90用于检测电网300是否发生故障，控制器80用于判断电网300是否发生故障，并在电网300发生故障时控制开关模块10断开；还用于在电网300发生故障时控制储能模块20为负载200供电，以及用于在电网300正常时控制光伏模块30为储能模块20供电。
故障检测模块90检测电网300的电压、电流等信号，并将检测的信号发送至控制器80。控制器80根据检测的信号判断电网300是否发生故障。通过设置故障检测模块90，实现了对电网300的监控。
在判断电网300发生故障时，控制器80及时控制开关模块10断开。此外，控制器80还用于控制光伏模块30为储能模块20充电。例如在储能模块20的当前能量小于预设的能量阈值时，控制器80控制光伏模块30优先给储能模块20供电，以保证储能模块20能量充足。
在其中一个实施例中，故障检测模块90为电压传感器和电流传感器。
在其中一个实施例中，光伏模块30为光伏板组件。光伏板组件的光伏输出接口与储能模块20连接。
在另外一个实施例中，光伏板组件的光伏输出接口通过直流母线与储能模块20连接。
在其中一个实施例中，光伏板组件的数量为多个，多个光伏板组件并联，用于共同为储能模块20充电。如此，在其中一个或者部分光伏板组件发生故障时，其他的光伏板组件能够继续为储能模块20供电，进一步提高了储能模块20的充电的可靠性。
在其中一个实施例中，储能模块20为蓄电池。蓄电池具有能量密度大的优点，在较小的体积时能够存储更多的能量，因此，本发明的优质供电系统100在电网300发生故障时，储能模块20能够为负载200提供较多的电能，可靠性高。
当然，在另外一个实施例中，储能模块20还可以为超级电容、锂离子电池等。
请参阅图5，本发明实施例还提供一种优质供电方法。优质供电方法应用于优质供电系统100，优质供电系统100包括开关模块10、储能模块20以及光伏模块30。开关模块10用于串接电网300以及负载200，储能模块20与负载200连接，光伏模块30与储能模块20连接，光伏模块30用于为储能模块20供电。优质供电方法包括以下步骤：
S102，在电网300正常时，控制光伏模块30为储能模块20供电。
光伏模块30为储能模块20供电，确保了储能模块20的能量充足。
S104，在电网300发生故障时，控制开关模块10断开电网300与负载200之间的连接，并控制储能模块20为负载200供电。
在实施例中，在电网300发生故障时，控制开关模块10断开电网300与负载200之间的连接，电网300不再为负载200供电，避免了负载200因电网300侧的故障而受到影响。此时，控制储能模块20为负载200供电，保证了负载200的正常工作。优质供电系统100由电网300供电以及储能模块20供电切换，解决了现有技术中的电压暂降治理装置存在电能损失大的问题。此外，光伏模块30作为发电装置，在电网300正常时，可以为储能模块20供电，确保储能模块20的能量充足。
请参阅图6，在其中一个实施例中，在步骤S102之后，在步骤S102之前，优质供电方法还包括步骤：
S101，判断电网300是否发生故障。
通过检测电网300的状态，并根据结果及时控制开关模块10的导通以及断开，能够避免电网300故障给负载200带来的影响。
请继续参阅图6，在其中一个实施例中，在判断电网300发生故障时，进行步骤S104，而在判断电网300正常时，优质供电方法还包括步骤：
S106，控制开关模块10导通电网300与负载200之间的连接。
在电网300正常时，例如在电网300发生故障之前，开关模块10导通电网300与负载200之间的连接，电网300为负载200供电。再如电网300发生故障后恢复正常时，开关模块10导通，则电网300可继续为负载200供电。
请参阅图7，在其中一个实施例中，步骤S102在电网300正常时，控制光伏模块30为储能模块20供电中，包括以下步骤：
S1022，在储能模块20的当前能量未超过预设的能量阈值时，控制光伏模块30为储能模块20供电。
其中，能量阈值可设定为储能模块20的最大储蓄能量的80％、85％、90％等。在储能模块20的当前能量超过预设的能量阈值时，储能模块20能够在发生一次或者多次电网300故障时，为负载200提供较充足的能量，直至电网300恢复正常，储能模块20停止为负载200供电。在储能模块20的当前能量未超过预设的能量阈值时，储能模块20容易供能不足，影响负载200的正常运行。控制光伏模块30优先给储能模块20供电，保证了储能模块20能够在电网300发生故障时，可靠地为负载200供电。
在其中一个实施例中，在步骤S1024之前，优质供电方法还包括以下步骤：
S1023，判断储能模块20的当前能量是否超过预设的能量阈值。
通过判断储能模块20的当前能量，根据判断结果对储能模块20进行供电，能够有效避免浮充储能模块20，造成能量损失。
请继续参阅图7，在其中一个实施例中，在判断储能模块20的当前能量超过预设的能量阈值后，进行步骤S1022。在判断储能模块20的当前能量未超过预设的能量阈值时，进行步骤：
S1024，在储能模块20的当前能量超过预设的能量阈值时，控制光伏模块30为电网300供电。
在确保储能模块20的当前能量充足时，不必控制光伏模块30继续为储能模块20供电，而是控制光伏模块30为电网300供电，提高了光伏模块30的能量利用率。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例中优质供电方法的步骤。
本领域的技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、随机存取存储器(RAM，Random Access MemorY00)、只读存储器(ROM，Read-OnlY00MemorY00)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、终端、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、RAM、ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种优质供电系统，其特征在于，包括：
开关模块，用于串接电网及负载，并用于在所述电网发生故障时断开所述电网与所述负载之间的连接；
储能模块，所述储能模块用于与所述负载连接，并用于通过所述开关模块与所述电网连接，用于在所述电网发生故障时为所述负载供电；
光伏模块，与所述储能模块连接，用于在所述电网正常时为所述储能模块供电。
2.根据权利要求1所述的优质供电系统，其特征在于，所述负载包括交流负载以及直流负载，所述优质供电系统还包括双向DC/AC变换器；
所述双向DC/AC变换器的一端用于通过所述开关模块与所述电网连接，并用于与所述交流负载连接；所述双向DC/AC变换器的另一端与所述储能模块连接，并用于与所述直接负载连接。
3.根据权利要求2所述的优质供电系统，其特征在于，所述优质供电系统还包括直流母线，用于：
将由所述电网输出的并经所述双向DC/AC变换器转换后的直流电输送至所述储能模块以及所述直流负载；
将所述储能模块输出的直流电输送至所述直流负载，并将由所述储能模块输出的并经所述双向DC/AC变换器转换后的交流电输送至所述交流负载；
将所述光伏模块输出的直流电输送至所述储能模块。
4.根据权利要求3所述的优质供电系统，其特征在于，所述优质供电系统还包括双向DC/DC变换器，所述储能模块通过所述双向DC/DC变换器与所述直流母线连接。
5.根据权利要求3所述的优质供电系统，其特征在于，所述优质供电系统还包括第一单向DC/DC变换器，所述直流母线通过所述第一单向DC/DC变换器与所述直流负载连接。
6.根据权利要求3所述的优质供电系统，其特征在于，所述优质供电系统还包括第二单向DC/DC变换器，所述光伏模块通过所述第二单向DC/DC变换器与所述直流母线连接。
7.根据权利要求2至6任一项所述的优质供电系统，其特征在于，所述开关模块为静态开关；
所述光伏模块为光伏板组件；
所述储能模块为蓄电池。
8.根据权利要求2至7任一项所述的优质供电系统，其特征在于，所述优质供电系统还包括控制器和故障检测模块，所述故障检测模块串接在所述电网与所述开关模块之间，所述控制器分别与所述开关模块、所述储能模块、所述光伏模块以及所述故障检测模块连接；
所述故障检测模块用于检测所述电网是否发生故障，所述控制器用于判断所述电网是否发生故障，并在所述电网发生故障时控制所述开关模块断开；
所述控制器还用于在所述电网发生故障时控制所述储能模块为所述负载供电，以及在所述电网正常时控制所述光伏模块为所述储能模块供电。
9.一种优质供电方法，其特征在于，所述优质供电方法应用于上述权利要求1至8任一项所述的优质供电系统，所述优质供电方法包括步骤：
在所述电网正常时，控制所述光伏模块为所述储能模块供电；
在所述电网发生故障时，控制所述开关模块断开所述电网与所述负载之间的连接，并控制所述储能模块为所述负载供电。
10.根据权利要求9所述的优质供电方法，其特征在于，
所述在所述电网正常时，控制所述光伏模块为所述储能模块供电包括步骤：
在所述储能模块的当前能量未超过预设的能量阈值时，控制所述光伏模块为所述储能模块供电。
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