CN113036808A - 一种并入中低压直流配电网的分布式光伏发电系统 - Google Patents

一种并入中低压直流配电网的分布式光伏发电系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种并入中低压直流配电网的分布式光伏发电系统，属于光伏发电技术领域，包括接收太阳光并转换为电能的分布式光伏阵列、多端口变换器、中低压交流配电网、中低压直流配电网及交流负荷与直流负荷，所述分布式光伏阵列可通过多端口变换器并网连接于中低压交流配电网与中低压直流配电网，并分别对交流负荷及直流负荷进行供电。本发明对分布式光伏发电系统采用不同的并网方式，实现了负荷供电的多样化，提高了光伏发电系统供给的灵活性，同时在系统并网发电过程中进行实时监测，协助工作人员准确快速掌握光伏发电系统的运行情况，有利于光伏发电系统的监测、控制和调节。

Description

一种并入中低压直流配电网的分布式光伏发电系统
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，尤其是一种并入中低压直流配电网的分布式光伏发电系统。
背景技术
随着分布式光伏的快速发展，未来将有更多的分布式光伏接入城市电网，在现有交流配电网条件下，直流发电的光伏需经过DC/DC和DC/AC两级变换接入，必然向交流配电网引进了大量的换流器，造成了浪费、降低了效率，其随机性的波动也对电网产生直接影响。因此，如何能将分布式光伏更加有效又方便可靠地接入电网，成为一项迫切需要解决的难题。
而直流配电网可以实现分布式光伏的灵活接入，省略DC/AC的逆变过程，减少电能变换环节，既提升了能源利用效率，又节约了投资成本，有效地解决了上述问题。
同时，电力电子技术的发展使得直流负荷有了快速发展，如空调、冰箱、洗衣机等家电采用了电力电子变频技术，LED照明、电动汽车充电桩、手机等需要直流驱动，而这些在传统交流电网内都需要经过AC/DC甚至AC/DC/AC的转换进行供电。直流配电网的建立将不需要转换可以直接给设备供电，因此直流负荷的发展给直流配电网的发展也起了巨大的推动作用。
与交流系统相比，直流系统有如下优势：
1）直流配电供电容量大、供电半径长、线路成本低；
2）直流系统稳定性好，供电可靠性高；
3）直流供电输电损耗小；
4）具有环保优势。
综上所述，现提出一种并入中低压直流配电网的分布式光伏发电系统。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种并入中低压直流配电网的分布式光伏发电系统，不仅能够并入交流配电网给交流负荷供电，而且能够并入直流配电网给直流负荷供电，还具备远程监测功能，解决了上述背景技术中提出的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种并入中低压直流配电网的分布式光伏发电系统，包括接收太阳光转换为电能的分布式光伏阵列、多端口变换器、中低压交流配电网、中低压直流配电网、交流负荷和直流负荷；
所述分布式光伏阵列并网连接于中低压交流配电网后对电性连接于中低压交流配电网的交流负荷进行供电；所述分布式光伏阵列还并网连接于中低压直流配电网后对电性连接于中低压直流配电网的直流负荷进行供电；
在所述分布式光伏阵列与所述中低压交流配电网之间和所述分布式光伏阵列与所述中低压直流配电网之间均设置所述多端口变换器。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述分布式光伏阵列与中低压交流配电网之间还设置变压器，所述多端口变换器分别电性连接于分布式光伏阵列与变压器，所述变压器与所述中低压交流配电网电性连接。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述多端口变换器还分别电性连接于分布式光伏阵列与中低压直流配电网。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述多端口变换器，既能将分布式光伏阵列发出的直流电通过DC/AC变换逆变为交流电，又能将分布式光伏阵列发出的直流电通过DC/DC变换升压至中低电压等级的直流电，并且能够控制分布式光伏阵列的发电功率，保持分布式光伏阵列始终处于最大功率点。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述交流负荷包括但不限于灯具、电视机、风扇、电脑、冰箱和空调；所述直流负荷包括但不限于LED照明、直流空调、直流充电桩和直流电磁炉。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述多端口变换器还电性连接于蓄电池，当分布式光伏阵列发电出力不足时，所述蓄电池可释放电能对分布式光伏阵列发电出力进行补充，当夜晚中低压交流配电网处于低谷电价时，所述蓄电池可从所述中低压交流配电网吸收并存储电能。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述多端口变换器与所述变压器间电性连接有计量装置，所述多端口变换器与所述中低压直流配电网间电性连接有计量装置，所述计量装置电性连接于监测装置。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述监测装置包括信号接收器、信号转换器、信号发送器和显示屏；所述信号接收器与所述计量装置、所述信号转换器电性连接，所述信号转换器与所述信号发送器电性连接，所述信号发送器与所述显示屏电性连接，其中：
所述信号接收器用于获取所述计量装置计量得到的电量，并将该电量发送至信号转换器；
所述信号转换器接受该电量后转换为数字信号，并将该数字信号通过信号发送器发送给显示屏；
所述显示屏用于接收所述信号发送器发送的数字信号，并进行显示。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述分布式光伏发电系统还包括有远程监测端，所述远程监测端与所述监测装置中的信号发送器无线连接，所述信号发送器接收信号转换器转换后的数字信号，将该数字信号发送给远程监测端，以供远程监测人员实时监控。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述远程监测端包括但不限于手机、平板电脑和台式电脑。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
1、本发明对分布式光伏发电系统采用不同的并网方式，通过多端口变换器，既可以并入传统的中低压交流配电网对交流负荷供电，又可以并入中低压直流配电网对直流负荷供电，实现了负荷供电的多样化与灵活性，符合配电网发展的趋势。
2、本发明设置有蓄电池，当分布式光伏阵列发电出力不足时，蓄电池可释放电能对分布式光伏阵列发电出力进行补充，当夜晚交流配电网处于低谷电价时，所述蓄电池可从中低压交流配电网吸收并存储电能，从而提高了分布式光伏发电系统的供电质量。
3、本发明通过设置监测装置与远程监测端，能在分布式光伏发电系统发电过程中进行实时远程监测，工作人员使用手机、平板电脑和台式电脑即可准确快速掌握分布式光伏发电系统的发电情况，有利于光伏发电系统的监测、控制和调节。
附图说明
图1是本发明的结构框图；
图2是本发明中监测装置的结构框图。
其中：1、分布式光伏阵列，2、多端口变换器，3、蓄电池，4、计量装置，5、监测装置，51、信号接收器，52、信号转换器，53、信号发送器，54、显示屏，6、远程监测端，7、变压器，8、中低压交流配电网，9、中低压直流配电网，10、交流负荷，11、直流负荷。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明，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。
另外，本发明中的元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
如图1所示，一种并入中低压直流配网的分布式光伏发电系统，包括接收太阳光并转换为电能的分布式光伏阵列1、多端口变换器2、中低压交流配电网8、中低压直流配电网9、交流负荷10和直流负荷11；所述分布式光伏阵列1可通过多端口变换器2并网连接于中低压交流配电网8与中低压直流配电网9，并分别对交流负荷10及直流负荷11进行供电；
所述分布式光伏阵列1并网连接于中低压交流配电网8后对电性连接于中低压交流配电网8的交流负荷10进行供电，所述分布式光伏阵列1还并网连接于中低压直流配电网9后对电性连接于中低压直流配电网9的直流负荷11进行供电。
在本发明的实例中，所述分布式光伏阵列1与中低压交流配电网8之间设置多端口变换器2和变压器7，所述多端口变换器2分别电性连接于分布式光伏阵列1与变压器7，所述变压器7与所述中低压交流配电网8电性连接。
所述分布式光伏阵列1与中低压直流配电网9之间设置多端口变换器2，所述多端口变换器2分别电性连接于分布式光伏阵列1与中低压直流配电网9。
所述多端口变换器2，既能将分布式光伏阵列1发出的直流电通过DC/AC变换逆变为交流电，又能将分布式光伏阵列1发出的直流电通过DC/DC变换升压至中低电压等级的直流电，并且能够控制分布式光伏阵列1的发电功率，保持分布式光伏阵列1始终处于最大功率点。
需要说明的是，在本发明实施例中，交流负荷10包括但不限于灯具、电视机、风扇、电脑、冰箱和空调等；所述直流负荷11包括但不限于LED照明、直流空调、直流充电桩和直流电磁炉等。
在本发明又一实例中，所述多端口变换器2还电性连接于蓄电池3，当分布式光伏阵列1发电出力不足时，所述蓄电池3可释放电能对分布式光伏阵列1发电出力进行补充，当夜晚中低压交流配电网8处于低谷电价时，所述蓄电池3还可从所述中低压交流配电网8吸收并存储电能。
如图1所示，在本发明又一实例中，所述多端口变换器2与所述变压器7间电性连接有计量装置4，所述多端口变换器2与所述中低压直流配电网9间电性连接有计量装置4，所述计量装置4电性连接于监测装置5；
如图2所示，所述监测装置5包括信号接收器51、信号转换器52、信号发送器53和显示屏54；所述信号接收器51与所述计量装置4中、所述信号转换器52电性连接，所述信号转换器52与所述信号发送器53电性连接，所述信号发送器53与所述显示屏54电性连接，其中：
所述信号接收器51用于获取所述计量装置4计量得到的电量，并将该电量发送至信号转换器52；
所述信号转换器52接受该电量后转换为数字信号，并将该数字信号通过信号发送器53发送给显示屏54；
所述显示屏54用于接收所述信号发送器53发送的数字信号，并进行显示。
如图1所示，在本发明又一实例中，所述分布式光伏发电系统还包括有远程监测端6，所述远程监测端6与所述监测装置5中的信号发送器53无线连接，所述信号发送器53接收信号转换器52转换后的数字信号，将该数字信号发送给远程监测端6，以供远程监测人员实时监控。
综上所述，本发明对分布式光伏发电系统采用不同的并网方式，通过多端口变换器，既可以并入传统的中低压交流配电网对交流负荷供电，又可以并入中低压直流配电网对直流负荷供电，实现了负荷供电的多样化与灵活性，同时在系统并网发电过程中进行实时监测，协助工作人员准确快速掌握光伏发电系统的运行情况，有利于光伏发电系统的监测、控制和调节，符合配电网发展的趋势。

Claims (10)

1.一种并入中低压直流配电网的分布式光伏发电系统，其特征在于：包括接收太阳光转换为电能的分布式光伏阵列（1）、多端口变换器（2）、中低压交流配电网（8）、中低压直流配电网（9）、交流负荷（10）和直流负荷（11）；
所述分布式光伏阵列（1）并网连接于中低压交流配电网（8）后对电性连接于中低压交流配电网（8）的交流负荷（10）进行供电；所述分布式光伏阵列（1）还并网连接于中低压直流配电网（9）后对电性连接于中低压直流配电网（9）的直流负荷（11）进行供电；
在所述分布式光伏阵列（1）与所述中低压交流配电网（8）之间和所述分布式光伏阵列（1）与所述中低压直流配电网（9）之间均设置所述多端口变换器（2）。
2.根据权利要求1所述的一种并入中低压直流配电网的分布式光伏发电系统，其特征在于：所述分布式光伏阵列（1）与中低压交流配电网（8）之间还设置变压器（7），所述多端口变换器（2）分别电性连接于分布式光伏阵列（1）与变压器（7），所述变压器（7）与所述中低压交流配电网（8）电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种并入中低压直流配电网的分布式光伏发电系统，其特征在于：所述多端口变换器（2）还分别电性连接于分布式光伏阵列（1）与中低压直流配电网（9）。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种并入中低压直流配电网的分布式光伏发电系统，其特征在于：所述多端口变换器（2），既能将分布式光伏阵列（1）发出的直流电通过DC/AC变换逆变为交流电，又能将分布式光伏阵列（1）发出的直流电通过DC/DC变换升压至中低电压等级的直流电，并且能够控制分布式光伏阵列（1）的发电功率，保持分布式光伏阵列（1）始终处于最大功率点。
5.根据权利要求1所述的一种并入中低压直流配电网的分布式光伏发电系统，其特征在于：所述交流负荷（10）包括但不限于灯具、电视机、风扇、电脑、冰箱和空调；所述直流负荷（11）包括但不限于LED照明、直流空调、直流充电桩和直流电磁炉。
6.根据权利要求1所述的一种并入中低压直流配电网的分布式光伏发电系统，其特征在于：所述多端口变换器（2）还电性连接于蓄电池（3），当分布式光伏阵列（1）发电出力不足时，所述蓄电池（3）可释放电能对分布式光伏阵列（1）发电出力进行补充，当夜晚中低压交流配电网（8）处于低谷电价时，所述蓄电池（3）可从所述中低压交流配电网（3）吸收并存储电能。
7.根据权利要求2或3任一项所述的一种并入中低压直流配电网的分布式光伏发电系统，其特征在于：所述多端口变换器（2）与所述变压器（7）间电性连接有计量装置（4），所述多端口变换器（2）与所述中低压直流配电网（9）间电性连接有计量装置（4），所述计量装置（4）电性连接于监测装置（5）。
8.根据权利要求7所述的一种并入中低压直流配电网的分布式光伏发电系统，其特征在于：所述监测装置（5）包括信号接收器（51）、信号转换器（52）、信号发送器（53）和显示屏（54）；所述信号接收器（51）与所述计量装置（4）、所述信号转换器（52）电性连接，所述信号转换器（52）与所述信号发送器（53）电性连接，所述信号发送器（53）与所述显示屏（54）电性连接，其中：
所述信号接收器（51）用于获取所述计量装置（5）计量得到的电量，并将该电量发送至信号转换器（52）；
所述信号转换器（52）接受该电量后转换为数字信号，并将该数字信号通过信号发送器（53）发送给显示屏（54）；
所述显示屏（54）用于接收所述信号发送器（53）发送的数字信号，并进行显示。
9.根据权利要求8所述的一种并入中低压直流配电网的分布式光伏发电系统，其特征在于：所述分布式光伏发电系统还包括有远程监测端（6），所述远程监测端（6）与所述监测装置（5）中的信号发送器（53）无线连接，所述信号发送器（53）接收信号转换器转换后的数字信号，将该数字信号发送给远程监测端（6），以供远程监测人员实时监控。
10.根据权利要求9所述的一种并入中低压直流配电网的分布式光伏发电系统，其特征在于：所述远程监测端（6）包括但不限于手机、平板电脑和台式电脑。
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