CN116054122A - 微电网绿色新能源系统及功率能量控制方法 - Google Patents

微电网绿色新能源系统及功率能量控制方法 Download PDF

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CN116054122A CN202310013613.8A CN202310013613A CN116054122A CN 116054122 A CN116054122 A CN 116054122A CN 202310013613 A CN202310013613 A CN 202310013613A CN 116054122 A CN116054122 A CN 116054122A
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Abstract

本发明提供一种微电网绿色新能源系统及功率能量控制方法，包括：交流转直流模块，将交流电源转换为母线电压提供给直流母线；双向交流转直流模块，将直流母线上多余的电能反馈给交流电网；直流补给模块，基于新能源产生电能并为直流母线补给能量；直流负载，通过直流母线获取电能。本发明在不改变基站现有电源架构的前提下，将新能源产生的多余能量馈电至电网或者交流负载，提高吸纳绿色新能源的能力；双向交流转直流模块的额定功率稍大于新能源最大发电功率减去直流负载的消耗功率即可，可选择功率小、成本较低的功率单元；双向交流转直流模块可以替代系统中DC/AC逆变单元给交流负载供电，减小成本。

Description

微电网绿色新能源系统及功率能量控制方法
技术领域
本发明涉及电源控制领域，特别是涉及一种微电网绿色新能源系统及功率能量控制方法。
背景技术
随着4G/5G基站等基础设施的投入越来越大，基站的总能耗也越来越高。在基站中加入绿色新能源发电能有效降低基站PUE(Power Usage Effectiveness，评价数据中心能源效率的指标，是数据中心消耗的所有能源与IT负载使用的能源之比)。而在现有的4G/5G基站中，AC/DC变换器都为单向的，即能量只能从电网通往直流母线。
如何在现有的4G/5G基站中加入绿色新能源，并提高吸纳绿色新能源的能力，是当前急需解决的问题之一。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种微电网绿色新能源系统及功率能量控制方法，用于解决现有技术中4G/5G基站吸纳绿色新能源能力差的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种微电网绿色新能源系统，所述微电网绿色新能源系统至少包括：
交流转直流模块、双向交流转直流模块、直流补给模块、开关及直流负载；
所述交流转直流模块连接交流电网，并将交流电源转换为母线电压提供给直流母线；
所述双向交流转直流模块的交流端经由所述开关连接所述交流电网，直流端连接所述直流母线，用于将所述直流母线上多余的电能反馈给所述交流电网；
所述直流补给模块连接所述直流母线，基于新能源产生电能并为所述直流母线补给能量；所述直流补给模块包括新能源发电单元及储能电池；所述新能源发电单元连接所述直流母线，基于新能源产生电能并提供给所述直流母线；所述储能电池连接于所述直流母线，用于储存电能；
所述直流负载连接所述直流母线，通过所述直流母线获取电能；
其中，所述双向交流转直流模块的额定功率大于新能源最大发电功率减去直流负载的消耗功率，且小于所述交流转直流模块的功率。
可选地，所述直流补给模块还包括双向直流转直流单元；所述双向直流转直流单元连接于所述储能电池与所述直流母线之间，用于实现所述储能电池与所述直流母线之间的双向能量转化。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种微电网绿色新能源系统，所述微电网绿色新能源系统至少包括：
交流转直流模块、双向交流转直流模块、直流补给模块、开关及直流负载；
所述交流转直流模块连接交流电网，并将交流电源转换为母线电压提供给直流母线；
所述双向交流转直流模块的交流端经由所述开关连接所述交流电网，直流端连接所述直流母线，用于将所述直流母线上多余的电能反馈给所述交流电网；
所述直流补给模块连接所述直流母线，基于新能源产生电能并为所述直流母线补给能量；所述直流补给模块包括新能源发电单元、储能电池及双向直流转直流单元；所述新能源发电单元基于新能源产生电能；所述储能电池连接所述新能源发电单元的输出端，用于储存电能；所述双向直流转直流单元的一端连接所述新能源发电单元的输出端，另一端连接所述直流母线，用于实现所述储能电池与所述直流母线之间的双向能量转化；
所述直流负载连接所述直流母线，通过所述直流母线获取电能；
其中，所述双向交流转直流模块的额定功率大于新能源最大发电功率减去直流负载的消耗功率，且小于所述交流转直流模块的功率。
更可选地，所述新能源发电单元包括发电装置及最大功率点跟踪器；所述发电装置产生电能；所述最大功率点跟踪器连接所述发电装置，控制所述发电装置以最大功率输出。
更可选地，所述发电装置包括太阳能电池和/或风力发电装置。
更可选地，所述微电网绿色新能源系统还包括交流负载，所述交流负载连接所述双向交流转直流模块的交流端，通过所述双向交流转直流模块获取电能。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种功率能量控制方法，应用于上述微电网绿色新能源系统，所述功率能量控制方法至少包括：
当交流电网正常时，开关闭合；若母线电压大于设定值，则双向交流转直流模块工作于逆变状态；若所述母线电压小于等于所述设定值，则所述双向交流转直流模块不工作或工作于整流状态；
当所述交流电网掉电时，所述开关断开，所述双向交流转直流模块不工作或者工作在逆变状态。
可选地，当所述交流电网正常，且所述母线电压大于所述设定值时，所述双向交流转直流模块的输出功率与所述母线电压成正比，并限制在预设的最大输出功率以内。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种功率能量控制方法，应用于上述微电网绿色新能源系统，所述功率能量控制方法至少包括：
当交流电网正常时，开关闭合；若新能源日平均发电功率大于K1倍的直流负载日平均消耗功率，则双向交流转直流模块工作于逆变状态；若所述新能源日平均发电功率小于K1倍的所述直流负载日平均消耗功率，则所述双向交流转直流模块不工作或工作于整流状态；其中，K1为大于0的实数；
当所述交流电网掉电时，所述开关断开，所述双向交流转直流模块不工作或者工作在逆变状态。
可选地，当所述交流电网正常，且所述新能源日平均发电功率大于K1倍的所述直流负载日平均消耗功率时，所述双向交流转直流模块的输出功率为所述双向交流转直流模块的最大输出功率的m倍，m为介于0和1之间的实数。
可选地，判断所述新能源日平均发电功率与K1倍的直流负载日平均消耗功率的大小关系的方法包括：
若新能源当日累计发电量大于K1倍的直流负载当日累计消耗电量，则判断所述新能源日平均发电功率大于K1倍的直流负载日平均消耗功率；反之，判断所述新能源日平均发电功率小于K1倍的直流负载日平均消耗功率。
可选地，判断所述新能源日平均发电功率与K1倍的直流负载日平均消耗功率的大小关系的方法包括：
在用电的波峰时段及波平时段，当新能源实时发电功率大于K2倍的直流负载实时消耗功率时，计时器自加；
若所述计时器的计时结果大于等于预设时间，则判断所述新能源日平均发电功率大于K1倍的直流负载日平均消耗功率；反之，判断所述新能源日平均发电功率小于K1倍的直流负载日平均消耗功率；
其中，K2为大于0的实数。
更可选地，所述双向交流转直流模块的交流端还连接交流负载，当所述交流电网掉电时，所述开关断开，所述双向交流转直流模块工作于逆变状态并为所述交流负载供电。
如上所述，本发明的微电网绿色新能源系统及功率能量控制方法，具有以下有益效果：
1、本发明的微电网绿色新能源系统及功率能量控制方法在不改变基站现有电源架构的前提下，当新能源发电量大于直流负载消耗电量时，通过控制双向交流转直流模块将新能源产生的能量流向电网或者交流负载，进而提高吸纳绿色新能源的能力。
2、本发明的微电网绿色新能源系统及功率能量控制方法中采用的双向交流转直流模块的额定功率仅需稍大于新能源最大发电功率减去直流负载的消耗功率即可，可选择功率小、成本较低的功率单元，进而减小成本。
3、本发明的微电网绿色新能源系统及功率能量控制方法中的双向交流转直流模块可以替代系统中DC/AC逆变单元，给包括但不限于两翼业务在内的交流负载供电，进一步减小成本。
附图说明
图1显示为一种直流微网的拓扑架构的结构示意图。
图2显示为本发明的微电网绿色新能源系统的第一种结构示意图。
图3显示为本发明的双向交流转直流模块的结构示意图。
图4显示为本发明的微电网绿色新能源系统的第二种结构示意图。
图5显示为本发明的微电网绿色新能源系统的第三种结构示意图。
图6显示为本发明的微电网绿色新能源系统的第四种结构示意图。
元件标号说明
1                      直流微网的拓扑架构
11                     DC/DC双向储能变换器
12                     DC/DC光伏MPPT充电器
13                     DC/DC风能充电器
14                     双向AD/DC变换器
15                     电网
2                      微电网绿色新能源系统
21                     交流转直流模块
22                     双向交流转直流模块
23                     直流补给模块
231                    新能源发电单元
231a                   发电装置
231b                   最大功率点跟踪器
232                    储能电池
233                    双向直流转直流单元
24                     直流负载
25                     交流电网
26                     交流负载
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1～图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
图1为一种直流微网的拓扑架构1，DC/DC双向储能变换器11、DC/DC光伏MPPT充电器12及DC/DC风能充电器13通过直流母线并联在一起。直流母线统一通过双向AC/DC变换器14连接电网15。当光伏或者风力发电量大于负载功率，且储能单元已充满电不能再存储能量时，双向AD/DC变换器14的工作状态由整流转变逆变，可以将多余的能量馈送至电网。AC/DC在实现整流功能时要求功率比较大，配置满足整流功率需要的双向AC/DC成本比较大。
为了在现有的4G/5G基站中加入绿色新能源，并提高吸纳绿色新能源的能力，减小成本，本发明提出一种微电网绿色新能源系统及功率能量控制方法，具体方案如下。
实施例一
如图2所示，本实施例提供一种微电网绿色新能源系统2，所述微电网绿色新能源系统2包括：
交流转直流模块21、双向交流转直流模块22、直流补给模块23、开关S1及直流负载24。
如图2所示，所述交流转直流模块21连接交流电网25，并将交流电源转换为母线电压提供给直流母线。
具体地，任意能将交流电源转换为(直流)母线电压的电路结构均适用于本发明，在此不一一赘述。
如图2所示，所述双向交流转直流模块22的交流端经由所述开关S1连接所述交流电网25，直流端连接所述直流母线，用于将所述直流母线上多余的电能反馈给所述交流电网25。
具体地，如图3所示，作为示例，所述双向交流转直流模块22包括第一电感Ls、第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4、第五晶体管Q6、第二电感Lo、第一电容Cd及第二电容Co。所述第一晶体管Q1的第一端连接所述第一电容Cd的上极板，第二端经由所述第一电感Ls连接交流端正极，控制端连接第一控制信号Sv1。所述第二晶体管Q2的第一端连接所述第一晶体管Q1的第二端，第二端连接所述第一电容Cd的下极板(即直流端负极)，控制端连接第二控制信号Sv2。所述第三晶体管Q3的第一端连接所述第一电容Cd的上极板，第二端连接交流端负极，控制端连接第三控制信号Sv3。所述第四晶体管Q4的第一端连接所述第三晶体管Q3的第二端，第二端连接所述第一电容Cd的下极板，控制端连接第四控制信号Sv4。所述第五晶体管Q5的第一端连接所述第一电容Cd的上极板，第二端经由所述第二电感Lo连接直流端正极，控制端连接第五控制信号Sd1。第六晶体管Q6的第一端连接所述第五晶体管Q5的第二端，第二端连接所述第一电容Cd的下极板。所述第二电容Co的上极板连接直流端正极，下极板连接直流端负极。
需要说明的是，在本实施例中，各晶体管为IGBT(绝缘栅双极型晶体管)，其中，第一端为集电极、第二端为发射极、控制端为基极；在实际使用中，可根据需要选择相应的器件类型，各端对应关系适应性调整。图3所示的双向交流转直流模块结构仅为一种示例，任意能实现双向交流转直流功能的电路结构均适用于本发明，包括但不限于单相、三相，在此不一一赘述。
如图2所示，所述直流补给模块23连接所述直流母线，基于新能源产生电能并为所述直流母线补给能量。
具体地，在本实施例中，所述直流补给模块23包括新能源发电单元231及储能电池232。所述新能源发电单元231连接所述直流母线，基于新能源产生电能并提供给所述直流母线。所述储能电池232连接于所述直流母线，用于储存电能，为所述直流母线提供电能。
更具体地，作为示例，所述新能源发电单元231包括发电装置231a及最大功率点跟踪器231b。所述发电装置231a产生电能，所述发电装置231a包括太阳能电池和/或风力发电装置；即太阳能电池将太阳能转换为电能，风力发电装置将风能转换为电能，太阳能和风能可分别使用作为绿色电源或一起使用作为绿色电源。所述最大功率点跟踪器231b(MPPT，Maximum Power Point Tracking)连接所述发电装置231a，控制所述发电装置231a以最大功率输出。
具体地，作为本发明的另一种实现方式，所述直流补给模块23还包括双向直流转直流单元233。所述双向直流转直流单元233连接于所述储能电池232与所述直流母线之间，用于实现所述储能电池232与所述直流母线之间的双向能量转化；即当所述储能电池232与所述直流母线之间设置双向直流转直流单元233时，可通过所述双向直流转直流单元233将所述储能电池232的电能提供给所述直流母线，也可通过所述双向直流转直流单元233将所述直流母线上的电能储存到所述储能电池232中。
如图2所示，所述直流负载24连接所述直流母线，通过所述直流母线获取电能。
具体地，在本实施例中，所述直流负载24直接连接于所述直流母线上，由母线电压为所述直流负载24提供工作电压。在实际使用中，所述直流负载24与所述直流母线之间也可设置一直流转直流模块(图中未显示)，用于将母线电压调整为直流负载所需的工作电压，在此不一一赘述。
需要说明的是，所述双向交流转直流模块22的额定功率大于新能源最大发电功率减去直流负载的消耗功率，且小于所述交流转直流模块21的功率。当新能源发电量大于负载功率，且储能电池已充满电(不能再存储能量)时，所述双向交流转直流模块22的工作状态由整流转变逆变。所述交流转直流模块21工作在整流状态，其输出功率必须大于负载的最大功率，容量比较大；而所述双向交流转直流模块22只需选择功率小的，就可以把新能源多余的能量吸收；进而可以有效减小成本。
如图2所示，本实施例的微电网绿色新能源系统2的功率能量控制方法如下：
11)当交流电网25正常时，所述开关S1闭合。若所述母线电压大于设定值，则所述双向交流转直流模块22工作于逆变状态，将所述直流母线上多余的直流电能转换为交流电能，并反馈至所述交流电网25，以此最大限度利用新能源。作为示例，此时，所述双向交流转直流模块22的输出功率与所述母线电压成正比，若所述双向交流转直流模块22的输出功率超过预设的最大输出功率，则限制在最大输出功率，以流向交流电网25方向的输出功率为正。
12)当交流电网25正常时，所述开关S1闭合。若所述母线电压小于等于所述设定值，则所述双向交流转直流模块22不工作或工作于整流状态；即所述双向交流转直流模块22不工作，或者将所述交流电网25提供的交流电源转换为母线电压提供给所述直流母线。
具体地，作为示例，所述设定值为所述双向交流转直流模块22的直流电压额定值，在实际使用中，可根据需要配置所述设定值的具体数值，不以本实施例为限。
13)当所述交流电网25掉电时，所述开关S1断开，所述双向交流转直流模块22不工作或者工作在逆变状态。具体地，所述交流电网25掉电时，即使所述直流母线上有多余的电能，也无法反馈至所述交流电网，因此将所述开关S1断开。此时，所述双向交流转直流模块22不工作；或者所述双向交流转直流模块22工作在逆变状态，将所述直流母线上多余的电能转换为交流电源，但转换得到的交流电源未被利用。
实施例二
如图4所示，本实施例提供一种微电网绿色新能源系统2，与实施例一的不同之处在于，所述微电网绿色新能源系统2还包括交流负载26。
具体地，所述交流负载26连接所述双向交流转直流模块22的交流端，通过所述双向交流转直流模块22获取电能；当所述交流电网25掉电时，所述开关S1断开，所述双向交流转直流模块22工作在逆变状态，并为所述交流负载26供电。作为示例，此时，所述双向交流转直流模块22的输出功率与所述交流负载26的功率成正比，若所述双向交流转直流模块22的输出功率超过最大输出功率，则限制在最大输出功率，以流向交流负载26的方向的输出功率为正。
需要说明的是，本实施例的微电网绿色新能源系统的其他结构及功率能量控制方法与实施例一相同，在此不一一赘述。
实施例三
如图5所示，本实施例提供一种微电网绿色新能源系统2，与实施例一的不同之处在于，所述直流补给模块23的结构与实施例一不同。
具体地，在本实施例中，所述直流补给模块23包括新能源发电单元231、储能电池232及双向直流转直流单元233。所述新能源发电单元231基于新能源产生电能，作为示例，包括发电装置231a及最大功率点跟踪器231b，在此不一一赘述。所述储能电池232连接所述新能源发电单元231的输出端，用于储存电能，包括但不限于所述新能源发电单元231产生的电能。所述双向直流转直流单元233的一端连接所述新能源发电单元231的输出端，另一端连接所述直流母线，用于实现所述储能电池232与所述直流母线之间的双向能量转化。
如图5所示，本实施例的微电网绿色新能源系统2的功率能量控制方法如下：
21)当所述交流电网25正常时，所述开关S1闭合。若新能源日平均发电功率大于K1倍的直流负载日平均消耗功率，则所述双向交流转直流模块22工作于逆变状态；其中，K1为大于0的实数。作为示例，此时，所述双向交流转直流模块22的输出功率为所述双向交流转直流模块22的最大输出功率的m倍，m为介于0和1之间的实数，以流向所述交流电网25方向的输出功率为正。
22)当所述交流电网25正常时，所述开关S1闭合。若所述新能源日平均发电功率小于K1倍的所述直流负载日平均消耗功率，则所述双向交流转直流模块22不工作或工作于整流状态。
23)当所述交流电网25掉电时，所述开关S1断开，所述双向交流转直流模块22不工作或者工作在逆变状态。所述双向交流转直流模块22工作在逆变状态时，将所述直流母线上多余的电能转换为交流电源，但转换得到的交流电源未被利用。
具体地，作为一示例，判断所述新能源日平均发电功率与K1倍的直流负载日平均消耗功率的大小关系的方法包括：
2a)在用电的波峰时段及波平时段，当新能源实时发电功率大于K2倍的直流负载实时消耗功率时，计时器自加。
更具体地，在本实施例中，所述计时器的计时范围为0～h小时，即所述计时器自加的上限是h小时，自减的下限是0小时。h的取值根据K2及步骤2b)中的预设时间设定，作为示例，h设定为5小时，即所述计时器每天在用电的波峰时段及波平时段对新能源实时发电功率大于K2倍的负载实时消耗功率的时间进行计时，且所述计时器最多累加到5小时，当达到5小时后不再计时。在实际使用中，所述计时器也可不设置计时范围，不以本实施例为限。
更具体地，K2为大于0的实数，其取值根据需要设定，在本实施例中，K2的取值范围设定为0.5～1.5，优选为0.9。
更具体地，本示例中，为了实现对新能源日平均发电功率与K1倍的直流负载日平均消耗功率的大小关系的判断，所述计时器每天在预设时间点进行清零，所述预设时间点介于当日波峰时段和波平时段结束后且次日波平时段开始前，作为示例，所述预设时间点为波谷时段到波平时段的过渡时刻，即早上7:00，计时器清零。
2b)若所述计时器的计时结果大于等于预设时间，则判断所述新能源日平均发电功率大于K1倍的直流负载日平均消耗功率；反之，判断所述新能源日平均发电功率小于K1倍的直流负载日平均消耗功率。
更具体地，所述预设时间基于实际需要设定，作为示例，所述预设时间设定为3.5小时。
需要说明的是，作为本示例的另一种实现方式，步骤2a)中在用电的波峰时段，当所述新能源实时发电功率小于等于所述直流负载实时消耗功率，且大于预设发电功率时，所述计时器自减。所述预设发电功率可根据需要设定，在本实施例中，所述预设发电功率设定为500W；在实际使用中，所述预设发电功率包括但不限于450W、480W、510W及530W。作为示例，以发电装置231a为光伏为例，光伏的实时发电功率大于等于500W时判断有光照，能实现光伏发电；以发电装置231a为风机为例，当风机的实时发电功率大于500W时判断风力大于3级，能实现风力发电。
具体地，作为另一示例，判断所述新能源日平均发电功率与K1倍的直流负载日平均消耗功率的大小关系的方法包括：若新能源当日累计发电量大于K1倍的直流负载当日累计消耗电量，则判断所述新能源日平均发电功率大于K1倍的直流负载日平均消耗功率；反之，判断所述新能源日平均发电功率小于K1倍的直流负载日平均消耗功率。
需要说明的是，判断所述新能源日平均发电功率与K1倍的直流负载日平均消耗功率的大小关系的方法不限于本实施例所列举的方式，任意能实现所述新能源日平均发电功率与K1倍的直流负载日平均消耗功率的大小关系判断的方法均适用于本发明，在此不一一赘述。此外，本发明中新能源日平均发电功率大于或小于K1倍的直流负载日平均消耗功率仅为两个自定义的判定条件，并不是实际工况。
需要说明的是，本实施例的微电网绿色新能源系统的其他结构及功率能量控制方法与实施例一相同，在此不一一赘述。
实施例四
如图6所示，本实施例提供一种微电网绿色新能源系统2，与实施例三的不同之处在于，所述微电网绿色新能源系统2还包括交流负载26。
具体地，所述交流负载26连接所述双向交流转直流模块22的交流端，通过所述双向交流转直流模块22获取电能；当所述交流电网25掉电时，所述开关S1断开，所述双向交流转直流模块22工作在逆变状态，并为所述交流负载26供电。作为示例，此时，所述双向交流转直流模块22的输出功率与所述交流负载26的功率成正比，若所述双向交流转直流模块22的输出功率超过最大输出功率，则限制在最大输出功率，以流向交流负载26的方向的输出功率为正。
需要说明的是，本实施例的微电网绿色新能源系统的其他结构及功率能量控制方法与实施例三相同，在此不一一赘述。
综上所述，本发明提供一种微电网绿色新能源系统及功率能量控制方法，包括：交流转直流模块、双向交流转直流模块、直流补给模块、开关及直流负载；所述交流转直流模块连接交流电网，并将交流电源转换为母线电压提供给直流母线；所述双向交流转直流模块的交流端经由所述开关连接所述交流电网，直流端连接所述直流母线，用于将所述直流母线上多余的电能反馈给所述交流电网；所述直流补给模块连接所述直流母线，基于新能源产生电能并为所述直流母线补给能量；所述直流负载连接所述直流母线，通过所述直流母线获取电能；其中，所述双向交流转直流模块的额定功率大于新能源最大发电功率减去直流负载的消耗功率，且小于所述交流转直流模块的功率。本发明的微电网绿色新能源系统及功率能量控制方法在不改变基站现有电源架构的前提下，当新能源发电量大于直流负载消耗电量时，通过控制双向交流转直流模块将新能源产生的能量流向电网或者交流负载，进而提高吸纳绿色新能源的能力；双向交流转直流模块的额定功率仅需稍大于新能源最大发电功率减去直流负载的消耗功率即可，可选择功率小、成本较低的功率单元，进而减小成本；双向交流转直流模块可以替代系统中DC/AC逆变单元，给包括但不限于两翼业务在内的交流负载供电，进一步减小成本。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (13)

1.一种微电网绿色新能源系统，其特征在于，所述微电网绿色新能源系统至少包括：
交流转直流模块、双向交流转直流模块、直流补给模块、开关及直流负载；
所述交流转直流模块连接交流电网，并将交流电源转换为母线电压提供给直流母线；
所述双向交流转直流模块的交流端经由所述开关连接所述交流电网，直流端连接所述直流母线，用于将所述直流母线上多余的电能反馈给所述交流电网；
所述直流补给模块连接所述直流母线，基于新能源产生电能并为所述直流母线补给能量；所述直流补给模块包括新能源发电单元及储能电池；所述新能源发电单元连接所述直流母线，基于新能源产生电能并提供给所述直流母线；所述储能电池连接于所述直流母线，用于储存电能；
所述直流负载连接所述直流母线，通过所述直流母线获取电能；
其中，所述双向交流转直流模块的额定功率大于新能源最大发电功率减去直流负载的消耗功率，且小于所述交流转直流模块的功率。
2.根据权利要求1所述的微电网绿色新能源系统，其特征在于：所述直流补给模块还包括双向直流转直流单元；所述双向直流转直流单元连接于所述储能电池与所述直流母线之间，用于实现所述储能电池与所述直流母线之间的双向能量转化。
3.一种微电网绿色新能源系统，其特征在于，所述微电网绿色新能源系统至少包括：
交流转直流模块、双向交流转直流模块、直流补给模块、开关及直流负载；
所述交流转直流模块连接交流电网，并将交流电源转换为母线电压提供给直流母线；
所述双向交流转直流模块的交流端经由所述开关连接所述交流电网，直流端连接所述直流母线，用于将所述直流母线上多余的电能反馈给所述交流电网；
所述直流补给模块连接所述直流母线，基于新能源产生电能并为所述直流母线补给能量；所述直流补给模块包括新能源发电单元、储能电池及双向直流转直流单元；所述新能源发电单元基于新能源产生电能；所述储能电池连接所述新能源发电单元的输出端，用于储存电能；所述双向直流转直流单元的一端连接所述新能源发电单元的输出端，另一端连接所述直流母线，用于实现所述储能电池与所述直流母线之间的双向能量转化；
所述直流负载连接所述直流母线，通过所述直流母线获取电能；
其中，所述双向交流转直流模块的额定功率大于新能源最大发电功率减去直流负载的消耗功率，且小于所述交流转直流模块的功率。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的微电网绿色新能源系统，其特征在于：所述新能源发电单元包括发电装置及最大功率点跟踪器；所述发电装置产生电能；所述最大功率点跟踪器连接所述发电装置，控制所述发电装置以最大功率输出。
5.根据权利要求4所述的微电网绿色新能源系统，其特征在于：所述发电装置包括太阳能电池和/或风力发电装置。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的微电网绿色新能源系统，其特征在于：所述微电网绿色新能源系统还包括交流负载，所述交流负载连接所述双向交流转直流模块的交流端，通过所述双向交流转直流模块获取电能。
7.一种功率能量控制方法，应用于如权利要求1、2、4-6任意一项所述的微电网绿色新能源系统，其特征在于，所述功率能量控制方法至少包括：
当交流电网正常时，开关闭合；若母线电压大于设定值，则双向交流转直流模块工作于逆变状态；若所述母线电压小于等于所述设定值，则所述双向交流转直流模块不工作或工作于整流状态；
当所述交流电网掉电时，所述开关断开，所述双向交流转直流模块不工作或者工作在逆变状态。
8.根据权利要求7所述的功率能量控制方法，其特征在于：当所述交流电网正常，且所述母线电压大于所述设定值时，所述双向交流转直流模块的输出功率与所述母线电压成正比，并限制在预设的最大输出功率以内。
9.一种功率能量控制方法，应用于如权利要求3-6任意一项所述的微电网绿色新能源系统，其特征在于，所述功率能量控制方法至少包括：
当交流电网正常时，开关闭合；若新能源日平均发电功率大于K1倍的直流负载日平均消耗功率，则双向交流转直流模块工作于逆变状态；若所述新能源日平均发电功率小于K1倍的所述直流负载日平均消耗功率，则所述双向交流转直流模块不工作或工作于整流状态；其中，K1为大于0的实数；
当所述交流电网掉电时，所述开关断开，所述双向交流转直流模块不工作或者工作在逆变状态。
10.根据权利要求9所述的功率能量控制方法，其特征在于：当所述交流电网正常，且所述新能源日平均发电功率大于K1倍的所述直流负载日平均消耗功率时，所述双向交流转直流模块的输出功率为所述双向交流转直流模块的最大输出功率的m倍，m为介于0和1之间的实数。
11.根据权利要求9所述的功率能量控制方法，其特征在于：判断所述新能源日平均发电功率与K1倍的直流负载日平均消耗功率的大小关系的方法包括：
若新能源当日累计发电量大于K1倍的直流负载当日累计消耗电量，则判断所述新能源日平均发电功率大于K1倍的直流负载日平均消耗功率；反之，判断所述新能源日平均发电功率小于K1倍的直流负载日平均消耗功率。
12.根据权利要求9所述的功率能量控制方法，其特征在于：判断所述新能源日平均发电功率与K1倍的直流负载日平均消耗功率的大小关系的方法包括：
在用电的波峰时段及波平时段，当新能源实时发电功率大于K2倍的直流负载实时消耗功率时，计时器自加；
若所述计时器的计时结果大于等于预设时间，则判断所述新能源日平均发电功率大于K1倍的直流负载日平均消耗功率；反之，判断所述新能源日平均发电功率小于K1倍的直流负载日平均消耗功率；
其中，K2为大于0的实数。
13.根据权利要求7-12任意一项所述的功率能量控制方法，其特征在于：所述双向交流转直流模块的交流端还连接交流负载，当所述交流电网掉电时，所述开关断开，所述双向交流转直流模块工作于逆变状态并为所述交流负载供电。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116961454A (zh) * 2023-09-18 2023-10-27 深圳市首航新能源股份有限公司 母线中点平衡电路、逆变器与储能系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN205104903U (zh) * 2015-10-27 2016-03-23 中广核太阳能开发有限公司 一种应用于现代建筑的非逆变型光储直流微电网系统
CN106712091A (zh) * 2017-01-20 2017-05-24 厦门大学 新型直交流混合微电网系统及其控制策略

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN205104903U (zh) * 2015-10-27 2016-03-23 中广核太阳能开发有限公司 一种应用于现代建筑的非逆变型光储直流微电网系统
CN106712091A (zh) * 2017-01-20 2017-05-24 厦门大学 新型直交流混合微电网系统及其控制策略

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116961454A (zh) * 2023-09-18 2023-10-27 深圳市首航新能源股份有限公司 母线中点平衡电路、逆变器与储能系统

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