CN202906489U - 一种光伏并网发电系统 - Google Patents

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张劲松
赵建军
杨小亮
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Abstract

本实用新型公开了一种光伏并网发电系统，包括光伏组件、最大功率追踪器、电解水系统、氢气存储装置、氢燃料电池和光伏并网逆变器，所述光伏组件与最大功率追踪器相连后一路连接至光伏并网逆变器，另一路依次经电解水系统、氢气存储装置、氢燃料电池连接至光伏并网逆变器；所述光伏组件经最大功率追踪器产生当前太阳光强下的最大直流电分别送至光伏并网逆变器和电解水系统，由电解水系统将水电解产生氢气送至氢气存储装置存储，氢气存储装置存储提供氢气给氢燃料电池发电产生直流电，再输入光伏并网逆变器并网。本实用新型可均衡电网供需，方便地对光伏组件所发的电能并入电网或进行存储，并在光照不足时转换所存储的电能并入电网。

Description

一种光伏并网发电系统
技术领域
本实用新型涉及利用太阳能的发电技术，具体涉及一种光伏并网发电系统。
背景技术
面对全球能源枯竭的现状，世界各国不断出台利好的太阳能光伏补贴政策，因此近几年世界太阳能光伏产业呈现迅猛发展。我国也通过“金太阳”、电价补贴等措施大力刺激光伏产业，国内光伏装机容量增值迅速。
随着光伏装机容量在区域电网中占的比重越来越高，新能源发电规模接入电网后对电网安全稳定运行的影响日益显著。由于光伏电站受日照影响很大，所以电网公司调度已经开始要求大型光伏电站加装功率预测和功率可调装置。但是，如果电网电调调低大型光伏电站的功率输出，现有光伏发电电网中没有对光伏所发电能的能源存储并快速转换利用的方式，对光伏电站资本回收不利。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种光伏并网发电系统，可均衡电网供需，方便地对光伏组件所发的电能并入电网或进行存储，并在光照不足时转换所存储的电能并入电网。
为解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案实现：一种光伏并网发电系统，其特征在于：包括光伏组件、用于光伏组件发电能量利用最大化的最大功率追踪器、用于通电产生氢气的电解水系统、用于存储氢气的氢气存储装置、用于将氢气转换成电能的氢燃料电池和用于将直流电转换成交流电并接入交流电网的光伏并网逆变器，所述光伏组件与最大功率追踪器相连后一路连接至光伏并网逆变器，另一路依次经电解水系统、氢气存储装置、氢燃料电池连接至光伏并网逆变器；所述光伏组件经最大功率追踪器产生当前太阳光强下的最大直流电分别送至光伏并网逆变器和电解水系统，由电解水系统将水电解产生氢气送至氢气存储装置存储，氢气存储装置存储提供氢气给氢燃料电池发电产生直流电，再输入光伏并网逆变器并网。
本实用新型所述氢气存储装置设有用于对外供气的氢气输出端和用于从外部存入氢气的氢气输入端。
本实用新型还包括能量监控系统，该能量监控系统具有分别用于控制电解水系统、氢气存储装置、氢燃料电池和光伏并网逆变器工作的控制端，所述电解水系统、氢气存储装置、氢燃料电池和光伏并网逆变器分别具有受控端，各受控端分别与能量监控系统的相应控制端相连。
与现有技术相比，本实用新型技术具有如下有益效果：
（1）本实用新型可均衡电网供需关系，当并网光伏电站实际输出大于设计输入电网平均功率值时，将多余的直流电能以氢气的方式存储，并在光伏输出功率突降情况下释放，有效提高光伏系统利用率，平滑光伏电站实际输出功率；
（2）本实用新型以氢气的形式存储光伏组件所发电能，并最大化利用，具有存储时间长，存储中无电能衰减的影响；氢燃料电池作为备用电源，与光伏组件并联于电网，可在光伏系统供电不足时提供供电，也可作为电网电压支撑系统，确保电网短时间内电压大幅跌落时，并网的逆变器等设施不脱网；
（3）本实用新型可以通过氢气存储装置的氢气输入端接收外部其他来源的纯净氢气作为氢燃料电池的能源；同时，在氢气冗余的情况下可以通过氢气存储装置的氢气输出端对外部采用氢气的使用终端提供氢气能源；
（4）本实用新型以氢气及氢燃料电池为电能的存储媒介，可以方便地对光伏组件超出发电的电能部分进行存储，并在电能低谷阶段或太阳光照不足的情况下，以电能的形式释放，提供交流电，保障电网供电。
附图说明
图1为本实用新型的连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
如图1所示的一种光伏并网发电系统，包括光伏组件1、用于光伏组件1发电能量利用最大化的最大功率追踪器2、用于通电产生氢气的电解水系统3、用于存储氢气的氢气存储装置4、用于将氢气转换成电能的氢燃料电池5、用于将直流电转换成交流电并接入交流电网的光伏并网逆变器6和能量监控系统7，光伏组件1与最大功率追踪器2相连后一路连接至光伏并网逆变器6，另一路依次经电解水系统3、氢气存储装置4、氢燃料电池5连接至光伏并网逆变器6；光伏组件1经最大功率追踪器2产生当前太阳光强下的最大直流电分别送至光伏并网逆变器6和电解水系统3，由电解水系统3将水电解产生氢气送至氢气存储装置存储4，实现冗余电能的存储；在需要时，氢气存储装置4提供氢气给氢燃料电池5发电产生直流电，再输入光伏并网逆变器6逆变，接入交流电网。
其中，最大功率追踪器2【MPPT（Maximum Power Point Tracker）】可最大化利用光伏组件1所发的电能，产生当前太阳光强度下最大的直流电。光伏并网逆变器6采用传统光伏并网逆变器的逆变并网部分，最大功率追踪器2采用由MPPT追踪部分分离成的单独的MPPT追踪器。
电解水系统3采用现有成熟的工业级电解水系统，在电解水系统3与氢气存储装置4之间连接有流量计8，用于检测电解水系统3输出的氢气流量，以便能量监控系统7获得相应氢气数据；在氢气存储装置4上设有用于对外供气的氢气输出端和用于从外部存入氢气的氢气输入端，在需要时可对外提供氢气或从外部输入氢气。
能量监控系统7，由常规数字信号处理芯片及外围控制电路组成，能量监控系统7具有分别用于控制电解水系统3、氢气存储装置4、氢燃料电池5和光伏并网逆变器6工作的控制端，用来判断并网逆变器6的运行状态、电解水系统3的运行状态、氢气存储装置4中氢气容量、氢燃料电池5的发电情况，并发出信号控制并网逆变器6是否并网运行、电解水系统3是否可以进行电解水、氢燃料电池5是否根据存储氢的容量发电。电解水系统3、氢气存储装置4、氢燃料电池5和光伏并网逆变器6分别具有受控端，各受控端分别与能量监控系统7的相应控制端相连。能量监控系统7检测电解水系统3、氢气存储装置4、氢燃料电池系统5以及光伏并网逆变器6的数据，根据内部设定或者上级调度命令，控制电解水系统电解水3、氢气存储装置4和氢燃料电池5进行氢气转换，再通过光伏并网逆变器6输出交流电。
当光伏组件1的发电效率较低或所发电力远小于负载需求时，光伏组件1通过光伏并网逆变器6直接并网发电。当光伏组件1发电量超过设计需求或按照供电部门要求需要部分或全部系统离网时，可由能量监控系统7控制光伏组件1直接对电解水系统3供电，获取高纯度的氢气和氧气。
当天气晴朗的中午时段，太阳光强烈（例如我国西北，青海等地），光伏组件1会发出超过标准的电能，电解水系统3利用这部分超发的电能转换成氢气存储起来。当受天气影响，太阳光较弱时，光伏组件1发出的电能低于设定值时，可以启动氢燃料电池5进行发电，以补充发电缺损。
当氢气存储装置4的氢气冗余时，可在夜间启动氢燃料电池4和光伏并网逆变器6，通过氢燃料电池4转换成直流电送入光伏并网逆变器6，经逆变并网，实现夜间发电。
本实用新型的实施方式不限于此，按照本实用新型的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本实用新型权利保护范围之内。

Claims (3)

1.一种光伏并网发电系统，其特征在于：包括光伏组件、用于光伏组件发电能量利用最大化的最大功率追踪器、用于通电产生氢气的电解水系统、用于存储氢气的氢气存储装置、用于将氢气转换成电能的氢燃料电池和用于将直流电转换成交流电并接入交流电网的光伏并网逆变器，所述光伏组件与最大功率追踪器相连后一路连接至光伏并网逆变器，另一路依次经电解水系统、氢气存储装置、氢燃料电池连接至光伏并网逆变器；所述光伏组件经最大功率追踪器产生当前太阳光强下的最大直流电分别送至光伏并网逆变器和电解水系统，由电解水系统将水电解产生氢气送至氢气存储装置存储，氢气存储装置存储提供氢气给氢燃料电池发电产生直流电，再输入光伏并网逆变器并网。
2.根据权利要求1所述的光伏并网发电系统，其特征在于：所述氢气存储装置设有用于对外供气的氢气输出端和用于从外部存入氢气的氢气输入端。
3.根据权利要求1或2所述的光伏并网发电系统，其特征在于：还包括能量监控系统，该能量监控系统具有分别用于控制电解水系统、氢气存储装置、氢燃料电池和光伏并网逆变器工作的控制端，所述电解水系统、氢气存储装置、氢燃料电池和光伏并网逆变器分别具有受控端，各受控端分别与能量监控系统的相应控制端相连。
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