CN203574588U - 户用模块化风光互补储能系统 - Google Patents

户用模块化风光互补储能系统 Download PDF

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陈国良
史君海
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Abstract

本实用新型公开了一种户用模块化风光互补储能系统，属于新能源技术领域，其结构主要由：光伏组件、风力发电机和电源箱构成，其中光伏组件、风力发电机分别与电源箱的接口连接，电源箱内包括风光互补控制器、蓄电池模块、逆变器、直流输出接口模块，蓄电池模块、逆变器、直流输出接口模块分别通过电线与风光互补控制器连接；本实用新型由光伏组件和风力发电机采集电能，通过风光互补控制器进行分配，给直流负载供电，或者通过逆变器给交流负载供电，多余电能储存在蓄电池模块中，增强了蓄电池的使用寿命，降低了成本，可直接将同型号系统的逆变器并联，将其中一套系统的逆变器设置为主机，其余设置为从机，即可实现模块化扩展、输出功率的叠加。

Description

户用模块化风光互补储能系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种新能源领域内的储能系统，尤其涉及一种户用模块化风光互补储能系统。
背景技术
[0002]目前市场上的独立系统大多是光伏供电的独立供电系统，或者是风力发电系统，这两种系统的缺陷就是存在间歇性和随机性，光伏独立系统只有在白天可以给蓄电池充电，风力发电系统也只有在有风的情况下可以给蓄电池充电。而目前市场上的风光互补系统只可以单独使用，如果你增加的负载超过了该系统的功率范围，则必须跟换大功率的系统，成本较高。
发明内容
[0003] 本实用新型的目的，是为了解决上述现有技术存在的弊端，而提供一种户用模块化风光互补储能系统，其光伏组件和风力发电机采集电能，通过风光互补控制器进行分配，给直流负载供电，或者通过逆变器给交流负载供电，多余电能储存在蓄电池模块中，风光互补独立供电系统可以很好地克服太阳能和风能提供能量的随机性和间歇性的缺点，实现不间断供电，开辟“节能、降耗、减排”的新天地；可实现模块化扩展、输出功率叠加，且结构简单、充分利用各种能源，节省电力等优点。
[0004] 本实用新型是通过以下的技术方案来实现的:
[0005] 户用模块化风光互补储能系统，其结构主要由:光伏组件、风力发电机和电源箱构成，其中光伏组件、风力发电机分别与电源箱的接口连接，电源箱内包括风光互补控制器、蓄电池模块、逆变器、直流输出接口模块，蓄电池模块、逆变器、直流输出接口模块分别通过电线与风光互补控制器连接。
[0006] 所述的风光互补控制器，其内部设置有光伏充电电路、充放电电流测量电路、直流输出电路、电池保护电路、CPU外围电路，其中直流输出电路包括5V输出电路和12V输出电路，光伏充电电路中引脚Battary1、Vbattary、PVGND, AGND分别连接充放电电流测量电路中的引脚BattaryI和直流输出电路中的引脚Vbattary、PVGND, AGND ;直流输出电路中的BattaryLADC与CPU外围电路的U7的20脚连接，电池保护电路中的BAT+和BAT-与电池保护电路的BAT+和BAT-连接；充放电测量电路中的引脚Vref2.5与CPU外围电路的引脚Vref 2.5连接；电池保护电路中的引脚V与CPU外围电路中的引脚V连接、引脚Vref与CUP外围电路的引脚Vref连接。
[0007] 所述的逆变器，其设置有模块化连接接口和交流输出接口，将蓄电池模块中的直流电变成标准的220V交流电，通过交流输出接口连接负载，保证交流电负载设备的正常使用；同时逆变器还具有自动稳压功能，可改善风光互补发电系统的供电质量；逆变器还具有模块化功能，即多台逆变器并联使用可实现功率叠加，只需将多台设备通过模块化连接接口用电线连接即可。[0008] 所述的风力发电机，其利用风力机将风能转换为机械能，通过风力发电机将机械能转换为电能，再通过控制器给蓄电池模块充电，经过逆变器对负载供电。
[0009] 所述的光伏组件，其利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为电能，然后对蓄电池模块充电，通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电。
[0010] 所述的蓄电池模块，其由多块蓄电池构成，能同时起到能量调节和平衡负载两大作用，它将风力发电系统和光伏发电系统输出的电能转化为化学能储存起来，以备供电不足时使用。
[0011] 本实用新型根据由光伏组件和风力发电机采集电能，通过风光互补控制器进行分配，给直流负载供电，或者通过逆变器给交流负载供电，多余电能储存在蓄电池模块中，当电能产生环节产生的电能不足时，风光互补控制器会将蓄电池模块中的电能提取出来给交直流负载使用，日照强度、风力大小及负载的变化，不断对蓄电池模块的工作状态进行切换和调节。一方面把调整后的电能直接送往直流或交流负载，另一方面把多余的电能送往蓄电池模块存储。发电量不能满足负载需要时，风光互补控制器把蓄电池的电能送往负载，保证了整个系统工作的连续性和稳定性；直流输出接口接直流负载，交流输出接口接交流负载。
[0012] 由于采用了以上技术，本实用新型较现有技术或产品相比，具有的有益效果如下:
[0013] I)风光互补独立供电系统可以很好地克服太阳能和风能提供能量的随机性和间歇性的缺点，实现不间断供电。
[0014] 2)该系统主要应用于远离公共电网的无电地区和一些特殊场所，比如为公共电网难以覆盖的边远农村、海岛、通信中继站、边防哨所等场合供电。
[0015] 3)风光互补独立供电系统的应用与推广具有重大的意义，主要表现在:迎合国家大力提倡和使用新能源的政策，开辟“节能、降耗、减排”的新天地；符合城市发展提出的打造“蓝天、碧水、绿色、洁净”四大环保设施建设，降低该地区人均GDP能耗的要求。
[0016] 4)风光互补新能源应用还能提高绿色环保新城市的建设形象，增强市民对高新科技应用绿色环保可再生能源的意识；风光互补使系统能全天候保持工作状态，增强了蓄电池的使用寿命，降低了成本。
[0017] 5)模块化输出也是该系统的一大优势，用户需要扩容时不必更换功率大的系统，而可以直接将同型号系统的逆变器并联，并将其中一套系统的逆变器设置为主机，其余逆变器设置为从机，即可实现模块化扩展、输出功率叠加。
附图说明
[0018] 图1、为本实用新型的结构示意图。
[0019] 图2、为本实用新型中光伏充电电路的电路图。
[0020] 图3、为本实用新型中充放电电流测量电路电路图。
[0021] 图4、为本实用新型中直流输出电路中5V输出的电路图。
[0022] 图5、为本实用新型中直流输出电路中12V输出的电路图。
[0023] 图6、为本实用新型中电池保护电路的电路图。
[0024] 图7、为本实用新型中CPU外围电路的电路图。[0025] 图1中:1-光伏组件、2-风力发电机、3-风光互补控制器、4-直流输出接口模块、5-模块化连接接口、6_逆变器、7-交流输出接口、8_蓄电池模块、9-电源箱。
具体实施方式
[0026] 下面结合附图对本实用新型的结构和工作方式做进一步进行说明:
[0027] 参见附图1，户用模块化风光互补储能系统，其结构主要由:光伏组件1、风力发电机2和电源箱9构成，其中光伏组件1、风力发电机2分别与电源箱9的接口连接，电源箱9内包括风光互补控制器3、蓄电池模块8、逆变器6、直流输出接口模块4，蓄电池模块8、逆变器6、直流输出接口模块4分别通过电线与风光互补控制器3连接。
[0028] 参见附图2-7，所述的风光互补控制器3，其内部设置有光伏充电电路、充放电电流测量电路、直流输出电路、电池保护电路、CPU外围电路，其中直流输出电路包括5V输出电路和12V输出电路，光伏充电电路中引脚Battary1、Vbattary、PVGND, AGND分别连接充放电电流测量电路中的引脚BattaryI和直流输出电路中的引脚Vbattary、PVGND、AGND ；直流输出电路中的BattaryLADC与CPU外围电路的U7的20脚连接，电池保护电路中的BAT+和BAT-与电池保护电路的BAT+和BAT-连接；充放电测量电路中的引脚Vref2.5与CPU外围电路的引脚Vref 2.5连接；电池保护电路中的引脚V与CPU外围电路中的引脚V连接、弓丨脚Vref与CUP外围电路的引脚Vref连接。
[0029] 所述的逆变器6，其设置有模块化连接接口和交流输出接口，将蓄电池模块8中的直流电变成标准的220V交流电，通过交流输出接口连接负载，保证交流电负载设备的正常使用；同时逆变器还具有自动稳压功能，可改善风光互补发电系统的供电质量；逆变器还具有模块化功能，即多台逆变器并联使用可实现功率叠加，只需将多台设备通过模块化连接接口用电线连接即可。
[0030] 所述的蓄电池模块8，其由多块蓄电池构成，能同时起到能量调节和平衡负载两大作用，它将风力发电系统和光伏发电系统输出的电能转化为化学能储存起来，以备供电不足时使用。
[0031] 本实用新型根据由光伏组件I和风力发电机2采集电能，通过风光互补控制器3进行分配，给直流负载供电，或者通过逆变器6给交流负载供电，多余电能储存在蓄电池模块8中，当电能产生环节产生的电能不足时，风光互补控制器3会将蓄电池模块8中的电能提取出来给交直流负载使用，日照强度、风力大小及负载的变化，不断对蓄电池模块8的工作状态进行切换和调节。一方面把调整后的电能直接送往直流或交流负载，另一方面把多余的电能送往蓄电池模块8存储。发电量不能满足负载需要时，风光互补控制器3把蓄电池模块8的电能送往负载，保证了整个系统工作的连续性和稳定性；直流输出接口接直流负载，交流输出接口接交流负载。
[0032] 具体地，在西部无电地区平均风速3m/s，平均峰值日照时间5h，连续阴雨天5天的情况下，可以配置180W的光伏组件、400W的风力发电机、200W的逆变器和24V150Ah的蓄电池。用户可以通过逆变器的220V输出，给节能灯、电视机和电风扇供电。当发现输出功率不够时，可以将两台同样的电源箱通过模块化连接接口连接，即可实现输出功率翻倍。

Claims (4)

1.户用模块化风光互补储能系统，其结构主要由:光伏组件(I)、风力发电机(2)和电源箱(9 )构成，其特征在于:其中光伏组件(I )、风力发电机(2 )分别与电源箱(9 )的接口连接，电源箱(9)内包括风光互补控制器(3)、蓄电池模块(8)、逆变器(6)、直流输出接口模块(4)，蓄电池模块(8)、逆变器(6)、直流输出接口模块(4)分别通过电线与风光互补控制器(3)连接。
2.如权利要求1所述的户用模块化风光互补储能系统，其特征在于:所述的风光互补控制器(3)，其内部设置有光伏充电电路、充放电电流测量电路、直流输出电路、电池保护电路、CPU外围电路，其中直流输出电路包括5V输出电路和12V输出电路，光伏充电电路中引脚Battary1、Vbattary、PVGND、AGND分别连接充放电电流测量电路中的引脚BattaryI和直流输出电路中的引脚Vbattary、PVGND、AGND ;直流输出电路中的BattaryLADC与CPU外围电路的U7的20脚连接，电池保护电路中的BAT+和BAT-与电池保护电路的BAT+和BAT-连接；充放电测量电路中的引脚Vref2.5与CPU外围电路的引脚Vref2.5连接；电池保护电路中的引脚V与CPU外围电路中的引脚V连接、引脚Vref与CUP外围电路的引脚Vref连接。
3.如权利要求1所述的户用模块化风光互补储能系统，其特征在于:所述的逆变器(6),其设置有模块化连接接口和交流输出接口。
4.如权利要求1所述的户用模块化风光互补储能系统，其特征在于:所述的蓄电池模块(8 )，其由多块蓄电池构成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107733229A (zh) * 2017-11-07 2018-02-23 广东工业大学 一种多端口高增益半桥阻抗网络变换器
CN109295472A (zh) * 2018-10-29 2019-02-01 王文蔚 采用独立的波动性能源进行制氢的方法和系统
CN110957801A (zh) * 2019-12-06 2020-04-03 泰州鸿安消防设备有限公司 一种风光储输智能应急电源模块

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