CN204205617U - 一种能量转换并网发电供电系统 - Google Patents

一种能量转换并网发电供电系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种能量转换并网发电供电系统,包括可再生能量转换装置、电能控制器、储能电池、并网逆变器、双电源转换器和双向逆变器,电能控制器分别与可再生能量转换装置、并网逆变器和储能电池连接,双电源转换器分别与并网逆变器、市电网和交流负载连接,双向逆变器分别与市电网、储能电池以及交流负载连接,双电源转换器与市电网之间为双向连接,储能电池与双向逆变器之间为双向连接。本实用新型的一种能量转换并网发电供电系统结构简单、充分利用再生能供电,给本地储能电池充电,或并入市电网,当能量转换因自然条件不能工作时,储能电池供电和/或市电网供电,方便灵活。

Description

一种能量转换并网发电供电系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种发电供电系统,特别是涉及一种能量转换并网发电供电系统。
背景技术
[0002]目前,传统不可再生能源大量消耗,能源问题日益凸显。世界各国纷纷将节能减排放在首要位置。同时随着传统能源的日益枯竭和人们对环境保护的逐渐重视,电力系统正面临重大的改革,而利用太阳能、风能和水能发电和供电由于其利用了可再生的新兴能源,因此被公认为技术含量比较高,最具有发展前途的新能源。但是目前利用太阳能、风能和水能的应用方法不外乎以下几种:一种是直接利用上述太阳能、风能和水能进行发电,发电后直接给用电负载供电;另外一种就是将上述太阳能、风能和水能发的电直接并网输入市电网系统,然后市电网再将电输送至各用电负载处供其使用。上述这两种方式太过于单一,缺点比较明显,如第一种方式,当用电负载不需要供电时,太阳能、风能和水能停止发电,虽然不再需要用电负载的供电需求,但是浪费了能接着发电的太阳能、风能和水能,不利于解决日益严峻的能源短缺问题。而第二种方式则不能对当地需用电设施进行供电,需要将转化的电能并入市电网,再由市电网输送回需要用电的用电负载处,电能多次输送并来回转换,造成不必要的损耗,增加了用电成本。
发明内容
[0003] 本实用新型是为了解决现有技术中的不足而完成的,本实用新型的目的是提供一种结构简单、充分有效地利用再生能量转换的电能供电,多余的电量给本地储能电池充电,再多余的能量并入市电网,当能量转换因自然条件不能工作时,储能电池供电和/或市电网对用电负载供电,方便灵活,且充分利用大自然中的可再生新兴能源的能量转换并网发电供电系统。
[0004] 本实用新型的一种能量转换并网发电供电系统,包括可再生能量转换装置、电能控制器、储能电池、并网逆变器、双电源转换器和双向逆变器,所述电能控制器分别与可再生能量转换装置、并网逆变器和储能电池连接,所述双电源转换器分别与并网逆变器、市电网和交流负载连接,所述双向逆变器分别与市电网、储能电池以及交流负载连接,所述双电源转换器与所述市电网之间为双向连接,所述储能电池与所述双向逆变器之间为双向连接。
[0005] 本实用新型的一种能量转换并网发电供电系统还可以是:
[0006] 所述双电源转换器与所述市电网之间连接有并网计量表,所述并网计量表与所述市电网和所述双电源转换器之间均为双向连接。
[0007] 所述双向逆变器与所述市电网之间设置有市电计量表,所述市电计量表分别与市电网和所述双向逆变器连接。
[0008] 所述双向逆变器通过自动开关分别与交流负载和所述市电网连接,所述双向逆变器与所述自动开关为双向连接。
[0009] 所述电能控制器和所述储能电池分别与直流负载连接。
[0010] 所述可再生能量转换装置为太阳能发电装置、风力发电装置和水力发电装置中至少一种。
[0011] 所述可再生能量转换装置与所述电能控制器之间设置有汇流防雷装置,所述汇流防雷装置分别与所述可再生能量转换装置和所述电能控制器连接,所述汇流防雷装置设置有避雷针和接地体或者所述汇流防雷装置与避雷针和接地体连接。
[0012] 所述电能控制器包括状态控制电路、功率分配网络开关、负载供电开关,所述功率分配网络开关有两组无触式电子开关组成,状态控制电路分别与两个所述无触式电子开关和所述负载式电子开关连接,其中一组所述无触式电子开关与所述可再生能量转换装置和所述并网逆变器连接,另一组所述无触式电子开关与所述储能电池和所述可再生能量转换装置连接,负载供电开关与储能电池连接。
[0013] 所述状态控制电路包括相互连接的带A/D转换功能的控制电路和霍尔电流传感器,所述带A/D转换功能的控制电路分别与所述可再生能量转换装置和储能电池连接,所述霍尔电流传感器分别与所述可再生能量转换装置和储能电池连接。
[0014] 所述并网逆变器包括桥式逆变器和滤波器,所述桥式逆变器与滤波器连接,所述桥式逆变器和所述滤波器分别与电能控制器和所述双电源转换器连接。
[0015] 本实用新型的一种能量转换并网发电供电系统,包括可再生能量转换装置、电能控制器、储能电池、并网逆变器、双电源转换器和双向逆变器,所述电能控制器分别与可再生能量转换装置、并网逆变器和储能电池连接,所述双电源转换器分别与并网逆变器、市电网和交流负载连接,所述双向逆变器分别与市电网、储能电池以及交流负载连接,所述双电源转换器与所述市电网之间为双向连接,所述储能电池与所述双向逆变器之间为双向连接。这样,可再生能量转换装置将可再生能源转换为电能,此时的电能为直流电,电能通过电能控制器进行初步分配,如果储能电池没有充电或者充电不完全,则接通与储能电池的电路回路,该部分直流电对储能电池充电;当在当地、本体或本地内的交流负载需要用电时,则电能控制器接通其与并网逆变器的电路,使得直流电进入并网逆变器变为交流电,交流电再在双电源转换器的作用下,接通并网逆变器与双电源转换器以及交流负载之间的电路,使得交流电供给交流负载使用,即可再生能量转换装置转换的电能能够直接供本地的负载用电需求。当储能电池内充满电后,可再生能量转换装置转换的电能有多余的,而交流负载不需要用电或其用到的电只是转化的电能的其中一部分的时候,多余的电能则通过并网逆变器转换为交流电后并入市电网内,避免资源浪费。当可再生能量转换装置和储能电池都不能供电时或未充电时,双电源转换器则接通市电网,将市电网作为供电电源,向与所述双电源转换器连接的交流负载供电,保证交流负载用电时的电能不间断性。即双向电源转换器接通市电网和交流负载之间的电路,使用市电网的交流电对交流负载进行供电。同时,当储能电池没有进行充电时,而可再生能量转换装置没有可利用的能源进行电能转换的时候,市电网通过双向逆变器将市电网的交流电转变为直流电并对与双向逆变器连接的储能电池进行充电,保证本地储能电池充电储能,方便之后在突发情况下给当地交流负载供电。而储能电池与双向逆变器之间的双向连接保证,市电网的交流电能够转化为直流电对储能电池充电储能,同时储能电池也能输出直流电,该直流电经过双向逆变器转变为交流电直接给与所述双向逆变器连接的本地交流负载供电,供电和充电双向均可根据实际情况和实际需要工作,方便灵活,即保证供电又不浪费能源。而双电源转换器与市电网之间的双向连接,使得电源转换器通过实际情况可以选择是将可再生能量转换装置转换的多余的交流电正向直接并入市电网还是反向市电网对交流负载进行供电,即交流负载有两个电源能量即能量转换成的电能和市电网的电能可供给选择。相对于现有技术的优点是构简单、充分有效地利用再生能量转换的电能供电,多余的电量给本地储能电池充电,再多余的能量并入市电网,当能量转换因自然条件不能工作时,储能电池供电和/或市电网对用电负载供电,方便灵活,且充分利用大自然中的可再生新兴能源。
附图说明
[0016] 图1本实用新型一种能量转换并网发电供电系统示意图。
[0017]图2本实用新型一种能量转换并网发电供电系统优选实施例示意图。
[0018] 图号说明
[0019] L...可再生能量转换装置2…太阳能发电装置3…风力发电装置
[0020] 4…水力发电装置 5…电能控制器 6…直流负载
[0021] 7…并网逆变器 8…双电源转换器 9…市电网
[0022] 10…双向逆变器 11...储能电池 12…自动开关
[0023] 13…交流负载 14…汇流防雷装置 15…避雷针
[0024] 16…接地体 17…并网计量表 18…市电计量表
具体实施方式
[0025] 下面结合附图的图1至图2对本实用新型的一种能量转换并网发电供电系统作进一步详细说明。
[0026] 本实用新型的一种能量转换并网发电供电系统,请参考图1至图2,包括可再生能量转换装置1、电能控制器5、储能电池11、并网逆变器7、双电源转换器8和双向逆变器10,所述电能控制器5分别与可再生能量转换装置1、并网逆变器7和储能电池11连接,所述双电源转换器8分别与并网逆变器7、市电网9和交流负载13连接,所述双向逆变器10分别与市电网9、储能电池11以及交流负载13连接,所述双电源转换器8与所述市电网9之间为双向连接,所述储能电池11与所述双向逆变器10之间为双向连接。这样,可再生能量转换装置I将可再生能源转换为电能,此时的电能为直流电,电能通过电能控制器5进行初步分配,如果储能电池11没有充电或者充电不完全,则接通与储能电池11的电路回路,该部分直流电对储能电池11充电;当在当地、本体或本地内的交流负载13需要用电时,则电能控制器5接通其与并网逆变器7的电路,使得直流电进入并网逆变器7变为交流电,交流电再在双电源转换器8的作用下,接通并网逆变器7与双电源转换器8以及交流负载13之间的电路,使得交流电供给交流负载13使用,即可再生能量转换装置I转换的电能能够直接供本地的负载用电需求。当储能电池11内充满电后,可再生能量转换装置I转换的电能有多余的,而交流负载13不需要用电或其用到的电只是转化的电能的其中一部分的时候,多余的电能则通过并网逆变器7转换为交流电后并入市电网9内,避免资源浪费。当可再生能量转换装置I和储能电池11都不能供电时或未充电时,双电源转换器8则接通市电网9,将市电网9作为供电电源,向与所述双电源转换器8连接的交流负载13供电,保证交流负载13用电时的电能不间断性。即双向电源转换器接通市电网9和交流负载13之间的电路,使用市电网9的交流电对交流负载13进行供电。同时,当储能电池11没有进行充电时,而可再生能量转换装置I没有可利用的能源进行电能转换的时候,市电网9通过双向逆变器10将市电网9的交流电转变为直流电并对与双向逆变器10连接的储能电池11进行充电,保证本地储能电池11充电储能,方便之后在突发情况下给当地交流负载13供电。而储能电池11与双向逆变器10之间的双向连接保证,市电网9的交流电能够转化为直流电对储能电池11充电储能,同时储能电池11也能输出直流电,该直流电经过双向逆变器10转变为交流电直接给与所述双向逆变器10连接的本地交流负载13供电,供电和充电双向均可根据实际情况和实际需要工作,方便灵活,即保证供电又不浪费能源。而双电源转换器8与市电网9之间的双向连接,使得电源转换器通过实际情况可以选择是将可再生能量转换装置I转换的多余的交流电正向直接并入市电网9还是反向市电网9对交流负载13进行供电,即交流负载13有两个电源能量即能量转换成的电能和市电网9的电能可供给选择。相对于现有技术的优点是构简单、充分有效地利用再生能量转换的电能供电,多余的电量给本地储能电池11充电,再多余的能量并入市电网9,当能量转换因自然条件不能工作时,储能电池11供电和/或市电网9对用电负载供电,方便灵活,且充分利用大自然中的可再生新兴能源。另外,本实用新型中提到的连接均为电连接。
[0027] 本实用新型的一种能量转换并网发电供电系统,请参考图1至图2,在前面描述的技术方案的基础上还可以是:所述双电源转换器8与所述市电网9之间连接有并网计量表17,所述并网计量表17与所述市电网9和所述双电源转换器8之间均为双向连接。这样,并网计量表17可以正向计量并入市电网9的电量,方便能量转换并网发电供电系统的拥有者统计总体并入市电网9的电量,用于抵消其自身使用的市电网9的电能或者按照约定价格收取并入市电网9电量的电费。并网计量并还可以反向统计,能量转换并网发电供电系统的拥有者在可再生能量转换装置I不工作的时候和储能电池11没有进行充电的时候使用的从市电网9输送的电能的量,方便计费。并网计量表17内可以安装控制芯片,自动将双向的计数相抵消,并得出最终是正向或反向的电量为多少,方便计费。
[0028] 本实用新型的一种能量转换并网发电供电系统,请参考图1至图2,在前面描述的技术方案的基础上还可以是:所述双向逆变器10与所述市电网9之间设置有市电计量表18,所述市电计量表18分别与市电网9和所述双向逆变器10连接。这样,在可再生能量转换装置I不能正常工作时,市电网9可以对当地交流负载13供电,同时还可以给储能电池11充电呢,市电计量表18起到将能量转换并网发电供电系统拥有者使用的市电网9的市电进行计数,方便计算用电电费。进一步优选的技术方案为所述双向逆变器10通过自动开关12分别与交流负载13和所述市电网9连接,所述双向逆变器10与所述自动开关12为双向连接。自动开关12根据实际需要接通或断开双向逆变器10与储能电池11之间的连接,具体而言当储能电池11充满电后则断开市电网9与双向逆变器10之间的电路回路,当储能电池11没有充满电,同时可再生能量转换装置I又不能正常发电的情况下,自动开关12闭合市电网9与双向逆变器10之间的电路回路,使得市电网9的电对储能电池11进行充电。使得是否使用市电网9的电量对储能电池11进行充电自动进行判断并自动产生相应动作,接通相应的电路回路。
[0029] 本实用新型的一种能量转换并网发电供电系统,请参考图1至图2,在前面描述的技术方案的基础上还可以是:所述电能控制器5和所述储能电池11分别与直流负载6连接。这样,电能控制器5可以直接对直流负载6供电,合理利用能源,避免浪费。而储能电池11也可以直接与直流负载6连接,进而在可再生能量转换装置I不能工作的时候或转换的电能不足以供给直流负载6电能的时候,储能电池11直接对直流负载6进行供电。扩大了可再生能量转换装置I转换的电能的利用方式,扩大了本实用新型能量转换并网发电供电系统的使用范围。还可以是所述可再生能量转换装置I为太阳能发电装置2、风力发电装置3和水力发电装置4中至少一种。当然还可以使用其他的可再生的新兴能源。在同一区域内可以分别设置太阳能发电装置2、风力发电装置3和水利发电装置,当阴天的时候,使用风力发电装置3和水力发电装置4,当晴天的时候使用太阳能发电装置2发电。多种类的可再生能量转换装置I同时存在,避免其中之一因条件不允许而不能使用的情况发生。其中太阳能发电装置2可以为光伏组价阵列,风力发电装置3可以为简易式风车,而水力发电装置4可以是小型水体发电设备。
[0030] 本实用新型的一种能量转换并网发电供电系统,请参考图1至图2,在前面描述的技术方案的基础上还可以是:所述可再生能量转换装置I与所述电能控制器5之间设置有汇流防雷装置14,所述汇流防雷装置14分别与所述可再生能量转换装置I和所述电能控制器5连接,所述汇流防雷装置14设置有避雷针15和接地体16或者所述汇流防雷装置14与避雷针15和接地体16连接。这样设置的优点是有效保证可再生能量转换装置I和电能控制器5避免被雷击,因为要利用的可再生的新兴能源,因此上述的可再生能量转换装置I和电能控制器5和并网逆变器7均设置在户外,而且多数的可再生能量转换装置I体积比较大,或者比较高耸,容易成为雷击的对象,因此设置避雷针15和接地体16大大提高能量转换并网发电供电系统的安全性和使用寿命。
[0031] 本实用新型的一种能量转换并网发电供电系统,请参考图1至图2,在前面描述的技术方案的基础上还可以是:所述电能控制器5包括状态控制电路、功率分配网络开关、负载供电开关,所述功率分配网络开关有两组无触式电子开关组成,状态控制电路分别与两个所述无触式电子开关和所述负载式电子开关连接,其中一组所述无触式电子开关与所述可再生能量转换装置I和所述并网逆变器7连接,另一组所述无触式电子开关与所述储能电池11和所述可再生能量转换装置I连接,负载供电开关与储能电池11连接。这样,状态控制电路可以根据实际情况选择接通其中一组无触式电子开关与可再生能量转换装置I和并网逆变器7连接,实现并网实现将可再生能量转换装置I转换的直流电转换为交流电,或者选择另一组无触式电子开关与储能电池11和能量转换开关连接,对储能电池11进行供电,负载供电开关与储能电池11连接,方便在需要的时候由储能电池11对交流或直流负载6进行供电。当然还可以是使用其他结构或者电路的电能控制器5,只要是能够根据实际情况判断是否将可再生能量转换装置I发的电逆变为交流电还是直接接入储能电池11进行充电即可。进一步优选的技术方案为所述状态控制电路包括相互连接的带A/D转换功能的控制电路和霍尔电流传感器,所述带A/D转换功能的控制电路分别与所述可再生能量转换装置I和储能电池11连接,所述霍尔电流传感器分别与所述可再生能量转换装置I和储能电池11连接。这样的状态控制电路可以根据外界的实际情况选择可再生能量转换装置I与储能电池11或并网逆变器7之间的电路接通或断开,实现可再生能量转换装置I转化的电能转换为交流电或直接对储能电池11充电。
[0032] 本实用新型的一种能量转换并网发电供电系统,请参考图1至图2,在前面描述的技术方案的基础上还可以是:所述并网逆变器7包括桥式逆变器和滤波器,所述桥式逆变器与滤波器连接,所述桥式逆变器和所述滤波器分别与电能控制器5和所述双电源转换器8连接。这样可以实现将可再生能量转换装置I转化的直流电转化为交流电的功能。当然也可以使用市场上通用的并网逆变器7,只要是能够将可再生能量转换装置I转化的直流电转化为交流电即可。
[0033] 上述仅对本实用新型中的几种具体实施例加以说明,但并不能作为本实用新型的保护范围,凡是依据本实用新型中的设计精神所作出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等,均应认为落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种能量转换并网发电供电系统,其特征在于:包括可再生能量转换装置、电能控制器、储能电池、并网逆变器、双电源转换器和双向逆变器,所述电能控制器分别与可再生能量转换装置、并网逆变器和储能电池连接,所述双电源转换器分别与并网逆变器、市电网和交流负载连接,所述双向逆变器分别与市电网、储能电池以及交流负载连接,所述双电源转换器与所述市电网之间为双向连接,所述储能电池与所述双向逆变器之间为双向连接。
2.根据权利要求1所述的一种能量转换并网发电供电系统,其特征在于:所述双电源转换器与所述市电网之间连接有并网计量表,所述并网计量表与所述市电网和所述双电源转换器之间均为双向连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种能量转换并网发电供电系统,其特征在于:所述双向逆变器与所述市电网之间设置有市电计量表,所述市电计量表分别与市电网和所述双向逆变器连接。
4.根据权利要求3所述的一种能量转换并网发电供电系统,其特征在于:所述双向逆变器通过自动开关分别与交流负载和所述市电网连接,所述双向逆变器与所述自动开关为双向连接。
5.根据权利要求1或2所述的一种能量转换并网发电供电系统,其特征在于:所述电能控制器和所述储能电池分别与直流负载连接。
6.根据权利要求1或2所述的一种能量转换并网发电供电系统,其特征在于:所述可再生能量转换装置为太阳能发电装置、风力发电装置和水力发电装置中至少一种。
7.根据权利要求1或2所述的一种能量转换并网发电供电系统,其特征在于:所述可再生能量转换装置与所述电能控制器之间设置有汇流防雷装置,所述汇流防雷装置分别与所述可再生能量转换装置和所述电能控制器连接,所述汇流防雷装置设置有避雷针和接地体或者所述汇流防雷装置与避雷针和接地体连接。
8.根据权利要求1或2所述的一种能量转换并网发电供电系统,其特征在于:所述电能控制器包括状态控制电路、功率分配网络开关、负载供电开关,所述功率分配网络开关有两组无触式电子开关组成,状态控制电路分别与两个所述无触式电子开关和所述负载式电子开关连接,其中一组所述无触式电子开关与所述可再生能量转换装置和所述并网逆变器连接,另一组所述无触式电子开关与所述储能电池和所述可再生能量转换装置连接,负载供电开关与储能电池连接。
9.根据权利要求8所述的一种能量转换并网发电供电系统,其特征在于:所述状态控制电路包括相互连接的带A/D转换功能的控制电路和霍尔电流传感器,所述带A/D转换功能的控制电路分别与所述可再生能量转换装置和储能电池连接,所述霍尔电流传感器分别与所述可再生能量转换装置和储能电池连接。
10.根据权利要求1或2所述的一种能量转换并网发电供电系统,其特征在于:所述并网逆变器包括桥式逆变器和滤波器,所述桥式逆变器与滤波器连接,所述桥式逆变器和所述滤波器分别与电能控制器和所述双电源转换器连接。
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