CN205092592U - 一种分布式光伏发电及控制系统 - Google Patents

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刘丰
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Abstract

一种分布式光伏发电及控制系统，其特征是它包括多个单个分布式光伏发电单元和控制器（13），每个单个分布式光伏发电单元包括光伏组件（1）、汇流箱（3）、直流变换器（4）、蓄电池组（5）、并网逆变器（6）和交流并网箱（7），光伏组件（1）通过汇流箱（3）与直流变换器（4）连接，直流变换器（4）与蓄电池组（5）及并网逆变器（6）连接，并网逆变器（6）与交流并网箱（7）连接，交流并网箱（7）分别与用电负载（8）和公共电网（9）连接，控制器（13）通过通讯接口分别与每个单个分布式光伏发电单元的汇流箱（3）、直流变换器（4）、并网逆变器（6）、交流并网箱（7）、用电负载（8）电气连接。本实用新型安全可靠，可扩展性强，对公共电网不会产生冲击电流。

Description

一种分布式光伏发电及控制系统
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能发电技术，尤其是一种将多个分布式光伏发电系统相连组成的发电及控制系统，具体地说是一种分布式光伏发电及控制系统。
背景技术
目前，光伏发电系统是一种清洁能源发电设备，出于环境保护和可再生能源利用的考虑，近年来光伏发电站的建设规模在不断的扩大，并且发展出了分布式的光伏发电系统，不仅可以就近满足当地负载的用电需求，多余的电量还可以接入公共电网，是大电网远距离传输电能的有效补偿。
光伏发电本身具有不同于常规电源的随机性和间歇性的特点，其并网运行对电网的电能质量和安全稳定运行构成一定的威胁。一方面，光伏功率的注入改变了局部电网的潮流分布，对局部电网的电压质量和稳定性有很大的影响；另一方面，光伏发电的源动力可控性不强，是否处于发电状态以及出力的大小受限于天气状况和光伏系统的性能，日出日落以及天气阴晴等因素会直接导致光伏发电的出力产生波动性和间歇性。从电网的角度看，并网运行的光伏发电相当于一个具有随机性的扰动源，随时可能对电网的可靠运行造成影响。作为发展智能电网的主要技术方向之一，光伏发电的接入和并网技术正成为世界各国研究的热点。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有的太阳能发电并网时易出现对电网冲击的问题，设计一种对公共电网少无冲击电流的分布式光伏发电系统。
本实用新型的技术方案是：
一种分布式光伏发电及控制系统，其特征是它包括多个单个分布式光伏发电单元和控制器13组成，每个单个分布式光伏发电单元包括光伏组件1、汇流箱3、直流变换器4、蓄电池组5、并网逆变器6和交流并网箱7，光伏组件1安装在支架系统2上，光伏组件1通过汇流箱3与直流变换器4连接，直流变换器4与蓄电池组5及并网逆变器6连接，并网逆变器6与交流并网箱7连接，交流并网箱7分别与用电负载8和公共电网9连接，控制器13通过通讯接口分别与每个单个分布式光伏发电单元的汇流箱3、直流变换器4、并网逆变器6、交流并网箱7、用电负载8电气连接，控制器13连接有数据采集器10，数据采集器10分别与监控显示器12和传感器11相连。
所述直流变换器4采用MPPT充放电变换器。
所述并网逆变器采用DC-DC-AC双级结构，同时能对汇流箱、直流配电柜进行功率补偿。
所述交流并网箱内含并网接口、断路器、防雷器、交流电压电流表、发电计量表，发电计量表用于计算并入公共电网的电量。
本实用新型的有益效果：
本实用新型采用MPPT充放电控制模式对蓄电池组进行充电，能够实时跟踪光伏组件的最大功率点，从而提高太阳能对电能的转化效率。理论上讲，使用MPPT控制器的太阳能发电系统会比传统的效率提高50%；本发明可以并联多个独立的光伏发电系统，各系统间通过一个控制器集中控制，采用网络拓扑控制结构，利用数据采集器采集整个系统的运行数据并在监控显示器上显示，让管理人员及时了解系统运行情况；本系统合理配置各个用电负载和蓄电池组，解决了单个光伏发电系统发电量低、储能弱的问题，因此整个并联系统发电利用率提高，对公共电网的冲击小。
附图说明
图1为本实用新型单个分布式光伏发电单元的结构示意图；
图2为本实用新型的系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1-2所示。
一种分布式光伏发电及控制系统，它包括多个单个分布式光伏发电单元和控制器13，如图2所示，其中每个单个分布式光伏发电单元如图1所示，它包括光伏组件1、汇流箱3、直流变换器4（可采用具有MPPT充放电控制功能的变换器）、蓄电池组5、并网逆变器6（可采用DC-DC-AC双级结构，同时能对汇流箱、直流配电柜进行功率补偿）和交流并网箱7（内含并网接口、断路器、防雷器、交流电压电流表、发电计量表，发电计量表用于计算并入公共电网的电量），光伏组件1安装在支架系统2上，光伏组件1通过汇流箱3与直流变换器4连接，直流变换器4与蓄电池组5及并网逆变器6连接，并网逆变器6与交流并网箱7连接，交流并网箱7分别与用电负载8和公共电网9连接，控制器13通过通讯接口分别与每个单个分布式光伏发电单元的汇流箱3、直流变换器4、并网逆变器6、交流并网箱7、用电负载8电气连接，控制器13连接有数据采集器10，数据采集器10分别与监控显示器12和传感器11相连。
本实用新型的单个分布式光伏发电及控制单元工作原理如下：光伏组件1安装在支架系统2上，太阳光照射到光伏组件1上产生直流电，当光伏发电量大于用电负载8用电量时，汇流箱3将光伏组件1的发电量数据传送给控制器13，同时控制器13感知到用电负载8的用电情况，控制器13发出指令闭合交流并网箱7中用电负载支路的配电开关，直流电经并网逆变器6变换成交流电供用电负载8使用，余下的电量通过直流变换器4给蓄电池组5充电，若电量还有富余，控制器13控制交流并网箱7中公共电网支路的配电开关闭合，余电全部汇入公共电网9，此时连接公共电网9和用电负载8的电路是断开的。当光伏组件1的发电量小于用电负载8用电量时，汇流箱3将光伏组件1的发电量数据传送给控制器13，同时控制器13感知到用电负载8的用电情况，控制器13发出指令给直流变换器4让蓄电池组5放电，来自光伏组件1和蓄电池组5的直流电经并网逆变器6变换成交流电供用电负载8使用，控制器13控制交流并网箱7中公共电网支路的配电开关断开，不给公共电网9供电，同时连接公共电网9和用电负载8的电路是断开的。当光伏组件1的发电量和蓄电池组5的电量总和都无法满足用电负载8的用电需求时，控制器13感知光伏组件的发电量、蓄电池组的电量、用电负载的用电情况，控制器13控制交流并网箱7中连接公共电网和用电负载的配电开关闭合，由公共电网6提供本地负载7的用电。
控制器13上接有一数据采集器10，数据采集器10用于采集单个分布式光伏发电及控制系统的运行数据，监控显示器12具有监控系统数据和显示系统数据的功能，管理人员可通过监控显示器12及时了解系统运行情况，检测、定位和排除各个设备的故障。数据采集器10上还接有传感器11，传感器11会记录下每个设备的配置信息，一旦系统发生异常或事故，配置发生变化，传感器11将会对外发出报警等信息。
整个过程基本上是光伏发电系统自发自用，减少了对公共电网的冲击。直流变换器4兼有MPPT充放电控制功能，MPPT控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值使系统以最高的效率对蓄电池充电。蓄电池组5具有储能功能，兼有不间断电源和有源滤波器的功能，利于电网调峰。
单个分布式光伏发电单元发电密度低、随机性强、负荷变化大、供电可靠性差、电能质量时常出现高低变化，控制器13通过通讯接口和控制电缆集中控制各个单个分布式光伏发电单元，对分布式发电单元的各蓄电池组与用电负载间进行了能量优化，系统采用图2所示的网络拓扑组网控制结构，管理人员能够通过监控显示器12掌握和控制网络状态，及时了解整个系统的运行情况，检测、定位和排除各个设备的故障，传感器11会记录下每个设备的配置信息，一旦系统发生异常或事故，配置发生变化，传感器11将会对外发出报警等信息。
本实用新型可以并联多个分布式光伏发电单元，这样增大了光伏组件发电量、蓄电池组容量、用电负载容量；各个单元间通过一个控制器集中控制，合理配置各个负载、蓄电池组，解决了单个分布式光伏发电量低、储能能力弱，本地负载用电无规律等问题，因此整个大系统光伏发电量利用率高，对电网的冲击小。
本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (4)

1.一种分布式光伏发电及控制系统，其特征是它包括多个单个分布式光伏发电单元和控制器（13），每个单个分布式光伏发电单元包括光伏组件（1）、汇流箱（3）、直流变换器（4）、蓄电池组（5）、并网逆变器（6）和交流并网箱（7），光伏组件（1）安装在支架系统（2）上，光伏组件（1）通过汇流箱（3）与直流变换器（4）连接，直流变换器（4）与蓄电池组（5）及并网逆变器（6）连接，并网逆变器（6）与交流并网箱（7）连接，交流并网箱（7）分别与用电负载（8）和公共电网（9）连接，控制器（13）通过通讯接口分别与每个单个分布式光伏发电单元的汇流箱（3）、直流变换器（4）、并网逆变器（6）、交流并网箱（7）、用电负载（8）电气连接，控制器（13）连接有数据采集器（10），数据采集器（10）分别与监控显示器（12）和传感器（11）相连。
2.根据权利要求1所述的分布式光伏发电及控制系统，其特征在于所述直流变换器（4）为MPPT充放电变换器。
3.根据权利要求1所述的分布式光伏发电及控制系统，其特征在于所述并网逆变器采用DC-DC-AC双级结构，同时能对汇流箱、直流配电柜进行功率补偿。
4.根据权利要求1所述的分布式光伏发电及控制系统，其特征在于所述交流并网箱内含并网接口、断路器、防雷器、交流电压电流表、发电计量表，发电计量表用于计算并入公共电网的电量。
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