CN208690944U - 一种分布式光伏电源供电装置、光伏发电站 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于由两个或两个以上发电机、变换器或变压器对1个网络并联馈电的装置技术领域，公开了一种分布式光伏电源供电装置、光伏发电站；设置有太阳能电池组件、直流汇流箱、直流稳压器、双向逆变器、充放电控制器、蓄电池组、计量电表、负载断路器、交流断路器、互感器、监控装置、保护控制箱、用电设备、380V公用电网。本实用新型解决了以往光伏供电单一化问题；通过采用ZigBee与GPRS通信模块相结合方式，解决了对电能质量监测的程度不够实时、准确的问题；通过采用的双向逆变器，增强逆变器单元抗干扰能力和精度，解决光伏供电装置当中的散流问题，更好的保证安全性；通过防雷器防止雷电波的侵入，提高供电安全可靠性。

Description

一种分布式光伏电源供电装置、光伏发电站
技术领域
本实用新型属于由两个或两个以上发电机、变换器或变压器对1个网络并联馈电的装置技术领域，尤其涉及一种分布式光伏电源供电装置、光伏发电站。
背景技术
目前，业内常用的现有技术是这样的：我国地域辽阔，到目前为止在西部等偏远地区，存在大量的山区、戈壁、草原等地区，因其特殊的地理环境，使得电网建设难度大、投资大；而没有被电网覆盖的地区，人们生产生活困难。解决这些地区的供电难题是促进当地经济发展、提高居民生活水平、建设和谐社会的重要基础和手段。分布式光伏发电是指采用太阳能电池组件，将太阳能直接转换为电能的分布式发电系统，是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式。分布式光伏供电的特点是就近并网、就近转换、就近使用，不仅能够解决偏远山区没有电的困境，还能够有效提高同等规模光伏发电站的发电量。目前社会上广泛使用的供电方式是集中式电网供电，但存在的缺陷比较明显，例如集中式电网中任何一点发生故障，会对整个电网的供电产生很大影响。此外，集中式电网不能有效跟踪电力负荷，且运输损耗较大。分布式光伏供电却能够有效的解决电力在升压及长途运输中的损耗问题。但是，现有的分布式光伏供电在实际应用中，存在只有一种供电用途，功能太单一，而且，一般通过GPRS远程对电能质量进行监测，监测结果不够实时、准确。同时，现有的分布式光伏供电过程中还存在散流以及部分重要功率器件未做好防雷措施而导致供电安全可靠性不高等问题。
综上所述，现有技术存在的问题是：
(1)目前的集中式供电电网中任何一点发生故障，对整个电网的供电产生很大影响。
(2)目前的集中式供电电网不能有效跟踪电力负荷，运输损耗较大。
(3)现有的分布式光伏供电只有一种供电用途，功能太单一；一般通过GPRS远程对电能质量进行监测，监测结果不够实时、准确。
(4)现有的分布式光伏供电过程中存在散流以及部分重要功率器件未做好防雷措施而导致供电安全可靠性不高。
实用新型内容
针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种分布式光伏电源供电装置、光伏发电站。
本实用新型是这样实现的，一种分布式光伏电源供电装置，所述分布式光伏电源供电装置设置有：
太阳能电池组件；
直流汇流箱通过导线分别与太阳能电池组件、直流稳压器电连接；双向逆变器通过导线分别与直流稳压器、计量电表电连接；双向逆变器通过导线电连接充放电控制器，充放电控制器通过导线电连接蓄电池组；
计量电表通过导线与负载断路器电连接，负载断路器通过导线电连接用电设备；交流断路器通过导线分别与计量电表、互感器电连接；交流断路器通过导线与监控装置电连接；
保护控制箱通过导线分别与双向逆变器、计量电表、交流断路器电连接；
互感器通过导线与外部380V公用电网连接；380V公用电网通过导线连接用电设备；直流稳压器和双向逆变器之间通过导线电连接有防雷器，双向逆变器和计量电表之间通过导线电连接有防雷器，互感器和380V公用电网之间通过导线连接有防雷器。
进一步，所述保护控制箱设置有主控制单元电路，主控制单元电路通过导线电连接有供电模块、保护/遥控DO输出模块、开关量输入电路和模拟量输入电路，保护/遥控DO输出模块与被控对象通过导线电连接，被控对象通过导线与开关量输入电路和模拟量输入电路电连接。
进一步，所述监控装置包括ZigBee网络拓扑；
ZigBee网络拓扑包括：传感器节点、路由器节点、协调器节点；GPRS网络设置有GPRS模块，GPRS网络通过Internet与远程监控中心。
本实用新型的另一目的在于提供一种通过导线与所述分布式光伏电源供电装置连接的光伏发电站。
综上所述，本实用新型的优点及积极效果为：本实用新型设置有直流汇流箱将多组太阳能光伏电池阵列汇集后接入到逆变器的装置，其作用是减少光伏组串与逆变器之间的接线数量。直流稳压器可以输出非常稳定的电流电压，稳定的电流电压不会对负载终端的电器设备造成破坏，安全隐患大大降低。供电装置中采用的双向逆变器，增强了逆变器单元的抗干扰能力和精度，有效的解决光伏发电系统当中的散流问题，更好的保证安全性。充放电控制器，即为双向换流器，即可实现太阳能光伏电池所发出的能量存储到蓄电池，也可实现蓄电池向家用交流负载或电网释放，达到对电能的有效、合理使用；同时也可实现相应保护功能。光伏组件方阵采用金属支架布置于建筑物顶部，在雷暴发生时，较易受到雷击而损坏；另一方面，光伏组件、逆变器等也极易因雷电侵人波及浪涌而造成过电压损坏，故有效的防雷和电涌保护是必要的。采用防雷器，以防止雷电波的侵入。计量电表应具备双重计量的功能，一方面用以计量由供电系统输向公共电网的电量，另一方面用以计量用户自用的光伏发电量。
本实用新型的供电装置中设置断路器，根据供电线路的实际情况，调整实际供电线路，当用电系统正常运行时，切断和接通线路及各种电气设备的空载和负载电流；当用电系统发生故障时，能迅速切断故障电流，以防止扩大事故范围，达到“该断则断，该合则合”的效果。监控装置采用ZigBee与GPRS通信模块相结合方式，对交流断路器实现了远近程实时、准确的监测。供电装置中设置保护控制箱，以便根据供电线路的供电环境快速响应。供电装置中加入互感器对系统及设备进行过电压、单相接地保护，保护人身和设备的安全。
本实用新型提供了光伏供电的三种用途，第一种是太阳能电池组件采集的电流通过稳压、逆变，再经过互感器变压后并入380V公共电网，最后给用电设备供电；第二种是太阳能电池组件采集的电流通过稳压、逆变后直接给用电设备供电；第三种是太阳能电池组件采集的电流通过稳压、逆变，再经过充放电控制器给蓄电池充电，当光照强度不够，未能及时提供用电设备所需的电量时，则由蓄电池通过充放电控制器放电给用电设备供电；解决了以往光伏供电单一化问题。通过采用ZigBee与GPRS通信模块相结合方式，对电能质量实现了远近程实时、准确的监测；通过采用的双向逆变器，增强了逆变器单元的抗干扰能力和精度，有效的解决光伏供电装置当中的散流问题，更好的保证安全性；通过在供电装置中的多个核心功率器件后设置防雷器，主要防止雷电波的侵入，同时大大的提高整个供电装置的防雷效率和供电安全可靠性；通过直流稳压器提高了供电装置中电流电压的稳定性；通过互感器对装置及设备进行过电压、单相接地保护，保护人身安全。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的分布式光伏电源供电装置的结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的保护控制箱结构示意图；
图3是本实用新型实施例提供的监控装置结构示意图；
图中：1、太阳能电池组件；2、导线；3、直流汇流箱；4、直流稳压器；5、防雷器；6、双向逆变器；7、充放电控制器；8、蓄电池组；9、保护控制箱；10、计量电表；11、负载断路器；12、用户负荷；13、监控装置；14、交流断路器；15、互感器；16、380V公用电网；17、被控对象；18、保护/遥控DO输出模块；19、开关量输入电路；20、模拟量输入电路；21、主控制单元；22、供电模块；23、ZigBee网络拓扑；24、传感器节点；25、路由器节点；26、协调器节点；27、串口；28、GPRS网络；29、GPRS模块；30、Internet；31、远程监控中心。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
针对现有技术不能有效跟踪电力负荷，运输损耗较大，功能单一；监测结果不够实时、准确；散流以及部分重要功率器件未做好防雷措施而导致供电安全可靠性不高的缺陷。本实用新型提供了光伏供电的三种用途，解决了以往光伏供电单一化问题，通过防雷器可以防止雷电波的侵入，大大提高供电安全可靠性；通过采用ZigBee与GPRS通信模块相结合方式，解决了监测的程度不够实时、准确的问题；通过直流稳压器提高了供电装置中电流电压的稳定性。
下面结合附图对本实用新型的结构和应用原理作详细的描述。
如图1-图3所示，本实用新型实施例提供的分布式光伏电源供电装置包括：太阳能电池组件1、导线2、直流汇流箱3、直流稳压器4、防雷器5、双向逆变器6、充放电控制器7、蓄电池组8、保护控制箱9、计量电表10、负载断路器11、用电设备12、监控装置13、交流断路器14、互感器15、380V公用电网16、被控对象17、保护/遥控DO输出模块18、开关量输入电路19、模拟量输入电路20、主控制单元21、供电模块22、ZigBee网络拓扑23、传感器节点24、路由器节点25、协调器节点26、串口27、GPRS网络28、GPRS模块29、Internet30、远程监控中心31。
直流汇流箱3通过导线分别与太阳能电池组件1、直流稳压器4电连接；双向逆变器6通过导线分别与直流稳压器4、计量电表10电连接；双向逆变器6通过导线电连接充放电控制器7，充放电控制器7通过导线电连接蓄电池组8；计量电表10通过导线与负载断路器11电连接，负载断路器11通过导线电连接用电设备12；交流断路器14通过导线分别与计量电表10、互感器15电连接；交流断路器14通过导线与监控装置13电连接；保护控制箱9通过导线分别与双向逆变器6、计量电表10、交流断路器14电连接。
互感器15通过导线与外部380V公用电网16连接；380V公用电网16通过导线连接用电设备12。直流稳压器4和双向逆变器6之间通过导线电连接有防雷器5，双向逆变器6和计量电表10之间通过导线电连接有防雷器5，互感器15和380V公用电网16之间通过导线连接有防雷器5。保护控制箱9设置有主控制单元电路21，主控制单元电路21通过导线电连接有供电模块22、保护/遥控DO输出模块18、开关量输入电路19和模拟量输入电路20，保护/遥控DO输出模块18与被控对象17通过导线电连接，被控对象17通过导线与开关量输入电路19和模拟量输入电路20电连接。
ZigBee网络拓扑23包括：传感器节点24、路由器节点25和协调器节点26，GPRS网络28设置有GPRS模块29，GPRS网络28通过Internet 30与远程监控中心31。
在本实用新型的优选实施例中，直流汇流箱3型号APV-M12。双向逆变器6型号TEG-8KW。充放电控制器7型号SP-MPPT60。防雷器5型号ARUPV-40。互感器15型号LZZBJ9-10C。计量电表10采用DTSF1352/CXYJ。
在本实用新型的优选实施例中，负载断路器11采用三相四线制配电延时断电开关大功率三相四线负载电气定时断路器，型号:ZKDS-47系列；监控装置13采用高清200万网络监控摄像头；交流断路器14采用交流空开断路器DZ47-63断路器；互感器15采用OPCT16AL高频互感器；保护/遥控DO输出模块18采用16路485继电器板；主控制单元21采用可编程控制器PLC主单元XBM-DN16S；供电模块22采用锂电池。
本实用新型通过太阳能电池组件1进行光电转换，通过直流汇流箱2将太阳能电池组件1产生的电流汇集后接入到直流稳压器4，直流稳压器4可以输出非常稳定的电流电压，稳定的电流电压不会对负载终端的电器设备造成破坏，安全隐患大大降低。经过稳压的电流流进双向逆变器6，解决光伏供电装置当中的散流问题，通过双向逆变器6逆变得到的交流电一方面经过充放电控制器7即可实现太阳能光伏电池所发出的能量存储到蓄电池组8，当光照不够时蓄电池组8通过充放电控制器7向家用交流负载或电网释放，达到对电能的有效、合理使用，同时，双向逆变器6逆变得到的交流电直接流进计量电表10，该计量电表10具备双重计量的功能，一方面用以计量由供电装置输向公共电网的电量，另一方面用以计量用户自用的光伏发电量。通过计量电表10出来的交流电一方面通过负载断路器11给用电设备直接供电；另一方面进入供电装置22中设置的交流断路器14，该交流断路器14根据供电线路的实际情况，调整实际供电线路，当用电系统正常运行时，它能切断和接通线路及各种电气设备的空载和负载电流；当用电系统发生故障时，能迅速切断故障电流，以防止扩大事故范围，达到“该断则断，该合则合”的效果。进入交流断路器14的交流电再通过互感器15并入380V公用电网，最后由380V公共电网给用电设备供电，其中互感器15主要起到对系统及设备进行过电压、单相接地保护，保护人身安全的作用。进一步，供电装置22中在多个核心功率器件后设置防雷器，主要防止雷电波的侵入，同时大大的提高整个供电装置22的防雷效率和供电安全可靠性。进一步，供电装置中的监控装置13采用ZigBee网络拓扑23与GPRS模块29相结合方式，对电能质量实现了远近程实时、准确的监测。进一步，供电装置22中设置保护控制箱，以便根据供电线路中的双向逆变器6、计量电表10和交流断路器14的工作情况快速控制起到保护的作用。
本实用新型通过采用ZigBee与GPRS通信模块相结合方式，对电能质量实现了远近程实时、准确的监测；通过采用的双向逆变器，增强了逆变器单元的抗干扰能力和精度，有效的解决光伏发电装置当中的散流问题，更好的保证安全性；通过防雷器可以防止雷电波的侵入，大大提高供电安全可靠性；通过直流稳压器提高了供电装置中电流电压的稳定性；通过互感器对装置及设备进行过电压、单相接地保护，保护人身安全。
以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种分布式光伏电源供电装置，其特征在于，所述分布式光伏电源供电装置设置有：
太阳能电池组件；
直流汇流箱通过导线分别与太阳能电池组件、直流稳压器电连接；双向逆变器通过导线分别与直流稳压器、计量电表电连接；双向逆变器通过导线电连接充放电控制器，充放电控制器通过导线电连接蓄电池组；
计量电表通过导线与负载断路器电连接，负载断路器通过导线电连接用电设备；交流断路器通过导线分别与计量电表、互感器电连接；交流断路器通过导线与监控装置电连接；
保护控制箱通过导线分别与双向逆变器、计量电表、交流断路器电连接；
互感器通过导线与外部380V公用电网连接；380V公用电网通过导线连接用电设备；直流稳压器和双向逆变器之间通过导线电连接有防雷器，双向逆变器和计量电表之间通过导线电连接有防雷器，互感器和380V公用电网之间通过导线连接有防雷器。
2.如权利要求1所述的分布式光伏电源供电装置，其特征在于，所述保护控制箱设置有主控制单元电路，主控制单元电路通过导线电连接有供电模块、保护/遥控DO输出模块、开关量输入电路和模拟量输入电路，保护/遥控DO输出模块与被控对象通过导线电连接，被控对象通过导线与开关量输入电路和模拟量输入电路电连接。
3.如权利要求1所述的分布式光伏电源供电装置，其特征在于，所述监控装置包括ZigBee网络拓扑与GPRS网络；
ZigBee网络拓扑包括：传感器节点、路由器节点、协调器节点；GPRS网络设置有GPRS模块，GPRS网络通过Internet与远程监控中心。
4.一种通过导线与权利要求1～3任意一项所述分布式光伏电源供电装置连接的光伏发电站。
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