CN210074859U - 一种具备电网回馈功能的光储充一体化系统 - Google Patents

一种具备电网回馈功能的光储充一体化系统 Download PDF

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王丰芹
黄凯
于跃
姚琪
于波
张强
李志杰
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Abstract

本实用新型公开一种具备电网回馈功能的光储充一体化系统，该系统包括：直流母线、光伏组件、第一DC/DC转换器、负载、储能单元、并网DC/AC逆变器以及第二DC/DC转换器，光伏组件发电并向用电系统提供直流电，第一DC/DC转换器与光伏组件以及直流母线电连接，负载与直流母线电连接，储能单元与直流母线电连接，并网DC/AC逆变器与电网电连接，并网DC/AC逆变器通过第二DC/DC转换器与直流母线电连接。当光伏组件向用电系统提供直流电，储能单元充满且满足负载用电需求时，第二DC/DC转换器将直流母线侧电压转换为与并网DC/AC逆变器相匹配的电压，并网DC/AC逆变器将直流电逆变成交流电，输送给电网，解决了现有的光伏组件在光储充一体化后依然有电能未使用，引起的发电无处可用的问题。

Description

一种具备电网回馈功能的光储充一体化系统
技术领域
本实用新型实施例涉及光伏发电技术及电网技术领域，尤其涉及一种具备电网回馈功能的光储充一体化系统。
背景技术
随着社会的发展，光伏发电已与人们的生活紧密联系起来，众所周知，光伏组件所发的电不仅仅可以供负载使用，而且还可将剩余电量储存至蓄电池中，这就组成了光储充一体化系统，然而现有的光伏组件在光储充一体化后依然有电能未使用，造成发电无处可用的状态。
如何解决现有的光伏组件在光储充一体化后依然有电能未使用，造成发电无处可用的问题亟待解决。
实用新型内容
本实用新型提供一种光传感器及显示装置，以解决现有的光伏组件在光储充一体化后依然有电能未使用，造成发电无处可用的问题。
第一方面，本实用新型实施例提供了一种具备电网回馈功能的光储充一体化系统，包括：
直流母线，
光伏组件，光伏组件发电并向用电系统提供直流电；
第一DC/DC转换器，第一DC/DC转换器与光伏组件以及直流母线电连接，第一DC/DC转换器用于将光伏组件所发的直流电转换成与直流母线相匹配的直流电；
负载，负载与直流母线电连接；
储能单元，储能单元与直流母线电连接，用于把光伏组件发出的直流电以化学能的形式储存，或向负载提供直流电；
并网DC/AC逆变器，并网DC/AC逆变器与电网电连接，并网DC/AC逆变器用于将直流电逆变成交流电；
第二DC/DC转换器，并网DC/AC逆变器通过第二DC/DC转换器与直流母线电连接，第二DC/DC转换器用于转换直流母线侧电压，使直流母线侧电压与并网DC/AC逆变器电压相匹配；
并网DC/AC逆变器用于将第二DC/DC转换器转换成的与并网DC/AC逆变器的电压相匹配的直流电逆变成交流电。
进一步地，负载包括第一负载和第二负载，
第一负载和第二负载的功率和输入电压值不同，其中第一负载的输入电压值与储能单元的输入电压值一致；
第一负载与直流母线电连接，第一负载的额定电压与直流母线电压相匹配，直接消耗直流母线侧电能。
进一步地，所述系统还包括：
第三DC/DC转换器，第三DC/DC转换器与直流母线以及第二负载电连接，第三DC/DC转换器用于将直流母线的电压转换为供所述第二负载使用的相匹配的电压。
进一步地，储能单元包括：
电池管理系统和蓄电池，
蓄电池用于把光伏组件发的直流电以化学能的形式储存起来，或向负载提供直流电；
电池管理系统与蓄电池电连接，电池管理系统通过检测蓄电池的带电状态，控制蓄电池充电或放电。
进一步地，电池管理系统包括至少两个电池管理单元和电池控制单元，
电池管理单元，用于采集蓄电池的电压及电流信息数据；
电池控制单元，用于根据电池管理单元所采样的参数，控制蓄电池充电或放电。
进一步地，第一DC/DC转换器和第二DC/DC转换器均是单向性的DC/DC转换器。
进一步地，第三DC/DC转换器是单向性的DC/DC转换器。
本实用新型提供的具备电网回馈功能的光储充一体化系统包括：直流母线、光伏组件、第一DC/DC转换器、负载、储能单元、并网DC/AC逆变器以及第二DC/DC转换器，光伏组件发电并向用电系统提供直流电，第一DC/DC转换器与光伏组件以及直流母线电连接，第一DC/DC转换器用于将光伏组件所发的直流电转换成与直流母线相匹配的直流电，负载与直流母线电连接，储能单元与直流母线电连接，用于把光伏组件发出的直流电以化学能的形式储存，或向负载提供直流电，并网DC/AC逆变器与电网电连接，并网DC/AC逆变器用于将直流电逆变成交流电，并网DC/AC逆变器通过第二DC/DC转换器与直流母线电连接。当光伏组件向用电系统提供直流电，满足储能单元充满，且满足负载用电需求时，第二DC/DC转换器将直流母线侧电压转换为与并网DC/AC逆变器相匹配的电压，并网DC/AC逆变器将第二DC/DC转换器转换成的与并网DC/AC逆变器的电压相匹配的直流电逆变成交流电，输送给电网，节约电能，提高电能的利用率，解决了现有的光伏组件在光储充一体化后依然有电能未使用，造成发电无处可用的问题。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的一种具备电网回馈功能的光储充一体化系统的结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的另一种具备电网回馈功能的光储充一体化系统的结构示意图；
图3是本实用新型实施例提供的又一种具备电网回馈功能的光储充一体化系统的结构示意图；
图4是本实用新型实施例提供的一种具备电网回馈功能的光储充一体化系统的系统工作流程示意图。
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详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
图1是本实用新型实施例提供的一种具备电网回馈功能的光储充一体化系统的结构示意图。参见图1，本实用新型实施例提供的具备电网回馈功能的光储充一体化系统包括：直流母线1、光伏组件2、第一DC/DC转换器3、负载4、储能单元5、并网DC/AC逆变器6以及第二DC/DC转换器7，光伏组件2发电并向用电系统提供直流电，第一DC/DC转换器3与光伏组件2以及直流母线1电连接，第一DC/DC转换器3用于将光伏组件2所发的直流电转换成与直流母线1相匹配的直流电，负载4与直流母线1电连接，储能单元5与直流母线1电连接，用于把光伏组件2发出的直流电以化学能的形式储存，或向负载4提供直流电，并网DC/AC逆变器与电网电连接，并网DC/AC逆变器6用于将直流电逆变成交流电，并网DC/AC逆变器6通过第二DC/DC转换器与直流母线1电连接，第二DC/DC转换器7用于转换直流母线1侧电压，使直流母线1侧电压与并网DC/AC逆变器6电压相匹配，并网DC/AC逆变器6用于将第二DC/DC转换器7转换成的与并网DC/AC逆变器6的电压相匹配的直流电逆变成交流电。
具体地，光伏组件2所发的电能不仅可以为负载4供电，提供给储能单元5并以化学能的形式储存起来，而且当光伏组件2所提供的直流电已经足以把储能单元5充满和使负载4正常工作时，还可以通过第二DC/DC转换器7将直流母线1侧电压转换为与并网DC/AC逆变器6相匹配的电压，并网DC/AC逆变器6将第二DC/DC转换器7转换成的与并网DC/AC逆变器6的电压相匹配的直流电逆变成交流电，输送给电网11。
本实用新型提供的具备电网回馈功能的光储充一体化系统当光伏组件向用电系统提供直流电，满足储能单元充满，且满足负载用电需求时，还可以通过并网DC/AC逆变器把直流母线中富余的直流电转换成与电网要求一致的交流电，将电能回馈给电网，该系统结构简单，能使光伏组件所发的直流电都被利用，使光伏发电的价值达到最大化，不会造成发电无处可用的状态，避免降低盈利收入，节约电能，提高电能的利用率，解决了现有的光伏组件在光储充一体化后依然有电能未使用，造成发电无处可用的问题。
可选地，图2是本实用新型实施例提供的另一种具备电网回馈功能的光储充一体化系统的结构示意图。参见图2，负载4包括第一负载41和第二负载42，第一负载41和第二负载42的功率和输入电压值不同，其中第一负载41的输入电压值与储能单元5的输入电压值一致，第一负载41与直流母线1电连接，第一负载41的额定电压与直流母线1电压相匹配，直接消耗直流母线1侧电能。
具体地，第一负载41直接与直流母线1电连接，第一负载41的额定电压与直流母线1电压相匹配，能直接消耗直流母线1侧电能。
可选地，该系统还可以包括：第三DC/DC转换器8，第三DC/DC转换器8与直流母线1以及第二负载42电连接，第三DC/DC转换器8用于将直流母线1的电压转换为供第二负载42使用的相匹配的电压。
具体地，第二负载42的功率和输入电压值与第一负载41的功率和输入电压值可以不同，通过第三DC/DC转换器8将直流母线1的电压转换为与第二负载42相匹配的电压，使得第二负载42通过第三DC/DC转换器8与直流母线1电连接，为第二负载42提供所需的直流电。
可选地，继续参见图2，储能单元5包括电池管理系统51和蓄电池52，蓄电池52用于把光伏组件2发的直流电以化学能的形式储存起来，或向负载提供直流电；电池管理系统51与蓄电池52电连接，电池管理系统51通过检测蓄电池52的带电状态，控制蓄电池52充电或放电。
具体地，电池管理系统51(BMS系统)检测蓄电池52的带电状态，当电池管理系统51检测到蓄电池52处于欠压状态时，电池管理系统51控制蓄电池52充电，即蓄电池52通过直流母线1把光伏组件2发的直流电以化学能的形式储存起来；当电池管理系统51检测到蓄电池52处于足压状态时，电池管理系统51控制蓄电池52放电，即蓄电池52通过直流母线1向负载提供直流电。
可选地，图3是本实用新型实施例提供的又一种具备电网回馈功能的光储充一体化系统的结构示意图。参见图3，电池管理系统51包括至少两个电池管理单元511和电池控制单元512，电池管理单元511用于采集蓄电池52的电压及电流信息数据；电池控制单元512，用于根据电池管理单元511所采样的参数，控制蓄电池52充电或放电。
具体地，电池管理单元511用于采集蓄电池52的电压、电流等多项信息数据，电池控制单元512通过电池管理单元511所采样的信息数据参数控制蓄电池52的充电或放电，由此BMS系统可以实时检测蓄电池52中的电流、电压等多项信息数据，防止电池过充或过放，有效提高电池利用效率，延长电池使用寿命。
可选地，第一DC/DC转换器3和第二DC/DC转换器7均是单向性的DC/DC转换器。
具体地，第一DC/DC转换器3是单向性的DC/DC转换器，用于保证电能从光伏组件2向直流母线1侧输送直流电。第二DC/DC转换器7是单向性的DC/DC转换器，用于保证电能从直流母线1侧向并网DC/AC逆变器6以及电网方向输送直流电，保证具备电网回馈功能的光储充一体化系统的供电可靠性。
可选地，第三DC/DC转换器8是单向性的DC/DC转换器。
具体地，第三DC/DC转换器8是单向性的DC/DC转换器，用于保证电能从直流母线1侧向第二负载42供电，提高供电可靠性。
图4是本实用新型实施例提供的一种具备电网回馈功能的光储充一体化系统的系统工作流程示意图。结合图1至图4，所述系统的工作流程具体步骤如下：
步骤S1，光伏组件2进行工作发电。
步骤S2，检测直流母线1的工作电压，进入步骤S3。
步骤S3，第一DC/DC转换器3工作，将步骤S1发的直流电转换成步骤S2采集的工作电压。
步骤S4，检测直流母线1的功率和检测蓄电池52的电压。若直流母线1的功率充足且蓄电池52处于欠压状态，则执行步骤S6、直流母线1的电能往蓄电池52方向进行充电；若直流母线1的功率不足且蓄电池52处于足压状态，则执行步骤S5、蓄电池52对直流母线1进行放电。
步骤S5，蓄电池52进行放电。
步骤S6，蓄电池52进行充电。
步骤S7，检测第二负载42的工作电压。
步骤S8，第三DC/DC转换器8工作，将直流母线1的直流电电压变换成步骤S7采集的适配电压。
步骤S9，第二负载42工作。
步骤S10，第一负载41工作。
步骤S11，检测直流母线1的功率。若直流母线1的功率富余，直流母线1的电能往电网方向输送，实现回馈功能，进入步骤S12～S15；若直流母线1的功率不充足，则不执行步骤S12～S15，不进行电网回馈功能的实现。
步骤S12，检测并网DC/AC逆变器6的输入端电压。
步骤S13，第二DC/DC转换器7工作，将直流母线1的直流电电压变换成步骤S12采集的适配电压。
步骤S14，并网DC/AC逆变器6工作，将步骤S13转换后的直流电逆变成与电网11匹配的交流电。
步骤S15，电网11回馈功能的实现。
根据本实用新型实施例的具备电网回馈功能的光储充一体化系统的有益效果为：光伏组件所发的电能不仅仅可以提供给所述蓄电池并以化学能的形式储存起来和所述负载，而且当光伏组件所提供的直流电已经足以把蓄电池充满和使负载正常工作时，可以通过并网DC/AC逆变器把直流母线中富余的直流电转换成与电网要求一致的交流电，同时，也可以通过含有储存电能的蓄电池与光伏组件同时工作，提供直流电为负载供电，也能在必要的时候将电能回馈给电网。总之，该系统结构简单，可操作性强，能使光伏组件所发的直流电都有用处，使光伏发电的价值达到最大化，不会造成光伏组件所发的电能无处可用的状态，避免降低盈利收入。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种具备电网回馈功能的光储充一体化系统，其特征在于，包括：
直流母线，
光伏组件，所述光伏组件发电并向用电系统提供直流电；
第一DC/DC转换器，所述第一DC/DC转换器与所述光伏组件以及所述直流母线电连接，所述第一DC/DC转换器用于将所述光伏组件所发的直流电转换成与所述直流母线相匹配的直流电；
负载，所述负载与所述直流母线电连接；
储能单元，所述储能单元与所述直流母线电连接，用于把所述光伏组件发出的直流电以化学能的形式储存，或向所述负载提供直流电；
并网DC/AC逆变器，所述并网DC/AC逆变器与电网电连接，所述并网DC/AC逆变器用于将直流电逆变成交流电；
第二DC/DC转换器，所述并网DC/AC逆变器通过所述第二DC/DC转换器与所述直流母线电连接，所述第二DC/DC转换器用于转换直流母线侧电压，使所述直流母线侧电压与所述并网DC/AC逆变器电压相匹配；
所述并网DC/AC逆变器用于将所述第二DC/DC转换器转换成的与所述并网DC/AC逆变器的电压相匹配的直流电逆变成交流电。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述负载包括第一负载和第二负载，
所述第一负载和所述第二负载的功率和输入电压值不同，其中所述第一负载的输入电压值与所述储能单元的输入电压值一致；
所述第一负载与所述直流母线电连接，所述第一负载的额定电压与所述直流母线的电压相匹配，直接消耗直流母线侧电能。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括：
第三DC/DC转换器，所述第三DC/DC转换器与所述直流母线以及所述第二负载电连接，所述第三DC/DC转换器用于将所述直流母线的电压转换为供所述第二负载使用的相匹配的电压。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述储能单元，包括：
电池管理系统和蓄电池，
所述蓄电池用于把所述光伏组件发的直流电以化学能的形式储存起来，或向负载提供直流电；
所述电池管理系统与所述蓄电池电连接，所述电池管理系统通过检测所述蓄电池的带电状态，控制所述蓄电池充电或放电。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，
所述电池管理系统包括至少两个电池管理单元和电池控制单元，
所述电池管理单元，用于采集所述蓄电池的电压及电流信息数据；
所述电池控制单元，用于根据所述电池管理单元所采样的参数，控制所述蓄电池充电或放电。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述第一DC/DC转换器和所述第二DC/DC转换器均是单向性的DC/DC转换器。
7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，
所述第三DC/DC转换器是单向性的DC/DC转换器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111371165A (zh) * 2020-04-13 2020-07-03 上海电气集团股份有限公司 适用于液流电池的光储充一体机及系统
CN114400700A (zh) * 2021-12-17 2022-04-26 华为数字能源技术有限公司 一种光储系统以及光储调度方法

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