CN211405501U - 一种并网不上网的混合式供电系统 - Google Patents

Abstract

一种并网不上网的混合式供电系统，属于可再生能源电力供电技术领域。系统包括储能模块、主电源、DC/AC逆变器、逆功率监控器、功率调节器、网供开关、网供电源、负载；主电源连接DC/AC逆变器的输入端，储能模块并联在主电源两端；DC/AC逆变器的输出端依次连接网供开关和网供电源；所述DC/AC逆变器输出交流电给所述负载；逆功率监控器用于在检测到网供电源发生逆功率时，控制网供开关断开，并通过功率调节器控制DC/AC逆变器输出调节功率，以满足负载需求；逆功率监控器还用于在检测到网供电源正常工作时，控制所述网供开关闭合。本实用新型简单、紧凑，调控方便，安全可靠，成本低廉。

Description

一种并网不上网的混合式供电系统

技术领域

本实用新型涉及可再生能源电力供电技术领域，尤其涉及一种并网不上网的混合式供电系统。

背景技术

目前风力发电、光伏发电等可再生能源发展如火如荼，发展前景一片光明。可再生能源发电运营成本极其低廉，而且绿色环保。但风电和光伏等可再生能源发电有一个最大的缺点是“靠天收”，发出的电力很不稳定，更不能保证按照负荷需求进行供电，常常在电力需求很大时发不出电，在电力需求不大时倒可以发出充沛的电力，具有很严重的不确定性，给电网安全稳定运行带来困难。因此电网中的风电和光伏占比不能太高，主要还是依靠常规能源发电（比如火电）来稳定基本盘。

针对以上问题，再加上电网峰谷差的快速增加，储能储电技术得到了很大发展，在风能和光伏发电充沛（或电网负荷低谷）时将电能储存起来，在电力需求旺盛（电网负荷高峰）时将储存的电力释放出来，以达到供需平衡。储能技术种类很多，近年蓄电池储能技术发展最快，在大量的储电设施中得到了广泛的应用。储能设施又分为发电侧储能、电网侧储能和用户侧储能。目前发电侧储能还处于发展初期，电网侧储能正在发展中，用户侧储能由于不涉及上网，故而得到了较大的发展。

蓄电池储存的是直流电，而我们日常使用的是交流电，因此蓄电池储能涉及将交流电整流成直流电进行储存，再将直流电逆变成交流电以供使用。

为此，如何实现系统多种能源集成和调节控制，是本实用新型待解决的核心问题。

实用新型专利CN201320594404.9公开了一种并网不上网的直流微网系统，并具体公开了系统包括直流母线、分布式发电系统、储能系统、负载系统、并网开关、并网交流转直流整流装置以及微网监控系统；分布式发电系统、储能系统以及负载系统通过各自的能量转换装置、各自的开关连接直流母线；直流母线通过并网交流转直流整流装置、并网开关连接到大电网；微网监控系统与分布式发电系统、储能系统、负载系统、各开关均具有信号连接。该实用新型虽然能解决上述问题，但公开的微网监控系统仅仅用于监控各部分工作，继而实现各个开关的导通与断开，并未解决在DC转AC逆变器的额定输出功率不满足负载需求时的问题。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的问题，提出了一种并网不上网的混合式供电系统，结构简单、紧凑，调控方便，安全可靠，成本低廉，能解决供电稳定性，按需求侧调节供应的问题。

本实用新型是通过以下技术方案得以实现的：

本实用新型提出了一种并网不上网的混合式供电系统，包括储能模块、主电源、DC/AC逆变器、逆功率监控器、功率调节器、网供开关、网供电源、负载；所述主电源连接所述DC/AC逆变器的输入端，所述储能模块并联在所述主电源两端；所述DC/AC逆变器的输出端依次连接网供开关和网供电源；所述DC/AC逆变器输出交流电给所述负载；所述逆功率监控器用于在检测到网供电源发生逆功率时，控制所述网供开关断开，并通过所述功率调节器控制所述DC/AC逆变器输出调节功率，以满足负载需求；所述逆功率监控器还用于在检测到网供电源正常工作时，控制所述网供开关闭合。

该系统实现逆功率保护，确保主电源供电；并在正常工作下，实现混合式供电。

作为优选，所述储能模块为蓄电池模块。

作为优选，所述蓄电池模块包括铅酸电池或锂离子电池模块。

作为优选，所述主电源为由一种或两种或多种可再生能源构成的主电源。

作为优选，所述主电源包括由风能转化为电能的电源和由光伏转化为电能的电源。

作为优选，当所述主电源输出交流电时，在所述主电源和所述DC/AC逆变器输入端之间设置整流电路。

作为优选，所述网供电源为市网供电的三相或单相交流电源。

作为优选，系统还包括设于所述DC/AC逆变器输入端前侧的维修隔绝开关。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型一种并网不上网的混合式供电系统，将可再生能源电力直接应用于用户，成为用户侧带储能的可再生能源供电系统，大大加快了响应速度，既满足用户需求，又避免弃风、弃光的现象发生，提高可再生能源的利用率；并且能进行逆功率保护，确保主电源供电，在正常运行时实现混合供电。

附图说明

图1为本实用新型一种并网不上网的混合式供电系统的结构示意图。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1，一种并网不上网的混合式供电系统，包括储能模块1、主电源2、DC/AC逆变器3、逆功率监控器4、功率调节器5、网供开关6、网供电源7、负载8。所述主电源2连接所述DC/AC逆变器3的输入端，所述储能模块1并联在所述主电源2两端。所述DC/AC逆变器3的输出端依次连接网供开关6和网供电源7。所述DC/AC逆变器3输出交流电给所述负载8。所述逆功率监控器4分别连接功率调节器5、网供开关6和网供电源7。所述功率调节器5连接所述DC/AC逆变器3。所述储能模块1与所述主电源2构成直流系统向DC/AC逆变器3提供直流电。所述逆功率监控器5用于在检测到网供电源7发生逆功率时，控制所述网供开关6断开，并通过所述功率调节器5控制所述DC/AC逆变器3输出调节功率，以满足负载8需求。所述逆功率监控器5还用于在检测到网供电源7正常工作时，控制所述网供开关6闭合。

所述储能模块1为蓄电池模块，如若干蓄电池构成的蓄电池模块。例如，所述蓄电池模块包括若干铅酸电池或若干锂离子电池。蓄电池是一种通过化学能储存或释放电能的装置。储能模块与主电源组成的工作回路上一种直流系统，具有响应快、安全可靠的特点。

所述主电源2为由一种或两种或多种可再生能源构成的主电源，或者对储能模块进行充电的电源。例如，所述主电源是由风能转化为电能的电源和由光伏转化为电能的电源。由于风电是交流电，需要整流成直流电并且电压匹配才能向直流系统供电，则在所述主电源和所述DC/AC逆变器输入端之间设置整流电路，所述整流电路可采用现有通用整流电路。

在所述主电源2与所述储能模块1组成的直流系统中，当主电源2的供电量大于直流输出量时，自动对所述储能模块充电。当所述主电源2供电量小于直流输出量时，所述储能模块自动放电；始终满足外界需求，并使得供电稳定。

所述DC/AC逆变器3是一种把直流电转换成电压、频率和相位与网供电源7一致的交流电的装置。当其及检测到网供电源的电压、频率和相位后将直流电逆变成相应的交流电，并根据输出功率目标指令输出交流功率。所述DC/AC逆变器3在并网时用作并网型逆变器，在离网时用作离网型逆变器。所述DC/AC逆变器3是一种成熟的技术，在市场选用直流端、交流端功率、电压都相匹配的产品。

所述逆功率监控器4是一种实时检测网供电源7的交流电电流、电压和功率方向、幅值，判断功率流向和功率大小，一旦出现逆功率现象，就立即控制网供开关6断开网供电源7的装置，实现逆功率保护，确保主电源2供电。所述逆功率监控器4为一种成熟技术，可直接在市场选用。

所述功率调节器5是一种把逆功率监控器4检测到的功率方向、幅值经运算后向DC/AC逆变器发送功率输出目标指令的装置，以获得适合的交流输出功率，既满足负载需求，又不对网供电源7产生逆功率。当DC/AC逆变器3达到额定输出功率仍不能满足负载需求时，其不足部分的电力由网供电源补足，从而实现主电源和网供电源7混合式供电，并可实现UPS功能。所述功率调节器是一种运算器，可选用单片机。

现有技术是根据有无逆功率现象，在两种电源之间切换，即无逆功率时由可再生能源侧单侧单独供电；有逆功率时断开可再生能源侧供电开关，由网供电源7单独供电。而本实用新型是在逆功率下，实行逆功率保护，确保主电源供电；在正常情况下，进行主电源2和网供电源7混合式供电。

所述网供电源7为市网供电的三相或单相交流电源。

所述网供开关6为一种常规的受控开关。

为便于维修，在所述DC/AC逆变器输入端前侧设置维修隔绝开关，用于在维修时，隔断直流系统和DC/AC逆变器。

该系统的工作原理：所述逆功率监控器4检测网供电源7的电流Ig为负值时，网供电源7发生逆功率现象，控制所述网供开关6断开；所述DC/AC逆变器3作为离网型逆变器，将主电源2和/或储能模块1提供的直流电转化为交流电供所述负载使用；所述逆功率监控器4通过所述功率调节器5控制所述DC/AC逆变器3输出调节功率，以满足负载需求。所述逆功率监控器4检测网供电源7的电流Ig为正值时，网供电源7正常工作，所述功率调节器5发出功率不调节指令给DC/AC逆变器，所述DC/AC逆变器3控制输出功率Pout为零；所述逆功率监控器4控制所述网供开关6闭合，恢复网供电源向负载供电，以实现主电源2和网供电源7混合式供电。

所述逆功率监控器4通过所述功率调节器5控制所述DC/AC逆变器3输出调节功率的具体过程为：

无论主电源供应多少电力，当电流Ig大于设定值Isv（Isv>0）时，功率调节器5发出功率增大调节指令给所述DC/AC逆变器3，所述DC/AC逆变器3控制输出功率Pout增大，使Ig减小，这时多消耗的输入直流电能由储能模块1释放，直至电流Ig等于设定值Isv或者Pout达到额定功率；

当电流Ig小于设定值Isv时，功率调节器5发出功率减小调节指令给所述DC/AC逆变器3，所述DC/AC逆变器3控制输出功率Pout减小，使Ig增大，这时少消耗的输入直流电能由储能模块1吸纳，直至电流Ig等于设定值Isv。

当受到外部强烈扰动或所述装置出现故障引发逆功率现象时，逆功率保护动作；正常情况下逆功率保护不发生动作。

当所述网供电源7因故停电，所述逆功率监控器4根据所监控的参数状况判断出现逆功率现象，随即控制所述网供开关7瞬时断开，所述DC/AC逆变器3变成离网型逆变器，将直流电转换成标准电压、频率和相位的交流电选择性地供负载继续使用，使所述装置成为UPS，即不停电连续电源。

当所述网供电源7恢复供电时，所述逆功率监控器4检测到所述网供电源7各项参数，所述功率调节器5发出指令，所述DC/AC逆变器4接受指令后将Pout 降至零，所述网供开关6受控接通，恢复所述网供电源7向负载供电，所述DC/AC逆变器3重新并网供电，所述DC/AC逆变器3变成并网型逆变器，最终恢复所述主电源2和网供电源7混合式供电。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (8)

1.一种并网不上网的混合式供电系统，其特征在于，包括储能模块、主电源、DC/AC逆变器、逆功率监控器、功率调节器、网供开关、网供电源、负载；所述主电源连接所述DC/AC逆变器的输入端，所述储能模块并联在所述主电源两端；所述DC/AC逆变器的输出端依次连接网供开关和网供电源；所述DC/AC逆变器输出交流电给所述负载；所述逆功率监控器用于在检测到网供电源发生逆功率时，控制所述网供开关断开，并通过所述功率调节器控制所述DC/AC逆变器输出调节功率，以满足负载需求；所述逆功率监控器还用于在检测到网供电源正常工作时，控制所述网供开关闭合。

2.根据权利要求1所述的一种并网不上网的混合式供电系统，其特征在于，所述储能模块为蓄电池模块。

3.根据权利要求2所述的一种并网不上网的混合式供电系统，其特征在于，所述蓄电池模块包括铅酸电池或锂离子电池模块。

4.根据权利要求1所述的一种并网不上网的混合式供电系统，其特征在于，所述主电源为由一种或两种或多种可再生能源构成的主电源。

5.根据权利要求1所述的一种并网不上网的混合式供电系统，其特征在于，所述主电源包括由风能转化为电能的电源和由光伏转化为电能的电源。

6.根据权利要求1所述的一种并网不上网的混合式供电系统，其特征在于，当所述主电源输出交流电时，在所述主电源和所述DC/AC逆变器输入端之间设置整流电路。

7.根据权利要求1所述的一种并网不上网的混合式供电系统，其特征在于，所述网供电源为市网供电的三相或单相交流电源。

8.根据权利要求1所述的一种并网不上网的混合式供电系统，其特征在于，还包括设于所述DC/AC逆变器输入端前侧的维修隔绝开关。

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