固定DC总线及氢气产生系统技术方案

一种分布式直流电力系统，其包含将DC逆变为交流电流(AC)的逆变器，多个光伏(PV)串，及分别耦合在所述多个光伏(PV)串与中央逆变器之间的多个最大功率点跟踪(MPPT)转换器，所述多个MPPT转换器经配置以最大化通过所述多个PV串的太阳能发电并最小化所述多个PV串之间的失配。所述系统还包含：多个电池；多个DC

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固定DC总线及氢气产生系统


[0001]本公开大体上涉及太阳能发电系统。更特定来说，本公开涉及利用分布式DC
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DC电池转换器、DC电力传输及集中式电力逆变的太阳能电力系统及方法。

技术介绍

[0002]对于世界各地的消费者及企业来说，太阳能及风能是越来越重要的可再生、无污染能源。对于太阳能，布置成阵列或串的光伏(PV)面板通常提供将太阳能转换成电能的构件。在操作光伏(PV)阵列时，最大功率点跟踪(MPPT)通常用于自动确定PV阵列应操作以针对特定温度及太阳辐照度产生最大功率输出的电压或电流。尽管MPPT允许产生最大输出功率，但PV阵列产生的功率的传输及存储可能效率低且成本高。

技术实现思路

[0003]一种分布式直流电力系统，其包含将DC逆变为交流电流(AC)的逆变器，多个光伏(PV)串，及分别耦合在所述多个光伏(PV)串与中央逆变器之间的多个最大功率点跟踪(MPPT)转换器，所述多个MPPT转换器经配置以最大化通过所述多个PV串的太阳能发电并最小化所述多个PV串之间的失配。所述系统还包含：多个电池；多个DC
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DC电池转换器(DCBC)，其耦合到所述多个电池且经配置以管理所述多个电池的充电及放电，使所述多个PV串与所述多个电池互连，并对所述中央逆变器供应恒定的DC电压；及与所述逆变器、所述光伏串或所述电池进行电气通信的氢气产生系统。
[0004]实施方案可包含以下一或多个特征。所述电力系统可包含耦合到所述逆变器、发电厂、所述多个电池及所述氢气产生系统的DC总线。所述DC总线可为固定DC总线。所述氢气产生系统可包含氢气产生器。所述氢气产生系统可包含耦合到所述氢气产生器的容器。所述容器中的第一容器可经配置以存储氢气且所述容器中的第二容器可经配置以存储氧气。所述容器可包含便携式容器。
[0005]所述氢气产生系统可包含氢动力发电机组，其耦合到所述容器中的容器且定位在所述发电厂附近。所述氢气产生系统可包含流体耦合到所述容器中的容器的燃料电池。所述电力系统可包含电耦合到所述燃料电池的DC总线。所述发电厂可包含光伏(PV)串。所述发电厂可包含风力发电厂、水力发电厂、地热发电厂、生物质发电厂、燃气发电厂、燃煤发电厂或核发电厂。恒定的DC电压可为恒定的中等DC电压。
附图说明
[0006]以下参考并入本说明书并构成本说明书一部分的附图描述本公开的各个方面，其中：
[0007]图1是根据本公开的实施例的中央逆变器及分布式DC电池管理系统的示意图；
[0008]图2及3是根据本公开的实施例的DC
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DC电池转换器的示意图；
[0009]图4是根据本公开的实施例的电力系统启动序列的流程图；
[0010]图5是说明根据本公开的实施例的单个堆叠的电池电压及电流操作曲线的图形图；
[0011]图6及7是根据本公开的实施例的控制系统的示意图；
[0012]图8A及8B是说明DC功率传输的益处的图；
[0013]图9是根据本公开的另一实施例的控制系统的示意图；及
[0014]图10是根据本公开的氢气产生系统。
具体实施方式
[0015]本公开的太阳能系统合并集中式AC逆变、分布式DC太阳能及存储电力管理。分布式DC电力系统包含以下组件：
[0016]1.用于从DC到AC的电力逆变的集中式或中央逆变器102；
[0017]2.分布式MPPT转换器112a到112n，以最大化太阳能发电量并最小化DC太阳能串之间的失配；及
[0018]3.分布式DC
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DC电池转换器(DCBC)，其管理电池充电及放电，以及实现DC耦合PV串与电池的互连
[0019]此架构专用于PV、电池及电网连接的电力电子组件，允许基于特定的PV到存储大小比灵活选择组件。所述大小独立于电网互连容量要求及/或约束。
[0020]图1描绘本公开的实例电力系统。电力系统包含中央逆变器102及分布式DC电池管理组件。中央逆变器102可为并入并联电连接的三对晶体管(例如，碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET))的单级逆变器。由于SiC MOSFET的成本已降低，中央逆变器102可为具有成本效益的高电压及低电流装置。中央逆变器102还可并入连接到晶体管的输出的滤波器(例如，RL滤波器)。中央逆变器102可连接到控制器(未展示)，其可使用脉宽调制(PWM)技术(例如，正弦波(PWM))来控制SiC MOSFET。中央逆变器102经由AC电力线146及变压器148电连接到电网150(例如，公用电网)。
[0021]图1的电力系统还包含网络控制单元(NCU)104。NCU 104经设计以经由无线通信装置106或有线通信装置(例如，以太网通信接口108)与客户通信并提供站点级能量管理命令。NCU 104还经由相应的无线通信装置121a到121n、131a到131n与DC
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DC电池转换器(DCBC)122a到122n、132a到132n通信，并与每一PV最大功率点跟踪(MPPT)转换器单元112a、112b、
……
、112n通信。NCU 104还与中央逆变器102协调以用于整体系统的启动及关断。中央逆变器102可包含以太网通信接口105，NCU可通过所述接口与中央逆变器102通信。所述系统可包含分布式跟踪器级功率优化器(TPO)转换器(例如，TPO系统900)以最大化太阳能发电并最小化PV串或阵列110a到110n之间的失配。
[0022]图2及3描绘两个不同的DC
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DC电池转换器(DCBC)222、322。DCBC 322经配置用于多个液流电池堆叠320a、320b且因此具有比DCBC 222更高的额定功率。在实施例中，DCBC 222是7.3kW解决方案，且DCBC 322是13.6kW解决方案。下表1中描绘DC
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DC电池转换器222、322的实例规范：
[0023][0024][0025]表1.实例DCBC规范
[0026]如图2及3中所展示，DC
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DC电池转换器(DCBC)222、322响应于外部命令而对液流电池堆叠220、320a、320b(例如，钒液流电池(VFB)堆叠)充电及放电。例如，这些命令可由电池管理控制器221、321经由RS
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485通信装置或接口223、323传输到DCBC 222、322(经由RS
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485通信装置或接口224、324)。DCBC 222、322的低压侧(例如，40到80VDC)连接到液流电池堆叠220、320a、320b，而高压侧(例如，恒定的1200到1600VDC)连接到DC分布式总线或DC总线145，其它DCBC(例如，DCBC 122a到122n、132a到132n)及太阳能MPPT转换器112a到112n连接到所述总线。在一个实施例中，DC总线145的电压是标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种分布式直流(DC)电力系统，其包括：逆变器，其将DC转换为交流电流(AC)；发电厂；多个最大功率点跟踪(MPPT)转换器，其分别耦合在多个光伏(PV)串与所述逆变器之间，所述多个MPPT转换器经配置以最大化通过所述多个PV串的太阳能发电并最小化所述多个PV串之间的失配；多个电池；多个DC
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DC电池转换器(DCBC)，其耦合到所述多个电池且经配置以管理所述多个电池的充电及放电，实现所述发电厂与所述多个电池的互连，并向所述逆变器供应恒定的DC电压；及氢气产生系统，其与所述逆变器、所述发电厂或所述电池进行电气通信。2.根据权利要求1所述的电力系统，其进一步包括耦合到所述逆变器、所述发电厂、所述多个电池及所述氢气产生系统的DC总线。3.根据权利要求2所述的电力系统，其中所述DC总线是固定DC总线。4.根据权利要求1所述的电力系统，其中所述氢气产生系统包含氢气产生器。5.根据权利要求4所述的电力系统，其中所述氢气产生系...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大，
申请(专利权)人：耐克斯特拉克尔有限责任公司，
类型：发明
国别省市：