一种家用光伏发电与市电协调供能系统技术方案

一种家用光伏发电与市电协调供能系统，包括太阳能电池板，所述太阳能电池板通过直流线路连接控制器，控制器分别通过直流线路连接蓄电池、离网逆变器，所述离网逆变器通过交流线路连接能量管理控制器，能量管理控制器分别连接家庭负载、市电。本实用新型专利技术一种家用光伏发电与市电协调供能系统，在不增加额外通讯成本的基础上，对光伏发电与市电实施智能管理。既最优利用光伏发电，又提高了负载供电可靠性和市电供电效率。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种家用光伏发电与市电协调供能系统，包括太阳能电池板，所述太阳能电池板通过直流线路连接控制器，控制器分别通过直流线路连接蓄电池、离网逆变器，所述离网逆变器通过交流线路连接能量管理控制器，能量管理控制器分别连接家庭负载、市电。本技术一种家用光伏发电与市电协调供能系统，在不增加额外通讯成本的基础上，对光伏发电与市电实施智能管理。既最优利用光伏发电，又提高了负载供电可靠性和市电供电效率。【专利说明】一种家用光伏发电与市电协调供能系统
本技术一种家用光伏发电与市电协调供能系统，涉及光伏发电领域。
技术介绍
光伏发电系统可分为独立型和并网型。独立型光伏发电系统一般安装在边远或市电网难于覆盖的地区，为附近负载提供基本的电能需求。由光伏电池板、控制器、蓄电池、逆变器(DC/AC电路)等组成。独立型光伏发电系统中，为保证在极端恶劣天气情况下对负载持续供电，系统必须配备蓄电池来调节电能。当日光充足时，光伏电池板输出电能在满足负载需求时还有多余电能，系统控制盈余电能给蓄电池充电并转化为化学能贮存起来；当在夜晚或阴雨天等极端恶劣天气情况下，光伏电池板不能为负载提供足够的能量，系统控制蓄电池放电补足负载所需要的电能以保证负载工作稳定。并网型光伏发电系统通过光伏并网逆变器与市电网相连，在市电网的强力支撑下为负载提供持续可靠电能。当日光充足时，光伏电池板产生的盈余电能通过逆变器单位功率因数并网，即电能转变为与市电网电压同频、同相的交流电后输入市电网，此时市电网相对光伏发电系统可看作一个无穷大负载；当在夜晚或阴雨天等极端恶劣天气情况下，负载所需的差额电能，由逆变器工作在可逆模式即整流状态后通过市电网获取，此时市电网相对光伏发电系统可看作一个无穷大电源。目前，并网型光伏发电系统由于光伏电源出力的随机和波动性，对市电网还会造成较多负面影响，需要得到供电公司的审核批准，同时系统核心器件一光伏并网逆变器成本和技术要求较高，因此在技术和设备配套及实施上存在诸多不便和阻力。而米用独立型光伏发电系统与市电网一起协调为后级负载供电，由于供电时光伏电源和市电网是相互隔离的，仅把市电网作为一个备用电源使用，不会引起光伏电源倒送电能到市电网。这种获取电能的方式与平常情况下家庭负载从市电网获取电能的方式没有任何区别。采用独立型光伏发电系统与市电网一起协调为家庭负载供电，既能减少独立型光伏发电系统中蓄电池的容量，降低蓄电池建设成本；又能极大地提高系统的供电可靠性；同时光伏发电系统与市电网完全电隔离，从而杜绝了光伏电源对市电网的消极影响。切换装置为协调供电系统的关键设备。光伏发电系统与市电网作为两种备选电源一起接入切换装置输入端，后级家庭负载通过切换装置来优化选取合适的供电电源，从而实现对供电电源二选一的功能。由于光伏电源相对于市电网具有不需要燃料的极大优势，在充分利用光伏发电的条件下，光伏发电与市电切换装置工作原理为:光伏发电系统能量供应充足的时候，切换装置选择光伏电源为家庭负载供电，此时光伏电池板发出直流电给蓄电池充电，并把直流电送给离网逆变器，经逆变为交流电后为家庭负载供电；光伏发电系统能量不足的时候，切换装置选择市电网为家庭负载供电，此时光伏发电系统与家庭负载断开，光伏电池板发出直流电为蓄电池补充电能，当蓄电池荷电状态补足到一定要求时自动切回到光伏电源供电。光伏发电与市电切换装置传统应用于太阳能路灯、庭院灯等小型系统，其规模容量都比较小，切换装置和控制器安装在一起，各种光伏发电系统的运行状态信息等易于获得和使用。同时市电经整流器直接接入光伏发电系统。当检测到蓄电池过放或者能量不足时，控制市电经过整流器为蓄电池充电，并经逆变器逆变后为家庭负载供电；当检测到蓄电池满充时，控制市电停止经过整流器为蓄电池充电。实质上传统切换装置只是一个可控的市电经光伏发电供能系统，市电经整流器整流后再经逆变器逆变，当其为家庭负载提供电能时需要经过两级电能转换，整体效率下降不少，同时增添的整流设备也增加了系统建设成本。目前，城镇小区(楼房)住户安装的光伏发电系统还出现了太阳能路灯等小型系统没有的新特点和新问题:光伏电池板式一般安装在楼顶，由于直流端电压较低，为了降低线损，蓄电池和离网逆变器等主要部件均配置在离光伏电池板较近的地方。家用光伏发电系统大多在已有的市电入户基础上增添，同时为了接线和使用方便，光伏发电与市电切换装置一般安装在住户门前的配电箱内。进而出现了以下新问题:由于切换装置远离光伏发电系统主要部件，若切换装置依靠传统蓄电池过放保护来实施切换，由于远距离传输电压衰减较大。当通过通讯手段把光伏发电系统的实时运行状态尤其是蓄电池荷电状态传递给切换装置时，不仅需要复杂的通讯技术，同时还要增设通讯线路，成本增加不少。依靠蓄电池过放保护来实施切换，即在切换装置端检测不到光伏逆变器电压输入的时候，才被迫切换到市电，切换过程时间长，导致居民家庭负载有停电感，同时蓄电池过放保护会引起开关跳开，需要居民爬上楼顶进行手工干预，给居民用电带来了不便。传统切换装置具有两种市电接入模式:一种为市电经整流器并联到蓄电池上面，再经离网逆变器给家庭负载供电，实质上是一个可控的市电经光伏发电供能系统。此种模式下会造成市电供电时整体效率的大幅降低，同时还会对蓄电池会造成一定的折损以及造成成本大幅上升。另外一种即为小型系统中应用的切换到市电独立给负载供电，但整个切换过程依赖蓄电池的过放保护，切换过程时间长，导致居民家庭负载有停电感，同时蓄电池过放保护会引起开关跳开，需要居民爬上楼顶进行手工干预，给居民用电带来诸多不便。
技术实现思路
本技术提供一种家用光伏发电与市电协调供能系统，在不增加额外通讯成本的基础上，对光伏发电与市电实施智能。既最优利用光伏发电，又提高了负载供电可靠性和市电供电效率。本技术采取的技术方案为:一种家用光伏发电与市电协调供能系统，包括太阳能电池板，所述太阳能电池板通过直流线路连接控制器，控制器分别通过直流线路连接蓄电池、离网逆变器，所述离网逆变器通过交流线路连接能量管理控制器，能量管理控制器分别连接家庭负载、市电。所述离网逆变器用于将太阳能电池板、蓄电池输送过来的直流电转换成能满足家庭负载使用要求的AC220±5%V交流电。所述交流线路包括电能输送线路、信号通讯线路。本技术一种家用光伏发电与市电协调供能系统，实施光伏电源和市电完全隔离的二选一智能管理切换，并通过能量管理控制器在蓄电池过放保护之前能迅速切换到市电供电，而当系统蓄电池能量充足时再切换回光伏电源供电，整个切换过程自动进行，不再需要人工干预。由于市电单独供电时不再经整流器和逆变器进行两级电能转换，整体效率获得提高，同时降低了系统建设成本。【专利附图】【附图说明】下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明:图1是本技术一种家用光伏发电与市电协调供能系统连接图。【具体实施方式】工作原理:本技术一种家用光伏发电与市电协调供能系统，通过设定充放电控制器2，控制与蓄电池4配置在一起的离网逆变器5输出电压幅值与蓄电池4荷电状态成一定比例的下垂，再由能量管理控制器7内检测元件检测与离网逆变器5相连并经其调制的电源线上交流电压幅值，从而可以简单获取光伏发电系统蓄电池4荷电状态，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种家用光伏发电与市电协调供能系统，包括太阳能电池板（1），其特征在于，所述太阳能电池板（1）通过直流线路（3）连接充放电控制器（2），充放电控制器（2）分别通过直流线路（3）连接蓄电池（4）、离网逆变器（5），所述离网逆变器（5）通过交流线路（6）连接能量管理控制器（7），能量管理控制器（7）分别连接家庭负载（8）、市电（10）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁建华，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：实用新型
国别省市：