[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于太陽(yáng)能系統(tǒng)的混合能源供電系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910180441.3
• 申請(qǐng)日: 2009-10-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102044989A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳海軍;蔡騰宇;李南海;梁恩志;王興杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華為技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02N6/00
• 分類(lèi)號(hào): H02N6/00;H02J7/00;H02J9/06
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 孫寶海

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新能源供電技術(shù)，尤其涉及一種基于太陽(yáng)能系統(tǒng)的混合能源供電系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

在太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)中對(duì)供電系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性提出了更高的要求，而由于環(huán)境氣候的不可預(yù)測(cè)性，現(xiàn)有技術(shù)的純太陽(yáng)能系統(tǒng)解決方案的供電系統(tǒng)在可靠性和穩(wěn)定性等方面都面臨很大的考驗(yàn)。

例如，在通信基站應(yīng)用的純太陽(yáng)能系統(tǒng)或風(fēng)光互補(bǔ)能源解決方案中，基站負(fù)載僅僅靠環(huán)境氣象條件來(lái)支撐系統(tǒng)供電，而環(huán)境氣候條件具有不可預(yù)期性，為了保證基站持續(xù)不間斷供電，往往采取加大配置的方式來(lái)提高供電系統(tǒng)的可靠性，例如，增加蓄電池容量以延長(zhǎng)備電時(shí)間、增加太陽(yáng)能電池板或風(fēng)機(jī)數(shù)量來(lái)增加發(fā)電量，這樣造成解決方案初期投資成本過(guò)高。另外由于供電系統(tǒng)解決方案配置時(shí)采用最差月光照時(shí)間配置太陽(yáng)能電池板數(shù)量，這樣造成基站負(fù)載月均覆蓋率一般在110～130％之間，整個(gè)太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)出電沒(méi)有充分利用起來(lái)，有較多的能源損失。

采用光油混合供電系統(tǒng)的解決方案，太陽(yáng)能白天向基站負(fù)載供電和蓄電池充電，夜間蓄電池放電以維持基站供電不間斷運(yùn)行。當(dāng)蓄電池放電至一定的低容量值時(shí)，控制系統(tǒng)啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)，此時(shí)柴油發(fā)電機(jī)向負(fù)載供電和蓄電池充電；當(dāng)蓄電池充電達(dá)到一定的高容量值時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)停止工作。柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)條件為蓄電池放電至低容量值時(shí)，這個(gè)時(shí)間一般發(fā)生在晚上(由于白天太陽(yáng)能向蓄電池充電，一般不會(huì)在白天出現(xiàn))，所以柴油發(fā)電機(jī)一般在晚上啟動(dòng)，時(shí)常出現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)早上或上午停止(柴油發(fā)電機(jī)停止標(biāo)準(zhǔn)為蓄電池高容量值，且每次啟動(dòng)必須將蓄電池充滿(mǎn)才能停止)，這樣造成當(dāng)天出現(xiàn)較好的光照時(shí)，整個(gè)一天的太陽(yáng)能或風(fēng)能的發(fā)電均不能向蓄電池充電儲(chǔ)存起來(lái)，致使基站供電沒(méi)有充分利用太陽(yáng)能或風(fēng)能，而是使用柴油發(fā)電，未做到最大節(jié)能省油效果。在實(shí)際配置過(guò)程中為了降低光油混合供電系統(tǒng)的初期投資成本，往往柴油機(jī)提供較大的能量比例，而太陽(yáng)能每天實(shí)際產(chǎn)生的能量不能滿(mǎn)足負(fù)載24小時(shí)供電，則會(huì)出現(xiàn)蓄電池容量變化曲線為鋸齒線下降，蓄電池長(zhǎng)期處于欠充狀態(tài)，影響其使用壽命。另外在光油混合供電系統(tǒng)解決方案中，由于需要配置大功率柴油發(fā)電機(jī)才能保證柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行輸出穩(wěn)定，且柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行發(fā)電過(guò)程中高的帶載率才能提高燃油利用率，因此在光油混合供電系統(tǒng)中需要配置大容量蓄電池和大功率柴油發(fā)電機(jī)來(lái)滿(mǎn)足基站供電要求，以減少柴油發(fā)電機(jī)頻繁啟動(dòng)和提高燃油利用率，然而在成本上大大增加了初期投資成本；由于柴油發(fā)電機(jī)工作特性決定大功率柴油發(fā)電機(jī)才具有高度可靠性，另外柴油發(fā)電機(jī)型號(hào)較大，實(shí)際選型值一般又為最佳理論計(jì)算值之上的型號(hào)，因此供電解決方案中一般選用較大的柴油發(fā)電機(jī)，造成解決方案初期投資成本過(guò)高。

其他采用基于太陽(yáng)能供電的應(yīng)用系統(tǒng)也存在上述和通信基站應(yīng)用同樣的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

為提高太陽(yáng)能利用效率并減少成本，本發(fā)明的實(shí)施例提供了基于太陽(yáng)能系統(tǒng)的混合能源供電系統(tǒng)，包括：

太陽(yáng)能子系統(tǒng)，用于將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，為負(fù)載和儲(chǔ)能單元提供電能；儲(chǔ)能單元，用于儲(chǔ)存電能，為負(fù)載提供備用電能；互補(bǔ)能源子系統(tǒng)，用于當(dāng)儲(chǔ)能單元容量不足時(shí)為負(fù)載提供電能；混合能源控制子系統(tǒng)，用于當(dāng)太陽(yáng)能子系統(tǒng)正常工作時(shí)，調(diào)度太陽(yáng)能子系統(tǒng)為負(fù)載和儲(chǔ)能單元提供電能；當(dāng)太陽(yáng)能子系統(tǒng)不能正常工作時(shí)，調(diào)度儲(chǔ)能單元為負(fù)載提供電能；當(dāng)確定儲(chǔ)能單元的容量低于預(yù)定值時(shí)，調(diào)度互補(bǔ)能源子系統(tǒng)為所述負(fù)載提供電能；當(dāng)互補(bǔ)能源子系統(tǒng)為所述負(fù)載提供電能時(shí)，僅僅滿(mǎn)足負(fù)載供電工作，即負(fù)載跟隨性工作；當(dāng)所述太陽(yáng)能子系統(tǒng)恢復(fù)正常工作時(shí)，停止所述互補(bǔ)能源子系統(tǒng)為所述負(fù)載提供電能。

本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例提供了一種基于太陽(yáng)能系統(tǒng)的混合能源供電方法，包括：

當(dāng)太陽(yáng)能子系統(tǒng)正常工作時(shí)，調(diào)度太陽(yáng)能子系統(tǒng)向負(fù)載提供電能，并向儲(chǔ)能單元充電；當(dāng)太陽(yáng)能子系統(tǒng)不能正常工作時(shí)，調(diào)度儲(chǔ)能單元向負(fù)載提供電能；當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量低于預(yù)定值時(shí)，啟動(dòng)互補(bǔ)能源子系統(tǒng)為負(fù)載提供電能；當(dāng)互補(bǔ)能源子系統(tǒng)為負(fù)載提供電能時(shí)，互補(bǔ)能源子系統(tǒng)基本不向儲(chǔ)能單元提供電能；當(dāng)所述太陽(yáng)能子系統(tǒng)恢復(fù)正常工作時(shí)，停止所述互補(bǔ)能源子系統(tǒng)為所述負(fù)載提供電能。

通過(guò)本發(fā)明提供的基于太陽(yáng)能系統(tǒng)的混合能源供電系統(tǒng)和方法，正常情況下由太陽(yáng)能子系統(tǒng)和儲(chǔ)能單元向負(fù)載供電，充分利用太陽(yáng)能，提高了太陽(yáng)能利用效率，并減少成本；異常情況下由互補(bǔ)能源子系統(tǒng)向負(fù)載供電，而互補(bǔ)能源子系統(tǒng)并不向儲(chǔ)能單元充電，減少了初期投資成本，并保證了供電穩(wěn)定性和可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1示出本發(fā)明的基于太陽(yáng)能系統(tǒng)的混合能源供電系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；

圖2示出本發(fā)明的混合能源供電系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例中混合能源控制子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；