[發(fā)明專利]多功能智能戶用光伏發(fā)電控制系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510302922.2
• 申請日: 2015-06-06
• 公開（公告）號: CN104993511A
• 公開（公告）日: 2015-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 査超麟;季馬貴
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州愛康低碳技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02S10/20;H02J9/04;H02J7/00
• 代理公司: 江陰市同盛專利事務(wù)所(普通合伙) 32210
• 代理人: 唐紉蘭;申萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多功能智能戶用光伏發(fā)電控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著全球經(jīng)濟的迅速發(fā)展和人口的不斷增加，以石油、天然氣和煤炭等為主的化石能源正逐步消耗，能源危機成為世界各國共同面臨的課題。與此同時，化石能源造成的環(huán)境污染和生態(tài)平衡等一系列問題也成為制約社會經(jīng)濟發(fā)展甚至威脅人類生存的嚴重障礙。新能源應(yīng)用正成為全球的熱點。

太陽能資源是最豐富的可再生能源之一，它分布廣泛、可再生、不污染環(huán)境，是國際上公認的理想替代能源。光伏發(fā)電是太陽能直接應(yīng)用的一種形式。作為一種環(huán)境友好并能有效提高生活標準的新型發(fā)電方式，光伏發(fā)電技術(shù)正在全球范圍內(nèi)逐步得到應(yīng)用。我國大型地面電站和分布式發(fā)電技術(shù)應(yīng)運而起，由于地面電站需要占用大量土地，在西部地區(qū)可以充分利用沙漠、荒灘、戈壁等非耕地進行建設(shè)，而在人口密集區(qū)和耕地緊張的地區(qū)如東部等地區(qū)，國家大力提倡的是光伏分布式發(fā)電系統(tǒng)。

分布式發(fā)電系統(tǒng)由光伏組件及支架、逆變器、電能計量及負荷開關(guān)等組成，若要求能實現(xiàn)離網(wǎng)運行，還需要配置儲能設(shè)備和儲能電池。逆變器是將光伏組件發(fā)出的直流電能變成符合電網(wǎng)要求的交流電，供電網(wǎng)或用戶消納，系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備和核心設(shè)備就是逆變器。

目前能夠應(yīng)用到分布式儲能發(fā)電系統(tǒng)的光伏儲能逆變器已經(jīng)具備的功能有：

1、能對光伏輸入實現(xiàn)MPPT對蓄電池充電或并/離網(wǎng)運行；

2、根據(jù)手動設(shè)置可以實現(xiàn)電網(wǎng)對蓄電池變流充電儲能；

3、在蓄電池管理方面對單體的電壓、電流、溫度和絕緣強度的檢測和熱管理、均衡管理、充放電管理、故障報警。

從上述描述可以看出，現(xiàn)有設(shè)備普遍存在如下不足的共性問題：

1、現(xiàn)有設(shè)備各部分實現(xiàn)的功能獨立并無互補聯(lián)系；也不能根據(jù)電網(wǎng)電壓、蓄電池電量和光伏輸入功率參數(shù)對蓄電池充放電動態(tài)調(diào)節(jié)；

2、現(xiàn)有設(shè)備在多臺并網(wǎng)運行時沒有一套監(jiān)控系統(tǒng)來對電網(wǎng)和各并網(wǎng)逆變器統(tǒng)一監(jiān)控協(xié)調(diào)管理，使同一變壓器低壓側(cè)并網(wǎng)逆變器接入較多時，電網(wǎng)的電能參數(shù)質(zhì)量下降，整個區(qū)域供電系統(tǒng)可靠性會降低；

3、現(xiàn)有設(shè)備在并/離網(wǎng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換時過渡不平滑，不能對離網(wǎng)供電區(qū)域負荷、光伏輸入功率、蓄電池儲電量幾個因素來控制和調(diào)節(jié)非關(guān)鍵負荷的運行。

同時經(jīng)過用戶試用運營還發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)運營維護及控制策略方面存在急需優(yōu)化的前瞻性技術(shù)問題：

4、戶用系統(tǒng)維護需求

分布式小型屋頂光伏系統(tǒng)主要安裝在業(yè)主屋頂，單相或三相低壓并網(wǎng)接入，安裝組件容量普遍低于6KWp。由于這部分業(yè)主對光伏電站知識的缺乏和組件安裝在屋頂?shù)脑颍瑯I(yè)主維護難度增大，而委托專業(yè)公司運維使成本增加又影響收益，因此嚴重影響投資積極性。業(yè)主希望的戶用小系統(tǒng)是免維護的智能光伏發(fā)電系統(tǒng)；

5、儲能系統(tǒng)的集中控制及如何提高整體效率的問題

當前，電力儲能主要為鉛酸電池，包括免維護電池和膠體電池在內(nèi)的鉛酸蓄電池由于受其體積大、重量重、維護成本高、有污染、不環(huán)保等因素的影響，不能大規(guī)模應(yīng)用；另外由于鉛酸電池不能大倍率充放電，不能與光伏輸入控制接口做到協(xié)調(diào)和消納或出力，且鉛酸電池的充放電效率低，經(jīng)過蓄電池儲能后再逆變的電能效率低下，導致整個系統(tǒng)的效率降低；

6、電網(wǎng)運行安全和業(yè)主供電可靠性要求的矛盾問題

為保證電網(wǎng)的安全，不允許分布式發(fā)電系統(tǒng)孤島運行，因此當電網(wǎng)停電后，光伏發(fā)電系統(tǒng)需要在極短時間內(nèi)與脫離電網(wǎng)，否則電網(wǎng)帶電帶來安全隱患，這是電網(wǎng)接入規(guī)范不允許的；但當很多小型分布式發(fā)電系統(tǒng)接入后，孤島運行的概率增加很多，使供電可靠性降低，因此系統(tǒng)必須在這時與電網(wǎng)解列并形成具有可視斷開點，而單臺小型逆變器的辨識能力很難滿足要求；同時，當電網(wǎng)停電系統(tǒng)轉(zhuǎn)入后，容易出現(xiàn)并-離網(wǎng)運行狀態(tài)切換時供電參數(shù)過渡不平滑，對業(yè)主電器形成沖擊，當業(yè)主用電負荷較大時，可能沖擊導致系統(tǒng)保護，使關(guān)鍵設(shè)備停電。

上述問題是目前光伏行業(yè)存在的一個普遍問題，隨著分布式發(fā)電的推進和國家電網(wǎng)對接入網(wǎng)的光伏設(shè)備的運營指標的考核，問題將會越來越突出，因此展開研發(fā)，符合產(chǎn)業(yè)前瞻性技術(shù)、共性關(guān)鍵技術(shù)的研究要求，尋求一種新型的多功能智能戶用光伏發(fā)電控制系統(tǒng)尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)自動運行并離主電網(wǎng)，完成局域電網(wǎng)內(nèi)用戶用電智能優(yōu)化調(diào)節(jié)的多功能智能戶用光伏發(fā)電控制系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：