一种基于直流共享调控的离网光蓄发电供电系统的制作方法
【专利摘要】本发明属于新能源电力【技术领域】，具体涉及一种基于直流共享调控的离网光蓄发电供电系统，包括：发电系统、带隔离变发电系统、独立发电系统、储能系统、带隔离变储能系统、独立储能系统、第1直流共享调控系统、第2直流共享调控系统、第N直流共享调控系统、第1升压变压器D1、第2升压变压器D2、第N升压变压器、第N+1升压变压器、降压变压器、用户负载、M用户负载以及电力线；通过光伏发电阵列经直流共享调控系统与储能系统连接或蓄电池组经直流共享调控系统与发电系统的并网逆变器，从而使发电时段和不发电时段均可以实现光伏发电系统与储能发电系统共同为负载供电，使得系统实现直流共享调控以及光伏逆变器和储能逆变器实现直流到交流的共同出力供电，大大增加系统的鲁棒性和可靠性，同时大大提高的资源的利用率，同等负载供电出力需求可减少系统投资的30％以上，极大提高用户的投资回报率。
【专利说明】-种基于直流共享调控的离网光蓄发电供电系统
【技术领域】 [0001]
[0002] 本发明属于新能源电力【技术领域】，具体涉及一种基于直流共享调控的离网光蓄发 电供电系统。
【背景技术】 [0003]
[0004] 新能源电力与微电网的广泛应用，促进了光伏和储能互补发电供电系统的发展， 尤其是离网光储或风储及风光蓄互补发电供电系统是偏僻及无电或缺电地区应用新能源 电力供电的一种主要方式，由于光电（及风电）均为不稳定的间歇式电源，为了稳定给负载 供电，需要配置一定容量的蓄电池进行互补供电，现有技术与系统的主要方式如图1和图2 所示。
[0005] 其现有技术在发电时段由发电系统与储能系统一并为负载供电，发电大于负载用 电时，发电供电同时余电为储能系统充电，发电小于负载用电时，储能系统补充发电不足一 并供电；在不发电时段，只能由储能系统为负载供电，可供最大功率仅为储能系统的供电功 率，因此现有技术在设计配置光储互补发电供电系统时，储能系统的总供电功率要大于负 载总额定功率，若负载为感性负载时，考虑到负载的启动功率，供电功率应满足两倍以上的 功率出力要求，一般储能出力设计应 > 两倍负载的总额定功率，同时储能系统为了不产生 欠充而影响蓄电池寿命和供电能力，所以还要增加相应的发电系统的规模，这样就使得离 网光储互补发电供电系统配置大大增加，降低了资源利用率，影响了投资回报率，在国内外 大量示范的离网光（及风）储发电供电系统，除了上述增加配置与投资方式外，还大量采用 柴油发电（或燃气发电等）作为补充供电，考虑到柴油发电响应慢，需要热机状态，即要求 处于发电运行状态，最低也要有20%以上的输出功率，这样油电供电量相当大的数量，而且 造成环境污染，增加发电用电的成本。
【发明内容】
[0006]
[0007] 针对现有技术与产品的上述缺陷，为了不增加投资规模，同时也不增加柴油发电 机或其他一次能源的发电系统，就能增加不发电时段的系统供电功率，本发明提出了 "一种 基于直流共享调控的离网光蓄发电供电系统"，通过直流共享调控，使光伏发电系统和储能 系统不论在发电时段或是不发电时段均能同时运行供电，改变了现有技术在不发电时段只 有储能系统供电出力的缺陷，在同等负载用电需求的供电情况下，可以减少约30%以上的 投资，大大提高系统的资源利用率，增加投资回报率。对于离网型独立及微电网或微电网形 式的离网光（风）储互补发电供电系统而言不仅减少投资、提高效率、防止污染，而且由于 可以提高一倍的供电出力能力，所以大大提高了发电供电系统的鲁棒性和可靠性。
[0008] 本发明提出的"一种基于直流共享调控的离网光蓄发电供电系统"包括：发电系 统、带隔离变发电系统、独立发电系统、储能系统、带隔离变储能系统、独立储能系统、第1 直流共享调控系统、第2直流共享调控系统、第N直流共享调控系统、第1升压变压器D1、 第2升压变压器D2、第N升压变压器、第N+1升压变压器、降压变压器、用户负载、Μ用户负 载以及电力线；其特征是：
[0009] 发电系统包含光伏发电阵列和并网逆变器；带隔离变发电系统包含光伏发电阵列 和带隔离变并网逆变器；独立发电系统包含光伏发电阵列和独立并网逆变器；储能系统包 含双向储能逆变器和蓄电池组；带隔离变储能系统包含带隔离变双向储能逆变器和蓄电池 组；独立储能系统包含独立双向储能逆变器和蓄电池组；
[0010] 发电系统通过第1升压变压器接电力线及发电系统由光伏发电阵列连接直流共 享调控系统并经直流共享调控系统连接发电系统的并网逆变器，构成发电系统的光伏发电 供电路径，以及储能系统的蓄电池组连接直流共享调控系统并经直流共享调控系统连接发 电系统的并网逆变器，构成发电系统的蓄电与发电共享供电路径；
[0011] 储能系统通过第1升压变压器接电力线及储能系统由蓄电池组连接直流共享调 控系统并经直流共享调控系统连接储能系统的双向储能逆变器，构成储能系统的储能供电 电力路径，以及发电系统的光伏发电阵列连接直流共享调控系统并经直流共享调控系统连 接储能系统的双向储能逆变器，构成光伏辅助储能供电电力路径；
[0012] 带隔离变发电系统通过第2升压变压器接电力线及带隔离变发电系统由光伏发 电阵列连接第2直流共享调控系统并经第2直流共享调控系统连接带隔离变发电系统的带 隔离变并网逆变器，构成带隔离变发电系统的光伏发电供电路径，以及带隔离变储能系统 的蓄电池组连接第2直流共享调控系统并经第2直流共享调控系统连接带隔离变发电系统 的带隔离变并网逆变器，构成带隔离变发电系统的蓄电与发电共享供电路径；
[0013] 带隔离变储能系统通过第2升压变压器接电力线及带隔离变储能系统由蓄电池 组连接第2直流共享调控系统并经第2直流共享调控系统连接带隔离变储能系统的带隔离 变双向储能逆变器，构成带隔离变储能系统的储能供电电力路径，以及带隔离变发电系统 的光伏发电阵列连接第2直流共享调控系统并经第2直流共享调控系统连接带隔离变储能 系统的带隔离变双向储能逆变器，构成光伏辅助带隔离变储能供电电力路径；
[0014] 独立发电系统通过第N升压变压器接电力线及独立发电系统由光伏发电阵列连 接第N直流共享调控系统并经第N直流共享调控系统连接独立发电系统的独立并网逆变 器，构成独立发电系统的光伏发电供电路径，以及独立储能系统的蓄电池组连接第N直流 共享调控系统并经第N直流共享调控系统连接独立发电系统的独立并网逆变器，构成独立 发电系统的蓄电与发电共享供电路径；
[0015] 独立储能系统通过第N+1升压变压器接电力线及独立储能系统由蓄电池组连接 第N直流共享调控系统并经第N直流共享调控系统连接独立储能系统的独立双向储能逆 变器，构成独立储能系统的储能供电电力路径，以及独立发电系统的光伏发电阵列连接第N 直流共享调控系统并经第N直流共享调控系统连接独立储能系统的独立双向储能逆变器， 构成光伏辅助独立储能供电电力路径；
[0016] 用户负载及Μ用户负载通过降压变压器连接电力线，构成用户负载用电供电电力 路径。
[0017] 本发明的"一种基于直流共享调控的离网光蓄发电供电系统"，利用直流共享调控 系统调节发电系统的光伏发电阵列与储能系统的蓄电池组连接路径，实现连通蓄电与光伏 发电共享电力路径，也可构成光伏辅助储能供电电力路径，通过光伏发电阵列经直流共享 调控系统与储能系统连接或蓄电池组经直流共享调控系统与发电系统的并网逆变器，从而 使发电时段和不发电时段均可以实现光伏发电系统与储能发电系统共同为负载供电，使得 供电出力倍增。本发明适用于现有产品构成的非离隔变或隔离变并接型以及独立型各种常 用光储互补的离网系统，也适用于上述各种系统通过电力线相连组成微电网，使得系统实 现直流共享调控以及光伏逆变器和储能逆变器实现直流到交流的共同出力供电，使原光储 发电供电系统达到成倍增加供电出力的效果，大大增加系统的鲁棒性和可靠性，同时大大 提高的资源的利用率，同等负载供电出力需求可减少系统投资的30%以上，极大提高用户 的投资回报率。
【专利附图】
【附图说明】 [0018]
[0019] 图1为现有技术构成离网型独立形式的离网光储互补发电供电系统的示意图；
[0020] 图2为现有技术构成离网型微电网或微电网形式的离网光储互补发电供电系统 的不意图；
[0021] 图3为一种基于直流共享调控的离网光蓄发电供电系统的功能原理示意图。
【具体实施方式】 [0022]
[0023] 作为实施例子，结合附图对一种基于直流共享调控的离网光蓄发电供电系统给予 说明，但是，本发明的技术与方案不限于本实施例子给出的内容。
[0024] 附图1给出了现有技术构成离网型独立形式的离网光储互补发电供电系统的示 意图，由图1所示，现有技术的方案是将光伏直流发电和蓄电池直流并接为逆变器供电或 为蓄电池充电；其缺点是：供电出力仅为逆变器的额度输出功率；而且，在有负荷需要供电 时，哪怕是蓄电池正在充电，蓄电池也会转换到进行放电的状态，使得蓄电池组实质上不受 充放电控制电路的控制，严重影响蓄电池的健康工作和运行寿命。
[0025] 附图1给出了现有技术构成离网型微电网或微电网形式的离网光储互补发电供 电系统的示意图，由图2所示，现有技术的构成的系统采用光伏发电系统和储能系统相对 独立的通过电力线连接为用户负载供电，其缺点是：在不发电时段，只能由储能系统为负载 供电，可供最大功率仅为储能系统的供电功率，因此现有技术在设计配置光储互补发电供 电系统时，储能系统的总供电功率要大于负载总额定功率，要保证发电和不发电时段都具 有最大的供电出力的能力，就只能增加系统配置，即增加投资。
[0026] 图3为一种基于直流共享调控的离网光蓄发电供电系统的功能原理示意图，由 图3所示，本发明提出的一种基于直流共享调控的离网光蓄发电供电系统，包括：发电系 统（A1)、带隔离变发电系统（A2)、独立发电系统（An)、储能系统（B1)、带隔离变储能系统 (B2)、独立储能系统（Bn)、第1直流共享调控系统（C1)、第2直流共享调控系统（C2)、第 N直流共享调控系统（Cn)、第1升压变压器（D1)、第2升压变压器（D2)、第N升压变压器 (Dnl)、第N+1升压变压器（Dn2)、降压变压器（E)、用户负载（U1)、M用户负载（Um)以及电 力线（P);
[0027] 其特征是：
[0028] 发电系统（A1)包含光伏发电阵列（al2)和并网逆变器（all);带隔离变发电系统 (A2)包含光伏发电阵列（a22)和带隔离变并网逆变器（a21);独立发电系统（An)包含光 伏发电阵列（an2)和独立并网逆变器（anl);储能系统（B1)包含双向储能逆变器（bll)和 蓄电池组（bl2);带隔离变储能系统（B2)包含带隔离变双向储能逆变器（b21)和蓄电池组 (b22);独立储能系统（Bn)包含独立双向储能逆变器（bnl)和蓄电池组（bn2);
[0029] 发电系统（A1)通过第1升压变压器（D1)接电力线⑵及发电系统（A1)由光伏发 电阵列（al2)连接直流共享调控系统（C1)并经直流共享调控系统（C1)连接发电系统（A1) 的并网逆变器（all)，构成发电系统（A1)的光伏发电供电路径，以及储能系统（B1)的蓄电 池组（bl2)连接直流共享调控系统（C1)并经直流共享调控系统（C1)连接发电系统（A1) 的并网逆变器（all)，构成发电系统（A1)的蓄电与发电共享供电路径；
[0030] 储能系统（B1)通过第1升压变压器（D1)接电力线（P)及储能系统（B1)由蓄电 池组（bl2)连接直流共享调控系统（C1)并经直流共享调控系统（C1)连接储能系统（B1) 的双向储能逆变器（bll)，构成储能系统（B1)的储能供电电力路径，以及发电系统（A1)的 光伏发电阵列（al2)连接直流共享调控系统（C1)并经直流共享调控系统（C1)连接储能系 统（B1)的双向储能逆变器（bll)，构成光伏辅助储能供电电力路径；
[0031] 带隔离变发电系统（A2)通过第2升压变压器（D2)接电力线（P)及带隔离变发电 系统（A2)由光伏发电阵列（a22)连接第2直流共享调控系统（C2)并经第2直流共享调控 系统（C2)连接带隔离变发电系统（A2)的带隔离变并网逆变器（a21)，构成带隔离变发电系 统（A2)的光伏发电供电路径，以及带隔离变储能系统（B2)的蓄电池组（b22)连接第2直 流共享调控系统（C2)并经第2直流共享调控系统（C2)连接带隔离变发电系统（A2)的带 隔离变并网逆变器（a21)，构成带隔离变发电系统（A2)的蓄电与发电共享供电路径；
[0032] 带隔离变储能系统（B2)通过第2升压变压器（D2)接电力线（P)及带隔离变储能 系统（B2)由蓄电池组（b22)连接第2直流共享调控系统（C2)并经第2直流共享调控系统 (C2)连接带隔离变储能系统（B2)的带隔离变双向储能逆变器（b21)，构成带隔离变储能系 统（B2)的储能供电电力路径，以及带隔离变发电系统（A2)的光伏发电阵列（a22)连接第2 直流共享调控系统（C2)并经第2直流共享调控系统（C2)连接带隔离变储能系统（B2)的 带隔离变双向储能逆变器（b21)，构成光伏辅助带隔离变储能供电电力路径；
[0033] 独立发电系统（An)通过第N升压变压器（Dnl)接电力线（P)及独立发电系统（An) 由光伏发电阵列（an2)连接第N直流共享调控系统（Cn)并经第N直流共享调控系统（Cn) 连接独立发电系统（An)的独立并网逆变器（anl)，构成独立发电系统（An)的光伏发电供电 路径，以及独立储能系统（Bn)的蓄电池组（bn2)连接第N直流共享调控系统（Cn)并经第 N直流共享调控系统（Cn)连接独立发电系统（An)的独立并网逆变器（anl)，构成独立发电 系统（An)的蓄电与发电共享供电路径；
[0034] 独立储能系统（Bn)通过第N+1升压变压器（Dn2)接电力线（P)及独立储能系统 (Bn)由蓄电池组（bn2)连接第N直流共享调控系统（Cn)并经第N直流共享调控系统（Cn) 连接独立储能系统（Bn)的独立双向储能逆变器（bnl)，构成独立储能系统（Bn)的储能供电 电力路径，以及独立发电系统（An)的光伏发电阵列（an2)连接第N直流共享调控系统（Cn) 并经第N直流共享调控系统（Cn)连接独立储能系统（Bn)的独立双向储能逆变器（bnl)，构 成光伏辅助独立储能供电电力路径；
[0035] 用户负载（U1)及Μ用户负载（Um)通过降压变压器（E)连接电力线（P)，构成用户 负载用电供电电力路径。
[0036] 通过本技术方案的实施，通过光伏发电阵列经直流共享调控系统与储能系统B连 接或蓄电池组经直流共享调控系统与发电系统A的并网逆变器，从而使发电时段和不发电 时段均可以实现光伏发电系统A与储能发电系统B共同为负载供电，使得供电出力倍增。使 得系统实现直流共享调控以及光伏逆变器和储能逆变器实现直流到交流的共同出力供电， 大大增加系统的鲁棒性和可靠性，同时大大提高的资源的利用率，同等负载供电出力需求 可减少系统投资的30%以上，极大提高用户的投资回报率。
【权利要求】
1. 一种基于直流共享调控的离网光蓄发电供电系统，包括：发电系统（A1)、带隔离变 发电系统（A2)、独立发电系统（An)、储能系统（B1)、带隔离变储能系统（B2)、独立储能系统 (Bn)、第1直流共享调控系统（C1)、第2直流共享调控系统（C2)、第η直流共享调控系统 (Cn)、第1升压变压器（D1)、第2升压变压器（D2)、第η升压变压器（Dnl)、第η+1升压变压 器（Dn2)、降压变压器（Ε)、用户负载（U1)、M用户负载（Um)以及电力线（Ρ);其特征是： 发电系统（A1)包含光伏发电阵列（al2)和并网逆变器（all); 带隔离变发电系统（A2)包含光伏发电阵列（a22)和带隔离变并网逆变器（a21); 独立发电系统（An)包含光伏发电阵列（an2)和独立并网逆变器（anl); 储能系统（B1)包含双向储能逆变器（bll)和蓄电池组（bl2); 带隔离变储能系统（B2)包含带隔离变双向储能逆变器（b21)和蓄电池组（b22); 独立储能系统（Bn)包含独立双向储能逆变器（bnl)和蓄电池组（bn2); 发电系统（A1)通过第1升压变压器（D1)接电力线（P)及发电系统（A1)由光伏发电 阵列（al2)连接直流共享调控系统（C1)并经直流共享调控系统（C1)连接发电系统（A1)的 并网逆变器（all)，构成发电系统（A1)的光伏发电供电路径，以及储能系统（B1)的蓄电池 组（bl2)连接直流共享调控系统（C1)并经直流共享调控系统（C1)连接发电系统（A1)的 并网逆变器（all)，构成发电系统（A1)的蓄电与发电共享供电路径； 储能系统（B1)通过第1升压变压器（D1)接电力线（P)及储能系统（B1)由蓄电池组 (bl2)连接直流共享调控系统（C1)并经直流共享调控系统（C1)连接储能系统（B1)的双向 储能逆变器（bll)，构成储能系统（B1)的储能供电电力路径，以及发电系统（A1)的光伏发 电阵列（al2)连接直流共享调控系统（C1)并经直流共享调控系统（C1)连接储能系统（B1) 的双向储能逆变器（bll)，构成光伏辅助储能供电电力路径； 带隔离变发电系统（A2)通过第2升压变压器（D2)接电力线（P)及带隔离变发电系统 (A2)由光伏发电阵列（a22)连接第2直流共享调控系统（C2)并经第2直流共享调控系统 (C2)连接带隔离变发电系统（A2)的带隔离变并网逆变器（a21)，构成带隔离变发电系统 (A2)的光伏发电供电路径，以及带隔离变储能系统（B2)的蓄电池组（b22)连接第2直流共 享调控系统（C2)并经第2直流共享调控系统（C2)连接带隔离变发电系统（A2)的带隔离 变并网逆变器（a21)，构成带隔离变发电系统（A2)的蓄电与发电共享供电路径； 带隔离变储能系统（B2)通过第2升压变压器（D2)接电力线（P)及带隔离变储能系统 (B2)由蓄电池组（b22)连接第2直流共享调控系统（C2)并经第2直流共享调控系统（C2) 连接带隔离变储能系统（B2)的带隔离变双向储能逆变器（b21)，构成带隔离变储能系统 (B2)的储能供电电力路径，以及带隔离变发电系统（A2)的光伏发电阵列（a22)连接第2直 流共享调控系统（C2)并经第2直流共享调控系统（C2)连接带隔离变储能系统（B2)的带 隔离变双向储能逆变器（b21)，构成光伏辅助带隔离变储能供电电力路径； 独立发电系统（An)通过第N升压变压器（Dnl)接电力线（P)及独立发电系统（An)由 光伏发电阵列（an2)连接第N直流共享调控系统（Cn)并经第N直流共享调控系统（Cn)连 接独立发电系统（An)的独立并网逆变器（anl)，构成独立发电系统（An)的光伏发电供电 路径，以及独立储能系统（Bn)的蓄电池组（bn2)连接第N直流共享调控系统（Cn)并经第 N直流共享调控系统（Cn)连接独立发电系统（An)的独立并网逆变器（anl)，构成独立发电 系统（An)的蓄电与发电共享供电路径； 独立储能系统（Bn)通过第N+1升压变压器（Dn2)接电力线（P)及独立储能系统（Bn) 由蓄电池组（bn2)连接第N直流共享调控系统（Cn)并经第N直流共享调控系统（Cn)连接 独立储能系统（Bn)的独立双向储能逆变器（bnl)，构成独立储能系统（Bn)的储能供电电力 路径，以及独立发电系统（An)的光伏发电阵列（an2)连接第N直流共享调控系统（Cn)并 经第N直流共享调控系统（Cn)连接独立储能系统（Bn)的独立双向储能逆变器（bnl)，构成 光伏辅助独立储能供电电力路径； 用户负载（U1)及Μ用户负载（Um)通过降压变压器（E)连接电力线（P)，构成用户负载 用电供电电力路径。
【文档编号】H02J3/38GK104104105SQ201310124981
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月12日 优先权日:2013年4月12日
【发明者】周锡卫 申请人:周锡卫