光伏系统及其供电方法与流程

本公开涉及光伏发电技术领域，特别涉及一种光伏系统及其供电方法。

背景技术：

空调系统通常由供电网络、交流/直流转换器ac/dc、直流母线、直流母线支撑电容、直流/交流转换器dc/ac以及空调组成。

位于供电网络侧的ac/dc将输入的交流电转换为直流电，并采用不可控整流方案使能量从交流侧流向直流侧。直流母线支撑电容能够使直流母线电压相对稳定。位于空调侧的dc/ac将直流电转换为频率变化的交流电，使能量从直流侧流向交流侧，从而实现空调压缩机的变频调速。

传统的空调系统由供电网络进行供电，无法利用光伏产生的电能为空调供电。

技术实现要素：

本公开解决的一个技术问题是，如何提升光伏发电的利用率。

根据本公开实施例的一个方面，提供了一种光伏系统，包括：光伏组件，用于将产生的发电电能输入直流/直流转换器；直流/直流转换器，用于获取用电设备所需的用电功率，并在发电电能的峰值功率不小于用电功率的情况下，以用电功率为用电设备供电。

在一些实施例中，该光伏系统还包括供电网络，用于为用电设备供电；直流/直流转换器还用于：在峰值功率小于用电功率的情况下，与供电网络共同为用电设备供电。

在一些实施例中，直流/直流转换器用于：在峰值功率小于用电功率的情况下，将用电功率与峰值功率之差，作为供电网络的供电功率；指示供电网络输出供电功率为用电设备供电；输出峰值功率，与供电网络共同为用电设备供电。

在一些实施例中，直流/直流转换器用于：在峰值功率为零的情况下，指示供电网络以用电功率为用电设备供电。

在一些实施例中，光伏组件的个数为多个，直流/直流转换器的个数为多个，光伏组件与直流/直流转换器之间一一对应。

在一些实施例中，该光伏系统还包括：交流/直流转换器，用于将供电网络的交流电转换为直流电，并将直流电输入直流母线；直流母线，用于接收交流/直流转换器及直流/直流转换器输入的直流电并输入直流/交流转换器；直流/交流转换器，用于将直流母线输入的直流电转换为交流电并输入用电设备。

在一些实施例中，该光伏系统，还包括最大功率点跟踪协调控制器，用于：获取光伏组件的发电电压以及直流母线电压；在发电电压小于直流母线电压的情况下，控制直流/直流转换器进行最大功率点跟踪，使光伏组件以峰值功率将产生的发电电能输入直流/直流转换器；在发电电压不小于直流母线电压的情况下，控制交流/直流转换器进行最大功率点跟踪，使光伏组件以峰值功率将产生的发电电能输入直流/直流转换器。

在一些实施例中，用电设备为空调。

根据本公开实施例的另一个方面，提供了一种光伏系统的供电方法，包括：光伏组件将产生的发电电能输入直流/直流转换器；直流/直流转换器获取用电设备所需的用电功率，并在发电电能的峰值功率不小于用电功率的情况下，以用电功率为用电设备供电。

在一些实施例中，该供电方法还包括：在峰值功率小于用电功率的情况下，直流/直流转换器与供电网络共同为用电设备供电。

在一些实施例中，直流/直流转换器与供电网络共同为用电设备供电包括：直流/直流转换器将用电功率与峰值功率之差，作为供电网络的供电功率；直流/直流转换器指示供电网络输出供电功率为用电设备供电；直流/直流转换器输出峰值功率，与供电网络共同为用电设备供电。

在一些实施例中，在峰值功率小于用电功率的情况下，直流/直流转换器与供电网络共同为用电设备供电包括：在峰值功率为零的情况下，直流/直流转换器指示供电网络以用电功率为用电设备供电。

在一些实施例中，光伏组件的个数为多个，直流/直流转换器的个数为多个，光伏组件与直流/直流转换器之间一一对应。

在一些实施例中，该供电方法还包括：交流/直流转换器将供电网络的交流电转换为直流电，并将直流电输入直流母线；直流母线接收交流/直流转换器及直流/直流转换器输入的直流电并输入直流/交流转换器；直流/交流转换器将直流母线输入的直流电转换为交流电并输入用电设备。

在一些实施例中，该供电方法还包括：最大功率点跟踪协调控制器获取光伏组件的发电电压以及直流母线电压；在发电电压小于直流母线电压的情况下，最大功率点跟踪协调控制器控制直流/直流转换器进行最大功率点跟踪，使光伏组件以峰值功率将产生的发电电能输入直流/直流转换器；在发电电压不小于直流母线电压的情况下，最大功率点跟踪协调控制器控制交流/直流转换器进行最大功率点跟踪，使光伏组件以峰值功率将产生的发电电能输入直流/直流转换器。

在一些实施例中，用电设备为空调。

本公开能够将常规的用电设备系统光伏化，并提升光伏组件发电的利用率。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本公开一些实施例的光伏系统的结构示意图。

图2示出了本公开光伏系统的另一些实施例的结构示意图。

图3示出了本公开光伏系统的又一些实施例的结构示意图。

图4示出了本公开光伏系统的供电方法的一些实施例的流程示意图。

图5示出了本公开光伏系统的供电方法的一些实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。

发明人研究发现，光伏组件进行发电时，光伏组件在不同地域、不同地区发电产生的电压不同，光伏组件在相同地区的不同气候条件下产生的电压也会大幅波动，从而对光伏发电的利用率产生影响。有鉴于此，本公开提供了光伏系统及其供电方法，能够提高光伏发电的利用率。

首先结合图1描述本公开光伏系统的一些实施例。

图1示出了本公开一些实施例的光伏系统的结构示意图。如图1所示，光伏系统10包括：

光伏组件101，用于将产生的发电电能输入直流/直流转换器dc/dc102；

直流/直流转换器102，用于获取用电设备所需的用电功率，并在发电电能的峰值功率不小于用电功率的情况下，以用电功率为用电设备供电。

其中，用电设备具体可以为空调，光伏系统10具体可以为光伏空调系统。

在一些实施例中，光伏系统10还包括供电网络103，用于为用电设备供电；直流/直流转换器102还用于：在峰值功率小于用电功率的情况下，与供电网络103共同为用电设备供电。

例如，直流/直流转换器102可以用于：在峰值功率小于用电功率的情况下，首先将用电功率与峰值功率之差，作为供电网络103的供电功率。然后指示供电网络103输出供电功率为用电设备供电；最后输出峰值功率，与供电网络103共同为用电设备供电。本领域技术人员应理解，供电网络103可以提供单相输入电压或三相输入电压。

在一些实施例中，直流/直流转换器102用于：在发电峰值为零的情况下，指示供电网络103以用电功率为用电设备供电。

在一些实施例中，光伏系统10还包括：交流/直流转换器104，用于将供电网络103的交流电转换为直流电，并将直流电输入直流母线105；直流母线105，用于接收交流/直流转换器104及直流/直流转换器102输入的直流电并输入直流/交流转换器106；直流/交流转换器106，用于将直流母线105输入的直流电转换为交流电并输入用电设备。

下面以用电设备为空调为例介绍光伏系统10的工作过程。

光伏组件101实现光伏发电功能，通过光电效应将太阳能转换为电能。直流/直流转换器dc/dc102与空调建立通讯连接并为空调供电，保证空调的正常运转。

假设供电网络103的供电功率为p1，空调所需的用电功率为p2，光伏组件101的发电功率为p3。dc/dc主要工作在如下几种模式：

模式1：纯光伏供电模式。

由于光伏组件101产生的发电电能的峰值功率大于p2，此时dc/dc工作在限功率模式，根据空调所需的用电功率p2实时调整光伏组件101输入的发电功率p3，与空调所需的用电功率动态平衡。此时p1＝0，p2＝p3。

模式2：光伏电网供电模式。

由于光伏组件101产生的发电电能的峰值功率小于p2，即使dc/dc工作以最大功率运行，光伏组件101的发电功率仍无法使空调正常运行。因此，需要从供电网络103获取电能以使空调正常运行，供电网络103和光伏组件101共同提供的电能与空调运行耗能动态平衡。此时p1+p3＝p2，p1>0,0＜p3＜p2。

模式3：纯电网供电模式。

由于光伏组件101在受影阴遮挡等情况下不满足发电条件，dc/dc的输出功率为零。空调所需的用电功率完全由供电网络103提供。此时p3＝0，p1＝p2。

对于常规的用电设备而言，其系统内部的电能由交流/直流转换器104的交流侧向直流侧单向流动。有鉴于此，本实施例对光伏组件101的发电功率进行限制，以适配用电设备所需的用电功率，从而将常规的用电设备光伏化，提升了光伏组件101发电的利用率，并增强了使用用电设备的灵活性。

图2示出了本公开光伏系统的另一些实施例的结构示意图。如图2所示，光伏组件101的个数为多个，直流/直流转换器102的个数为多个，光伏组件101与直流/直流转换器101之间一一对应。

假设供电网络103的供电功率为p1，空调所需的用电功率为p2，单个光伏组件101的发电总功率为p3，n个光伏组件的发电总功率为p3*n。dc/dc主要工作在如下几种模式：

模式1：纯光伏供电模式。

由于光伏组件101产生的发电总电能的峰值功率大于p2，此时dc/dc工作在限功率模式，根据空调所需的用电功率p2实时调整光伏组件101输入的发电功率p3，与空调所需的用电功率动态平衡。此时p1＝0，p2＝p3*n。

模式2：光伏电网供电模式。

由于光伏组件101产生的发电电能的峰值功率小于p2，即使dc/dc工作以最大功率运行，光伏组件101的发电功率仍无法使空调正常运行。因此，需要从供电网络103获取电能以使空调正常运行，供电网络103和光伏组件101共同提供的电能与空调运行耗能动态平衡。此时p1+p3*n＝p2，p1>0,0＜p3*n＜p2。

模式3：纯电网供电模式。

由于光伏组件101在受影阴遮挡等情况下不满足发电条件，dc/dc的输出功率为零。空调所需的用电功率完全由供电网络103提供。此时p3＝0，p1＝p2。

本实施例采用多个光伏组件进行发电，能够为用电设备输入多路发电电能，从而完成对用电设备的光伏接入改造，适用于空调等用电设备具有较大装机容量的应用场景。

发明人进一步研究发现，直流/直流转换器102可以单独实现mppt(maximumpowerpointtracking，最大功率点跟踪)功能。将直流/直流转换器102置于光伏mppt汇流箱中，光伏mppt汇流箱可以汇集光伏组件101所产生的电能到直流母线105上，以便将直流母线上105的直流电转化成交流电并入供电网络。然而，光伏mppt汇流箱中的直流/直流转换器102通常采用升压boost结构，这样的拓扑结构限制了光伏mppt汇流箱在实现mppt功能时，要求光伏组件101输入的发电电压低于直流母线电压。也就是说，在光伏组件101输入的发电电压不低于直流母线电压时，无法对光伏组件101所产生的发电电能加以利用，因此降低了光伏发电的利用效率。另一方面，供电网络侧的交流/直流转换器104也可以单独实现mppt功能。然而，供电网络侧的交流/直流转换器104单独实现mppt功能时，要求光伏组件101输入的发电电压不低于直流母线电压。也就是说，在光伏组件101输入的发电电压低于直流母线电压时，无法对光伏组件101所产生的发电电能加以利用，因此降低了光伏发电的利用效率。

下面结合图3描述本公开光伏系统的又一些实施例，以解决上述问题。

图3示出了本公开光伏系统的又一些实施例的结构示意图。如图3所示，在图1对应的实施例基础上，本实施例中的光伏系统30还包括最大功率点跟踪协调控制器307，用于：获取光伏组件101的发电电压以及直流母线电压；在发电电压小于直流母线电压的情况下，控制直流/直流转换器102进行最大功率点跟踪，使光伏组件101以峰值功率将产生的发电电能输入直流/直流转换器102；在发电电压不小于直流母线电压的情况下，控制交流/直流转换器102进行最大功率点跟踪，使光伏组件101以峰值功率将产生的发电电能输入直流/直流转换器102。

具体来说，在光伏组件101的发电电压小于直流母线电压的情况下，mppt协调控制器307控制直流/直流转换器102实现mppt功能。在光伏组件101的发电电压不小于直流母线电压的情况下，mppt协调控制器307控制直流/直流转换器102将光伏组件101所产生的电能直接传输至直流母线105，由供电网络侧的交流/直流转换器104调整直流母线电压来实现mppt功能。

本实施例增设的mppt协调控制器能够实现双级mppt控制功能，即根据光伏组件的发电电压灵活调度mppt汇流箱中的直流/直流转换器或供电网络测的交流/直流转换器来实现mppt功能。根据光伏组件输入的发电电压灵活调整直流母线电压，能够使用电设备充分利用光伏组件所产生的电能，既不受到直流母线电压的限制，又不受到光伏组件所在地域、地区及气候条件的限制。因此，本实施例能够进一步提升光伏发电的利用率，适用于光伏mppt汇流箱与光伏空调协调配合的场景。

下面结合图4描述本公开光伏系统的供电方法的一些实施例。

图4示出了本公开光伏系统的供电方法的一些实施例的流程示意图。如图4所示，本实施例中光伏系统的供电方法包括步骤s401～步骤s406。

在步骤s401中，光伏组件将产生的发电电能输入直流/直流转换器。

在步骤s402中，直流/直流转换器获取用电设备所需的用电功率。

在一些实施例中，用电设备为空调。

在步骤s403中，直流/直流转换器判断发电电能的峰值功率与用电设备所需的用电功率之间的数量关系。

在峰值功率不小于用电功率的情况下，执行步骤s404。在步骤s404中，直流/直流转换器以用电功率为用电设备供电。

在峰值功率小于用电功率的情况下，执行步骤s405。在步骤s405中，直流/直流转换器与供电网络共同为用电设备供电。

在一些实施例中，直流/直流转换器首先将用电功率与峰值功率之差作为供电网络的供电功率，然后指示供电网络输出供电功率为用电设备供电，最后输出峰值功率，与供电网络共同为用电设备供电。直流/直流转换器与供电网络共同为用电设备供电时，交流/直流转换器将供电网络的交流电转换为直流电，并将直流电输入直流母线；直流母线接收交流/直流转换器及直流/直流转换器输入的直流电并输入直流/交流转换器；直流/交流转换器将直流母线输入的直流电转换为交流电并输入用电设备。

在一些实施例中，在峰值功率为零的情况下，直流/直流转换器指示供电网络以用电功率为用电设备供电。

对于常规的用电设备而言，其系统内部的电能由交流/直流转换器的交流侧向直流侧单向流动。有鉴于此，本实施例对光伏组件的发电功率进行限制，以适配用电设备所需的用电功率，从而将常规的用电设备光伏化，提升了光伏组件发电的利用率，并增强了使用用电设备的灵活性。

在一些实施例中，光伏组件的个数为多个，直流/直流转换器的个数为多个，光伏组件与直流/直流转换器之间一一对应。

本实施例采用多个光伏组件进行发电，能够为用电设备输入多路发电电能，从而完成对用电设备的光伏接入改造，适用于空调等用电设备具有较大装机容量的应用场景。

下面结合图5描述本公开光伏系统的供电方法的一些实施例。

图5示出了本公开光伏系统的供电方法的一些实施例的流程示意图。如图5所示，本实施例中光伏系统的供电方法包括步骤s501～步骤s504。

在步骤s501中，最大功率点跟踪协调控制器获取光伏组件的发电电压以及直流母线电压。

在步骤s502中，最大功率点跟踪协调控制器判断发电电压与直流母线电压之间的数量关系。

在发电电压小于直流母线电压的情况下，执行步骤s503。在步骤s503中，最大功率点跟踪协调控制器控制直流/直流转换器进行最大功率点跟踪，使光伏组件以峰值功率将产生的发电电能输入直流/直流转换器；

在发电电压不小于直流母线电压的情况下，执行步骤s504。在步骤s504中，最大功率点跟踪协调控制器控制交流/直流转换器进行最大功率点跟踪，使光伏组件以峰值功率将产生的发电电能输入直流/直流转换器。

本实施例增设的mppt协调控制器能够实现双级mppt控制功能，即根据光伏组件的发电电压灵活调度mppt汇流箱中的直流/直流转换器或供电网络测的交流/直流转换器来实现mppt功能。根据光伏组件输入的发电电压灵活调整直流母线电压，能够使用电设备充分利用光伏组件所产生的电能，既不受到直流母线电压的限制，又不受到光伏组件所在地域、地区及气候条件的限制。因此，本实施例能够进一步提升光伏发电的利用率，适用于光伏mppt汇流箱与光伏空调协调配合的场景。

本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本公开的较佳实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。