多功能智能户用光伏发电控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多功能智能户用光伏发电控制系统。
【背景技术】
[0002]随着全球经济的迅速发展和人口的不断增加，以石油、天然气和煤炭等为主的化石能源正逐步消耗，能源危机成为世界各国共同面临的课题。与此同时，化石能源造成的环境污染和生态平衡等一系列问题也成为制约社会经济发展甚至威胁人类生存的严重障碍。新能源应用正成为全球的热点。
[0003]太阳能资源是最丰富的可再生能源之一，它分布广泛、可再生、不污染环境，是国际上公认的理想替代能源。光伏发电是太阳能直接应用的一种形式。作为一种环境友好并能有效提高生活标准的新型发电方式，光伏发电技术正在全球范围内逐步得到应用。我国大型地面电站和分布式发电技术应运而起，由于地面电站需要占用大量土地，在西部地区可以充分利用沙漠、荒滩、戈壁等非耕地进行建设，而在人口密集区和耕地紧张的地区如东部等地区，国家大力提倡的是光伏分布式发电系统。
[0004]分布式发电系统由光伏组件及支架、逆变器、电能计量及负荷开关等组成，若要求能实现离网运行，还需要配置储能设备和储能电池。逆变器是将光伏组件发出的直流电能变成符合电网要求的交流电，供电网或用户消纳，系统的关键设备和核心设备就是逆变器。
[0005]目前能够应用到分布式储能发电系统的光伏储能逆变器已经具备的功能有:
1、能对光伏输入实现MPPT对蓄电池充电或并/离网运行；
2、根据手动设置可以实现电网对蓄电池变流充电储能；
3、在蓄电池管理方面对单体的电压、电流、温度和绝缘强度的检测和热管理、均衡管理、充放电管理、故障报警。
[0006]从上述描述可以看出，现有设备普遍存在如下不足的共性问题:
1、现有设备各部分实现的功能独立并无互补联系；也不能根据电网电压、蓄电池电量和光伏输入功率参数对蓄电池充放电动态调节；
2、现有设备在多台并网运行时没有一套监控系统来对电网和各并网逆变器统一监控协调管理，使同一变压器低压侧并网逆变器接入较多时，电网的电能参数质量下降，整个区域供电系统可靠性会降低；
3、现有设备在并/离网状态转换时过渡不平滑，不能对离网供电区域负荷、光伏输入功率、蓄电池储电量几个因素来控制和调节非关键负荷的运行。
[0007]同时经过用户试用运营还发现，系统运营维护及控制策略方面存在急需优化的前瞻性技术问题:
4、户用系统维护需求
分布式小型屋顶光伏系统主要安装在业主屋顶，单相或三相低压并网接入，安装组件容量普遍低于6KWp。由于这部分业主对光伏电站知识的缺乏和组件安装在屋顶的原因，业主维护难度增大，而委托专业公司运维使成本增加又影响收益，因此严重影响投资积极性。业主希望的户用小系统是免维护的智能光伏发电系统；
5、储能系统的集中控制及如何提高整体效率的问题
当前，电力储能主要为铅酸电池，包括免维护电池和胶体电池在内的铅酸蓄电池由于受其体积大、重量重、维护成本高、有污染、不环保等因素的影响，不能大规模应用；另外由于铅酸电池不能大倍率充放电，不能与光伏输入控制接口做到协调和消纳或出力，且铅酸电池的充放电效率低，经过蓄电池储能后再逆变的电能效率低下，导致整个系统的效率降低；
6、电网运行安全和业主供电可靠性要求的矛盾问题
为保证电网的安全，不允许分布式发电系统孤岛运行，因此当电网停电后，光伏发电系统需要在极短时间内与脱离电网，否则电网带电带来安全隐患，这是电网接入规范不允许的；但当很多小型分布式发电系统接入后，孤岛运行的概率增加很多，使供电可靠性降低，因此系统必须在这时与电网解列并形成具有可视断开点，而单台小型逆变器的辨识能力很难满足要求；同时，当电网停电系统转入后，容易出现并-离网运行状态切换时供电参数过渡不平滑，对业主电器形成冲击，当业主用电负荷较大时，可能冲击导致系统保护，使关键设备停电。
[0008]上述问题是目前光伏行业存在的一个普遍问题，随着分布式发电的推进和国家电网对接入网的光伏设备的运营指标的考核，问题将会越来越突出，因此展开研发，符合产业前瞻性技术、共性关键技术的研宄要求，寻求一种新型的多功能智能户用光伏发电控制系统尤为重要。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于克服上述不足，提供一种能够实现自动运行并离主电网，完成局域电网内用户用电智能优化调节的多功能智能户用光伏发电控制系统。
[0010]本发明的目的是这样实现的:
一种多功能智能户用光伏发电控制系统，它包括集中监控系统以及多个新型逆变器，集中监控系统包括人机交换模块以及集中专家数据库，新型逆变器包括最大功率点跟踪模块、直流交流转换模块、电荷控制模块、电池管理系统模块以及本地专家库模块，新型逆变器的直流输入端连接PV组件的输出电缆，新型逆变器从直流输入端输入的直流电分为两路，一路依次经过最大功率点跟踪模块的调整以及直流交流转换模块的逆变后输出交流电，其中最大功率点跟踪模块与直流交流转换模块之间形成一个直流输出端，直流交流转换模块后方形成一个交流端，另一路依次经过电荷控制模块以及电池管理系统模块后回至直流输出端，其中电池管理系统模块还与外置的蓄电池连接，交流端处向外分出一根局域电网连接线以及三根负载连接线，多个新型逆变器的局域电网连接线引出后连接形成局域电网，三根负载连接线上均设置有负荷控制开关，局域电网并入主电网，局域电网与主电网连接处设置主电网开关，主电网在局域电网的入户端设置一个多功能电表，多功能电表上引出数据总线，数据总线上并联分出多路数据支线，多路数据支线分别与集中监控系统的集中专家数据库以及多个新型逆变器的本地专家库模块的相应的端口连接。
[0011]三根负载连接线分别连接外置的关键负载、一般负载和次要负载。
[0012]与现有技术相比，本发明的有益效果是: 本发明多功能智能户用光伏发电控制系统具有能够实现自动运行并离主电网，完成局域电网内用户用电智能优化调节的优点。
【附图说明】
[0013]图1为本发明多功能智能户用光伏发电控制系统的结构示意图。
[0014]图2为图1中新型逆变器的结构示意图。
[0015]其中:
集中监控系统1、人机交换模块1.1、集中专家数据库1.2
新型逆变器2、最大功率点跟踪模块2.1、直流交流转换模块2.2、电荷控制模块2.3、电池管理系统模块2.4、本地专家库模块2.5、负荷控制开关2.6 PV组件3 蓄电池4 局域电网5 主电网6 主电网开关7 多功能电表8 数据总线9。
【具体实施方式】
[0016]参见图1~图2，本发明涉及的一种多功能智能户用光伏发电控制系统，它包括集中监控系统I以及多个新型逆变器2，集中监控系统I包括人机交换模块1.1以及集中专家数据库1.2，新型逆变器2包括最大功率点跟踪模块(DC/DC MPPT) 2.1、直流交流转换模块(DC/DC)2.2、电荷控制模块(DC/DC Charge)2.3、电池管理系统模块(BATTER BMS)2.4以及本地专家库模块(LaCaleXpertS)2.5，新型逆变器2的直流输入端连接PV组件3的输出电缆，PV组件3分布式布置于屋顶上。
[0017]新型逆变器2从直流输入端输入的直流电分为两路，一路依次经过最大功率点跟踪模块2.1的调整以及直流交流转换模块2.2的逆变后输出交流电，其中最大功率点跟踪模块2.1与直流交流转换模块2.2之间形成一个直流输出端，直流交流转换模块2.2后方形成一个交流端，另一路依次经过电荷控制模块2.3以及电池管理系统模块2.4后回至直流输出端，其中电池管理系统模块2.4还与外置的蓄电池4连接。交流端处向外分出一根局域电网连接线以及三根负载连接线，多个新型逆变器2的局域电网连接线引出后连接形成局域电网5，三根负载连接线上均设置有负荷控制开关2.6，三根负载连接线分别连接外置的关键负载(The