专利名称：并离网两用风光互补发电系统供电方法
技术领域：
本发明涉及风机和光伏发电技术，尤其涉及一种并离网两用的小型风光互补发电系统的供电方法。
背景技术：
随着国民经济的飞速发展，人民生活水平不断提高，对电网供电可靠性的要求越来越高。我国农村地域广阔，农村地区供电半径长，供电可靠性差，户用风光互补发电系统可有效提高用户供电可靠性。
目前已有的户用风光互补发电系统，对负荷供电只能单独由风光互补发电装置或主网单独供电，即在风光发电充足时，由风光互补发电装置为负荷供电；当风光互补发电装置发电无法满足负荷需求时，切换到主网为负荷供电。户用风光互补发电装置的容量有限，当用户暂时的负荷增加超过其容量，已有系统只能将负荷切换到主网供电，风光互补发电装置的发电就浪费掉，没有得到很好的应用。另一方面，目前的风光互补发电装置多采用价格低的铅酸电池作为风光发电与负荷的平衡，而深度充放电对铅酸电池的寿命有严重的影响。已有系统只有在风光互补发电装置电力供应不足，电池放电结束后，切换到主网，电池进行深度充放电，电池的寿命减少迅速，降低了系统的使用寿命。中国专利201120122458.6 :—种联网型风光互补新农村供电装置，设计了一种风光互补供电装置，在蓄电池电量充足时由风光互补发电装置为负荷供电，当蓄电池耗尽欠压时将，切换主网为负荷供电。这种方式蓄电池工作在深度充放电循环，减少了蓄电池的寿命，一旦蓄电池无法工作，系统也就无法运行。
发明内容
发明目的为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种具有高供电可靠性、高电能质量的并离网两用用风光互补发电系统的供电方法，相比现有的单独供电方法，其能够有效提高风光互补发电系统的使用寿命、并高效利用清洁能源。技术方案为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为并离网两用风光互补发电系统供电方法，所述并离网两用风光互补发电系统包括光伏组件、风机、风光互补控制器、逆变器、蓄电池、负载和卸荷箱；风光互补控制器将光伏组件和风机获得的电能转为直流电接入直流母线；蓄电池接在直流母线上；逆变器接在直流母线上，将其获得的直流电转换为交流电；该供电方法包括如下步骤( I)光伏组件和风机获得发电电能，逆变器获取包括主网电压和主网频率在内的主网供电信息，系统获取发电功率和负载信息；(2)根据主网电压和主网频率，判断系统运行方法；(3)若步骤(2)中主网电压和主网频率正常，则判断系统采用并网运行方法，包括如下步骤(3_1)判断发电功率是否大于负荷需求；
(3-2)若步骤(3-1)的判断结果为是，则判断蓄电池是否为满电状态；(3-3)若步骤(3-2)的判断结果为否，则发电电能独立供应负载，多余电能供应蓄电池充电；(3-4)若步骤(3-2)的判断结果为是，则发电电能独立供应负载，多余电能送入主网或通过卸荷箱卸荷；避免蓄电池深度充放电；(3-5)若步骤(3-1)的判断结果为否，则判断蓄电池荷电状态(SOC)是否高于最低值；(3-6)若步骤(3-5)的判断结果为是，则发电电能和蓄电池同时供应负载；(3-7)若步骤(3-5)的判断结果为否，则发电电能和主网同时供应负载，避免蓄电池深度充放电；
(4)若步骤(2)中主网电压和主网频率异常或失电，则判断系统采用离网运行方法，包括如下步骤(4_1)判断发电功率是否大于负荷需求；(4-2)若步骤(4-1)的判断结果为是，则判断蓄电池是否为满电状态；(4-3)若步骤(4-2)的判断结果为否，则发电电能独立供应负载，多余电能供应蓄电池充电；(4-4)若步骤(4-2)的判断结果为是，则发电电能独立供应负载，多余电能通过卸荷箱卸荷，避免蓄电池深度充放电；(4-5)若步骤(4-1)的判断结果为否，则发电电能和蓄电池同时供应负载。一般来说，若系统采用并网运行方法，逆变器输出电压跟随主网电压，工作在P-Q模式；若系统采用离网运行方法，逆变器作为独立电压源，工作在V-F模式。一般来说，所述直流母线为48V直流母线，即系统采用48V直流侧能量汇集。优选地，所述风光互补控制器具有最大功率点跟踪(MPPT)模块；保证光伏组件的最大功率输出，提高发电效率。优选的，所述风光互补控制器具有直流过压保护、过流保护、短路保护模块；当发生过压等情况，系统功率无法平衡，启动卸荷箱卸荷。优选的，所述步骤(3-5)中，最低值为蓄电池荷电状态的60%，避免蓄电池深度充放电。优选的，所述步骤(3-7)中，发电电能和主网同时供应负载，并供应蓄电池充电。有益效果本发明提供的并离两用风光互补发电系统供电方法，解决了农村用户无电、供电可靠性差等问题；充分利用清洁可再生能源，并且避免了清洁可再生能源的浪费；在保障了用户的供电可靠性的同时，减少了系统自身寿命的损耗，增加了系统的使用寿命O
图I为本发明系统的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图I所示为一种并离网两用风光互补发电系统包括光伏组件、风机、风光互补控制器、逆变器、蓄电池、负载和卸荷箱；风光互补控制器将光伏组件和风机获得的电能转为直流电接入直流母线，并通过MPPT方法使光伏组件输出维持在最大功率点；风光互补控制器的直流输出端与铅酸蓄电池并联接入48V直流母线；逆变器接在直流母线上，将其获得的直流电转换为交流电。工作时，逆变器实时检测主网电压和主网频率，在主网电压和主网频率正常时，逆变器工作在P-Q模式，逆变器跟随主网的主网电压和主网频率；优先使用风机和光伏发电供给负载，具体为
I)当风机和光伏组件发电不足，蓄电池SOC大于60%时，由风机、光伏组件和蓄电池一同为负荷供电；2)当风机和光伏组件发电不足，蓄电池SOC小于60%时，由风机、光伏组件和主网一同为负荷供电、为蓄电池充电，避免蓄电池的深度充放电循环，延长蓄电池的使用寿命；3)当风机和光伏组件发电充足、大于负荷需求时，蓄电池没有充满的话，优先为蓄电池充满电，在蓄电池充满电后多余电能可以送入主网，也可以通过卸荷箱卸荷。逆变器所接主网的主网电压和主网频率异常或失电，主网断开连接，逆变器转为V-F工作模式。逆变器提供标准的正弦波电压，维持系统的电压和频率。系统离网运行，发电功率大于负荷功率时，为蓄电池充电；风光发电功率小于负荷功率时，蓄电池放电，维持系统的功率平衡。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.并离网两用风光互补发电系统供电方法，其特征在于所述并离网两用风光互补发电系统包括光伏组件、风机、风光互补控制器、逆变器、蓄电池、负载和卸荷箱；风光互补控制器将光伏组件和风机获得的电能转为直流电接入直流母线；蓄电池接在直流母线上；逆变器接在直流母线上，将其获得的直流电转换为交流电；该供电方法包括如下步骤 (1)光伏组件和风机获得发电电能，逆变器获取包括主网电压和主网频率在内的主网供电信息，系统获取发电功率和负载信息； (2)根据主网电压和主网频率，判断系统运行方法； (3)若步骤(2)中主网电压和主网频率正常，则判断系统采用并网运行方法，包括如下步骤 (3_1)判断发电功率是否大于负荷需求； (3-2)若步骤(3-1)的判断结果为是，则判断蓄电池是否为满电状态； (3-3)若步骤(3-2)的判断结果为否，则发电电能独立供应负载，多余电能供应蓄电池充电； (3-4)若步骤(3-2)的判断结果为是，则发电电能独立供应负载，多余电能送入主网或通过卸荷箱卸荷； (3-5)若步骤(3-1)的判断结果为否，则判断蓄电池荷电状态是否高于最低值； (3-6)若步骤(3-5)的判断结果为是，则发电电能和蓄电池同时供应负载； (3-7)若步骤(3-5)的判断结果为否，则发电电能和主网同时供应负载； (4)若步骤(2)中主网电压和主网频率异常或失电，则判断系统采用离网运行方法，包括如下步骤 (4_1)判断发电功率是否大于负荷需求； (4-2)若步骤(4-1)的判断结果为是，则判断蓄电池是否为满电状态； (4-3)若步骤(4-2)的判断结果为否，则发电电能独立供应负载，多余电能供应蓄电池充电； (4-4)若步骤(4-2)的判断结果为是，则发电电能独立供应负载，多余电能通过卸荷箱卸荷； (4-5)若步骤(4-1)的判断结果为否，则发电电能和蓄电池同时供应负载。
2.根据权利要求I所述的并离网两用风光互补发电系统供电方法，其特征在于若系统采用并网运行方法，逆变器输出电压跟随主网电压，工作在P-Q模式；若系统采用离网运行方法，逆变器作为独立电压源，工作在V-F模式。
3.根据权利要求I所述的并离网两用风光互补发电系统供电方法，其特征在于所述直流母线为48V直流母线。
4.根据权利要求I所述的并离网两用风光互补发电系统供电方法，其特征在于所述风光互补控制器具有最大功率点跟踪1 块。
5.根据权利要求I所述的并离网两用风光互补发电系统供电方法，其特征在于所述风光互补控制器具有直流过压保护、过流保护、短路保护模块。
6.根据权利要求I所述的并离网两用风光互补发电系统供电方法，其特征在于所述步骤(3-5)中，最低值为蓄电池荷电状态的60%。
7.根据权利要求I所述的并离网两用风光互补发电系统供电方法，其特征在于所述步骤(3-7)中，发电电能和主网同时供应负载，并供应蓄电池充电。
全文摘要
本发明公开了一种并离网两用风光互补发电系统供电方法，所述并离网两用风光互补发电系统包括光伏组件、风机、风光互补控制器、逆变器、蓄电池、负载和卸荷箱；风光互补控制器将光伏组件和风机获得的电能转为直流电接入直流母线；蓄电池接在直流母线上；逆变器接在直流母线上，将其获得的直流电转换为交流电；其根据主网状态和蓄电池电量调整系统的运行方法。本发明提供的并离两用风光互补发电系统供电方法，解决了农村用户无电、供电可靠性差等问题；充分利用清洁可再生能源，并且避免了清洁可再生能源的浪费；在保障了用户的供电可靠性的同时，减少了系统自身寿命的损耗，增加了系统的使用寿命。
文档编号H02J7/35GK102710005SQ20121018101
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月4日 优先权日2012年6月4日
发明者侯明国, 唐斐, 孙国城, 汪鹤, 沈浩东, 谢虎, 赵景涛, 陈娜, 韩先鹤, 鲁文 申请人:国电南瑞科技股份有限公司