一种智能型光伏并离网一体储能逆变器及其控制方法与流程

本发明涉及光伏储能发电技术领域，特别涉及一种智能型光伏并离网一体储能逆变器及其控制方法。

背景技术：

在传统的太阳能光伏发电领域中，有独立离网运行、并网运行和并离网储能运行三种方式。

独立离网运行的光伏系统通常由太阳能光伏组件、光伏控制器、离网逆变器、蓄电池组等组成。离网运行系统需配置大容量蓄电池，系统成本高，并且蓄电池的重复充放电的折旧与损耗不可避免。

并网运行的光伏系统无需蓄电池，通常由太阳能光伏组件、并网逆变器、公共电网组成。该光伏系统的输出与公共电网直接连接并网运行，原理是将太阳能光伏组件发出的直流电转换成与公共电网同频、同相和相同电压幅值的交流电。但该系统普遍存在的难点有：太阳能只能白天发电，晚上无法发电；太阳能发电的间歇性，发电功率受天气影响；当电网故障时，并网逆变器停止工作，造成太阳能的能量浪费及用电负载无法使用；对于有并网功率限制的地区，如果当太阳能发电的功率大于本地负载的功率时，富余的太阳能能量白白浪费掉。

并离网储能运行的光伏系统通常由太阳能光伏组件、并离网逆变器、蓄电池、公共电网组成。该太阳能光伏发电系统的工作方式为光伏能量将优先提供给负载，当光伏不能满足负载需求时，电池开始放电，当光伏完全满足负载需求时，多余的电量将被存储到电池中，如果没有电池或电池已经充满的情况下，多余的电量将并入电网；当电网断电时，自动切换到离网模式为负载供电。但这工作模式比较单一，难以实现智能化，满足不了用户多元化的需求，无法实现削峰填谷，电网支撑等功能。因此，发明一种智能型光伏并离网一体储能逆变器及其控制方法来解决上述问题很有必要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种智能型光伏并离网一体储能逆变器及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智能型光伏并离网一体储能逆变器，包括光伏板、蓄电池、市电和三种工作模式，还包括：

mppt模块，是用于控制光伏板所产生的能量的输入及最大功率点跟踪；

dc/ac变换器，是用于将mppt模块和蓄电池处理后的直流电变换成负载所需的交流电及并网；

并网/离网转换模块，是用于控制并网工作运行或者离网工作运行；

三种所述工作模式设置为电池优先模式、市电优先模式和削峰填谷模式。

优选的，还包括用于信号采集及控制mppt模块、dc/ac变换器和并网/离网转换模块工作状态的dsp数字处理器模块，并且所述dsp数字处理器模块电连接有显示/对外通讯模块。

优选的，所述dc/ac变换器为带工频变压器的dc/ac变换器。

优选的，所述电池优先模式、市电优先模式和削峰填谷模式根据用户实际需要通过面板选择不同的工作模式。

优选的，所述dc/ac变换器与并网/离网转换模块通过电线电交互连接，所述并网/离网转换模块与市电通过电线电交互连接。

优选的，所述蓄电池与mppt模块和dc/ac变换器形成的电路通过电线电交互连接。

优选的，所述市电设置成220v交流电。

一种智能型光伏并离网一体储能逆变器的控制方法，包括以下步骤：

一).当在高电价的地区使用时，用户可设置工作模块为电池优先模式，此时的工作方式为：

a.当光伏板所产生的光伏能量充足时，光伏能量经mppt模块控制后一部分能量经dc/ac变换器变换后给负载供电，多余的能量给蓄电池充电，当蓄电池充满电后，最后多余的光伏能量卖电给市电电网；

b.当光伏板所产生的光伏能量不足时，由光伏能量和电池能量一起经dc/ac变换器变换后为负载供电；

c.当光伏没有发电能量且蓄电池没电时，市电才为负载供电；

二).当在经常停电的地区使用时，当市电电网停电时，作为备用电源使用时，用户可设置工作模块为市电优先模式，此时的工作方式为：

d.当光伏板所产生的光伏能量充足时，光伏能量经mppt模块控制后一部分能量经dc/ac变换器变换后给负载供电，多余的能量给蓄电池充电，当蓄电池充满电后，最后多余的光伏能量卖电给电网；

e.当光伏板所产生的光伏能量不足时，光伏能量经dc/ac变换器变换后与市电能量一起为负载供电；

f.当光伏板所产生的光伏能量不足且市电断电时，系统切换到离网工作模式，由光伏能量和蓄电池能量一起经dc/ac变换器变换后为负载供电；

三).当在峰谷差电价差距很大的地区使用时，用户可设置工作模块为削峰填谷模式，此时的工作方式为：

g.在用电低谷时段，当光伏板所产生的光伏能量充足时，光伏能量经mppt模块控制后先给蓄电池充电，负载由市电供电，当蓄电池充满电后，多余的光伏能量经dc/ac变换器变换后给负载供电，最后剩余的再卖电给电网；

h.在用电低谷时段，当光伏板所产生的光伏能量不足时，光伏能量经mppt模块控制后给蓄电池充电，市电经dc/ac变换器整流后也给电池充电，负载由市电供电；

i.在用电高峰时段，当光伏板所产生的光伏能量充足时，光伏能量经mppt模块控制后全部经dc/ac变换器变换全功率输出，先满足负载使用，多余的卖电给电网；

j.在用电高峰时段，当光伏板所产生的光伏能量不足时，光伏能量经mppt模块控制后与蓄电池一起经dc/ac变换器变换全功率输出，先满足负载使用，多余的卖电给电网；

k.在用电高峰时段，当光伏板所产生的光伏没有发电能量时，蓄电池经dc/ac变换器变换全功率输出，先满足负载使用，多余的卖电给电网。

本发明的技术效果和优点：

1、本发明提供的一种智能型光伏并离网一体储能逆变器及其控制方法，具有市电优先模式、电池优先模式和削峰填谷模式的多种工作模式的选择，以达到光伏发电的自发自用、余额上网、削峰填谷、电网支撑和后备电源等功能，并且具有蓄电池充放电次数少和使用寿命较长，不管工作在哪种工作模式都不会浪费光伏能量的效果；

2、本发明通过在高电价地区选择电池优先模式，优先使用光伏能量，市电只是在光伏能量及蓄电池都不够时，再作为最后的补充供电，进而可充分利用光伏能量，大大减少用电费用；

3、本发明通过在经常停电的地区选择市电优先模式，优先使用光伏能量，当光伏能量不够时，市电补充供电，当市电断电时，蓄电池再作为最后的补充供电，这种方法可充分利用光伏能量，大大减少蓄电池的充电次数，最大限度提高蓄电池的使用寿命；

4、本发明通过在峰谷差电价差距很大的地区选择削峰填谷模式，逆变器将工作于在满足本地负载的使用前提下，优先上网卖电，在用电低谷时段时，优先给蓄电池充电，将光伏能量存储起来，并且根据设置好的用电峰谷时间段进行削峰填谷，减轻电网压力，赚取峰谷的电价差，差价越大的地区相应的收益越高。

附图说明

图1为本发明的系统框架图。

图2为本发明的电路原理简图。

图3为本发明的光伏能量充足时工作流程图。

图4为本发明中工作于电池优先模式的光伏能量不足时工作流程图。

图5为本发明中工作于电池优先模式的光伏能量不足且蓄电池没电时工作流程图。

图6为本发明中工作于市电优先模式的光伏能量不足时工作流程图。

图7为本发明中光伏能量不足且市电断电时工作流程图。

图8为本发明中工作于削峰填谷模式，在用电低谷时段光伏能量充足时工作流程图。

图9为本发明中工作于削峰填谷模式，在用电低谷时段光伏能量不足时工作流程图。

图10为本发明中工作于削峰填谷模式，在用电高峰时段光伏能量充足时工作流程图。

图11为本发明中工作于削峰填谷模式，在用电高峰时段光伏能量不足时工作流程图。

图12为本发明中工作于削峰填谷模式，在用电高峰时段光伏没有发电能量工作流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明提供了如图1至图12所示的一种智能型光伏并离网一体储能逆变器，包括光伏板、蓄电池、220v交流电的市电和三种工作模式，还包括：

mppt模块，是用于控制光伏板所产生的能量的输入及最大功率点跟踪；

dc/ac变换器，是用于将mppt模块和蓄电池处理后的直流电变换成负载所需的交流电及并网，进一步的，所述dc/ac变换器为带工频变压器的dc/ac变换器；

并网/离网转换模块，是用于控制并网工作运行或者离网工作运行；

三种所述工作模式设置为电池优先模式、市电优先模式和削峰填谷模式。

还包括用于信号采集及控制mppt模块、dc/ac变换器和并网/离网转换模块工作状态的dsp数字处理器模块，并且所述dsp数字处理器模块电连接有显示/对外通讯模块。

所述电池优先模式、市电优先模式和削峰填谷模式根据用户实际需要通过面板选择不同的工作模式。

所述dc/ac变换器与并网/离网转换模块通过电线电交互连接，所述并网/离网转换模块与市电通过电线电交互连接，所述蓄电池与mppt模块和dc/ac变换器形成的电路通过电线电交互连接。

通过上述的设置，具有市电优先模式、电池优先模式和削峰填谷模式的多种工作模式的选择，以达到光伏发电的自发自用、余额上网、削峰填谷、电网支撑和后备电源等功能，并且具有蓄电池充放电次数少和使用寿命较长，不管工作在哪种工作模式都不会浪费光伏能量的效果。

实施例2

一种智能型光伏并离网一体储能逆变器的控制方法，包括以下步骤：

一).当在高电价的地区使用时，用户可设置工作模块为电池优先模式，此时的工作方式为：

a.当光伏板所产生的光伏能量充足时，光伏能量经mppt模块控制后一部分能量经dc/ac变换器变换后给负载供电，多余的能量给蓄电池充电，当蓄电池充满电后，最后多余的光伏能量卖电给市电电网(参照图3)；

b.当光伏板所产生的光伏能量不足时，由光伏能量和电池能量一起经dc/ac变换器变换后为负载供电(参照图4)；

c.当光伏没有发电能量且蓄电池没电时，市电才为负载供电(参照图5)；

通过上述的设置，优先使用光伏能量，市电只是在光伏能量及蓄电池都不够时，再作为最后的补充供电，进而可充分利用光伏能量，大大减少用电费用；

二).当在经常停电的地区使用时，当市电电网停电时，作为备用电源使用时，用户可设置工作模块为市电优先模式，此时的工作方式为：

d.当光伏板所产生的光伏能量充足时，光伏能量经mppt模块控制后一部分能量经dc/ac变换器变换后给负载供电，多余的能量给蓄电池充电，当蓄电池充满电后，最后多余的光伏能量卖电给电网(参照图3)；

e.当光伏板所产生的光伏能量不足时，光伏能量经dc/ac变换器变换后与市电能量一起为负载供电(参照图6)；

f.当光伏板所产生的光伏能量不足且市电断电时，系统切换到离网工作模式，由光伏能量和蓄电池能量一起经dc/ac变换器变换后为负载供电(参照图7)；

通过上述的设置，优先使用光伏能量，当光伏能量不够时，市电补充供电，当市电断电时，蓄电池再作为最后的补充供电，这种方法可充分利用光伏能量，大大减少蓄电池的充电次数，最大限度提高蓄电池的使用寿命；

三).当在峰谷差电价差距很大的地区时，用户可设置工作模块为削峰填谷模式，此时的工作方式为：

g.在用电低谷时段，当光伏板所产生的光伏能量充足时，光伏能量经mppt模块控制后先给蓄电池充电，负载由市电供电，当蓄电池充满电后，多余的光伏能量经dc/ac变换器变换后给负载供电，最后剩余的再卖电给电网(参照图8)；

h.在用电低谷时段，当光伏板所产生的光伏能量不足时，光伏能量经mppt模块控制后给蓄电池充电，市电经dc/ac变换器整流后也给电池充电，负载由市电供电(参照图9)；

i.在用电高峰时段，当光伏板所产生的光伏能量充足，光伏能量经mppt模块控制后全部经dc/ac变换器变换全功率输出，先满足负载使用，多余的卖电给电网(参照图10)；

j.在用电高峰时段，当光伏板所产生的光伏能量不足，光伏能量经mppt模块控制后与蓄电池一起经dc/ac变换器变换全功率输出，先满足负载使用，多余的卖电给电网(参照图11)；

k.在用电高峰时段，当光伏板所产生的光伏没有发电能量时，蓄电池经dc/ac变换器变换全功率输出，先满足负载使用，多余的卖电给电网(参照图12)；

通过上述的设置，逆变器将工作于在满足本地负载的使用前提下，优先上网卖电，在用电低谷时段时，优先给蓄电池充电，将光伏能量存储起来，并且根据设置好的用电峰谷时间段进行削峰填谷，减轻电网压力，赚取峰谷的电价差，差价越大的地区相应的收益越高。

更为具体的，本发明的mppt模块、并网/离网转换模块、dc/ac变换器、蓄电池、dsp数字处理器模块和显示/对外通讯模块均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。