用于离网型通信基站的光柴储混合供电系统及控制方法与流程

本发明涉及混合供电领域，尤其涉及用于离网型通信基站的光柴储混合供电系统及控制方法。

背景技术：

随着通信事业的迅猛发展，国内外偏远、无电地区对移动通信的需求与日剧增，对通信基站的覆盖率提出了更高要求，而通信基站供电系统接入市电成本较高，频繁使用柴油机不仅燃油成本高，还会加剧环境污染。针对上述情况，现有的解决方案是在原有通信基站供电系统中加入可再生能源系统，如太阳能供电系统，而且为提高系统运行可靠性，还加入了电池储能系统。以上结合柴油机、光伏、储能的混合能源供电系统在通信基站的应用已成为发展趋势，受到世界各国的广泛关注与重视。

然而现有离网型通信基站的光柴储供电系统由于光伏、储能容量设计不合理，导致柴油机使用时间较长，系统全生命周期度电成本并未得到有效改善，且对环境污染严重。因此此类市场急需一种容量配置合理的光柴储混合供电系统及控制方法。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种用于离网型通信基站且容量配置合理的光柴储混合供电系统及控制方法。

实现本发明目的的技术方案是：一种用于离网型通信基站的光柴储混合供电系统，具有负载；还包括用于向负载供电的电源设备以及与各个电源设备通信连接并用于控制电源设备运行的本地控制器；

更优地，所述电源设备包括至少1个用于发电的光伏阵列；用于储能和向负载供电的电池系统；用于协调光伏阵列、电池系统以及负载工作的mppt控制器；至少1个用于发电的柴油发电机以及在每个柴油发电机配备的ac/dc整流器；所述柴油发电机通过ac/dc整流器与电池系统和负载连接；所述电池系统还通过dc/dc转换器向柴油发电机中的启动电路提供电源。

更优地，所述光伏阵列设计配置的光伏容量满足负载24小时备电需求。

更优地，所述光伏容量＝(负载功率*24小时)/光伏满发小时数/光伏效率*冗余系数。

更优地，所述电池系统设计配置的电池容量满足除光伏功率大于负载功率运行时间外的系统备电需求。

更优地，所述电池容量＝负载功率*(24-光伏功率大于负载功率的运行时间)/放电深度。

更优地，所述柴油发电机设计配置的功率满足负载运行。

一种用于离网型通信基站的光柴储混合供电控制方法，包括以下步骤：

步骤1：判断光柴储混合供电系统中的是否光伏功率＞负载功率，若是则进步骤2，否则进步骤5；

步骤2：光伏功率＞负载功率，光伏功率满足负载运行后，多余的功率用于给电池系统(220)中的电池进行充电；

步骤3：判断步骤2中电池系统(220)的电池是否充满，若是则结束，开始进入下一轮循环，若否则进步骤4；

步骤4：光伏阵列禁止给电池系统中的电池充电，满足负载后限功率运行，控制结束；

步骤5：判断电池系统中的电池电量是否达到下限，若是则进步骤6，若否则直接控制电池系统中的电池给负载供电，控制结束；

步骤6：启动柴油发电机，并判断负载功率是否＜柴油发电机最小限制功率，若是则进入步骤7，若否则柴油发电机满足负载功率运行；

步骤7：柴油发电机以最小限制功率运行，满足负载后，多余电量给电池系统中的电池进行充电。

更优地，所述最小限制功率为柴油机标称功率的30％。

采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：

(1)本发明中光伏限功率，而不增加可控负载效果：相较于增加可控负载，消纳多余光伏电量的方法，采用直接控制光伏限功率运行的策略，可以节省设备初投资。

(2)本发明中柴油发电机限功率运行效果：如果对柴油发电机不限制最低运行功率，一般柴油发电机若长时低于30％负载率运行，会造成柴油发电机排气、积碳和泄露的问题，导致大修期提前，减少运行寿命。而且柴油发电机一般低于70％负载率运行，柴油发电机本身油耗，与70％油耗基本一致，70％以上会呈线性关系；因此采用限制柴油发电机低负载运行的策略，第一可以延长柴油机寿命，第二可以节省燃油，保持柴油机组高效运行。

(3)本发明中通过对容量的配置进行优化设计，有效减少初投资；此外上述系统设计以及控制方法可以最小限度的减少柴油发电机运行，最大限度的利用光伏，在油价较高的地区，可以获得最优的系统用电成本。通过减少初投资，降低运维成本，使投资者获得最大收益。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的系统框图；

图2为本发明的运行控制方法流程图。

附图中标号为：负载100、电源设备200、光伏阵列210、电池系统220、mppt控制器230、柴油发电机240、ac/dc整流器250、dc/dc转换器260、本地控制器300。

具体实施方式

(实施例1)

见图，本发明具有负载100；还包括用于向负载100供电的电源设备200以及与各个电源设备200通信连接并用于控制电源设备200运行的本地控制器300；

电源设备200包括至少1个用于发电的光伏阵列210；用于储能和向负载100供电的电池系统220；用于协调光伏阵列210、电池系统220以及负载100工作的mppt控制器230；至少1个用于发电的柴油发电机240以及为每个柴油发电机240配备的ac/dc整流器250；柴油发电机240通过ac/dc整流器250与电池系统220和负载100连接；电池系统220还通过dc/dc转换器260向柴油发电机240中的启动电路提供电源。

本实施例中更具体地，光伏阵列210设计配置的光伏容量满足负载10024小时备电需求；光伏容量＝(负载功率*24小时)/光伏满发小时数/光伏效率*冗余系数；光伏效率主要考虑：组串一致性差异、线损、设备转换效率、不可预见遮挡、灰尘等因素；冗余系数主要考虑电池充放电效率、组件衰减等因素。

本实施例中更具体地，电池系统220设计配置的电池容量满足除光伏功率大于负载功率运行时间外的系统备电需求；电池容量＝负载功率*(24-光伏功率大于负载功率的运行时间)/放电深度。

柴油发电机240设计配置的功率满足负载运行。

一种用于离网型通信基站的光柴储混合供电控制方法，包括上述混合供电系统，具体步骤如下：

步骤1：判断光柴储混合供电系统中的是否光伏功率＞负载功率，若是则进步骤2，否则进步骤5；

步骤2：光伏功率＞负载功率，光伏功率满足负载运行后，多余的功率用于给电池系统(220)中的电池进行充电；

步骤3：判断步骤2中电池系统(220)的电池是否充满，若是则结束，开始进入下一轮循环，若否则进步骤4；

步骤4：光伏阵列210禁止给电池系统220中的电池充电，满足负载后限功率运行，控制结束；

步骤5：判断电池系统220中的电池电量是否达到下限，若是则进步骤6，若否则直接控制电池系统220中的电池给负载供电，控制结束；

步骤6：启动柴油发电机240，并判断负载功率是否＜柴油发电机240最小限制功率，若是则进入步骤7，若否则柴油发电机240满足负载功率运行；

步骤7：柴油发电机240以最小限制功率运行，满足负载后，多余电量给电池系统220中的电池进行充电，上述的最小限制功率为柴油机标称功率的30％。

以上控制方法的实现都在本地控制器300；mppt控制器230是指光伏最大功率跟踪控制，只是控制光伏部分输出功率；本地控制器300可控制mppt控制器230限功率运行，即限制光伏输出功率。

以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。