能量产生负载补偿的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明大体上设及在公用电网内产生可再生能量。具体而言，本发明设及用于为 了补偿公用电网的负载并且提供网络保护设备的目的而产生可再生能量的系统、方法和装 置，所述网络保护设备包含与公用电网和可再生能量系统的隔离。
【背景技术】
[0002] 应当注意的是，本文中对现有技术的引用不应被认为是承认该现有技术构成了本 领域的公知常识。
[0003] 电能或电力是现代生活的必要部分。在住宅、在公司、在机构或在其它地方，用户 W各种方式使用电能。公用电网通过输配电线路的网络输送由发电厂产生的电力。该网络 在下文中被称为"输配电网"、"电网"、"网"或"电力网"。
[0004] 可再生能量是考虑实用和环保的传统公用生产的替代方案。更理想的可再生源的 其中之一是太阳能。太阳能设备不消耗化石燃料并且不产生空气污染物。太阳能的使用通 常被看作是环保的。在大多数国家，由于国家政策的原因，需要(或者志愿运样做)公用电网 来从用户那里滕购或者实际购买由太阳能发电系统产生的多余电力。除了运些优点，太阳 能系统可W长期给用户提供显著的成本节约。作为对安装太阳能系统的鼓励，政府机构会 为购买和安装太阳能系统的用户提供折扣或减税。
[000引运些计划由于各种原因收效甚微，其中，最主要的原因是一些类型的能量使用者 不能缩减能量使用并且缺少关于能量使用的即时成本的实时信息。
[0006] 对由可再生能量资源产生的电力的使用正在快速增长，注意力正集中在产生、传 输、输送和消耗运种电力的系统和方法上。用于发展可再生能量资源、电网和当前能量基础 设施的技术受到了许多限制。
[0007] 此外，随着对运种电力的需求的增加，W及对使用"绿色"资源的法规要求变得更 加突出，越来越需要提供一种有用的替代方案或至少对已经完成的方案作出改进。
[0008] 近年来，引起关注的是，对电能的大量需求正在加重现有发电厂的容量的负担。
[0009] 此外，对化石和核燃料的可用性和环境安全的担忧在不断增加。而上述因素产生 的结果是，电价已经在稳步上涨。类似地，公用电气行业有时在供应成本高效的电力W满足 系统峰值需求时段的要求的问题下已经十分困难。
[0010] 已经在普及使用可再生能量系统从而至少部分解决电网的峰值需求问题。例如， 太阳能电力系统可W将由太阳能电池板产生的DC电能转换为AC电能并且将其用于对电气 用品供电。通过逆变器将所产生的DC电力转换为AC电力，从而电网公司可购买所产生的AC 电力。
[0011] 运些系统通常被开发为用于与主要电网保持连接的家庭或商业场所，因此你的系 统所产生的超出你的使用量的电能都被馈送回电网中。当你需要的电能多于你所产生的电 能时，你的系统将自动从电网输入电能。你的电费账单被计算为你从你的可再生能量系统 输出的电能的量与你从电网输入的量之差，你仅需要支付你所使用的超过并高于你的可再 生能量系统产生的电能的电能。
[0012] 目前，国际上用于可再生能量的馈网制度或电价存在于40多个国家、州或省，所有 的电价都包含对从各种可再生能源馈入电网的电能的附加费的支付。运些馈网电价(FiT) 通常W两种形式应用。第一种形式为总FiT,其中，从电力公司廉价购买可再生源产生的所 有电能，电力公司再从电网购回其所需的任何电能。FiT的第二种形式为净FiT,其中，仅从 电力公司购买未使用的或者多余的电能。
[0013] 为了弥补在向电网馈送的可再生能量系统转换时所支出的一些费用，用户正在寻 找使FiT利益最大化的方式。当前，用户正在通过改进他们的家的能量效率W向电网输出更 多的电能来使他们的经济效益最大化。运可W通过W下方式来实现:降低待机功率消耗;切 换至受控负载收费;并且使诸如空调的能量密集型家电的使用最小化。FiT支付等级是基于 性能的事实激励了生产者使他们的系统的整体输出和效率最大化。
[0014] 当前国内太阳能电网馈送系统的问题在于，与电力质量和电压尖峰/异常有关的 需要昂贵设备来改正的能量网络方面产生了问题。
[0015] 此外，国内太阳能电网馈送系统正在减少可由电力公司和经销商销售的电量，然 而由于小规模太阳能生产的波动性质，由电力公司生产的能量的实际量必须保持恒定。运 意味着发电公司和经销商仍然具有相同或者较高的网络成本，而其来自电力销售和分销的 收入却减少了。因此，电费账单中诸如服务费的项目有所增加。
[0016] 显然，如果可W设计出一种有助于至少对上述缺点中的一些进行改进的可再生能 量产生负载补偿系统、方法和装置将是有利的。具体而言，对于可再生能量产生负载补偿系 统来说，对可再生能量产生中的运些缺陷进行改进W对公用电网的负载进行补偿，或者至 少提供有用的替代方案，将是有益的。
【发明内容】
[0017] 根据本发明的第一方面，提供了一种控制向场所供电的逆变器能量系统的方法， 该逆变器能量系统连接到干线电源(mains power supply)和场所负载，方法包括：
[0018] 在场所的监测点处监测进入或离开干线电源的正向或反向功率流；
[0019] 设定进入或离开干线电源的功率流的速率限制；W及
[0020] 控制来自逆变器能量系统的功率的供应，从而使进入或离开干线电源的功率流被 控制在速率限制内。
[0021] 优选地，速率限制是沿着正向方向离开干线电源的功率流的设定的功率消耗限 审Ij。速率限制可W包括上限和下限。
[0022] 逆变器能量系统可W包括两个或更多的逆变器能量组列（S化ing)，优选地，功率 消耗上限被选择为等于或大于来自逆变器能量组列的其中之一的逆变器的预期最大电源。
[0023] 速率限制可W是进入干线电源的功率流的设定的功率输出上限。
[0024] 设定的功率消耗下限可W为OkW或接近OkW，W使来自逆变器能量系统的功率的供 应速率与由场所负载使用功率的速率近似平衡。
[0025] 来自逆变器能量系统的能量的供应可W包括机械地或电气地隔离可再生能源的 若干逆变器能量组列的其中之一的逆变器。
[0026] 优选地，逆变器能量系统包括两个或更多的逆变器，并且对来自逆变器能源的能 量供应的控制包括机械地或电气地隔离一个或多个逆变器。当在监测点处检测到反向功率 流或故障情况时可W将逆变器能量系统的第一逆变器隔离。当在监测点处检测到故障情况 时可W将逆变器能量系统的另一个逆变器隔离，但是不会因为在监测点处检测到反向功率 流而将另一个逆变器隔离。
[0027] 对来自逆变器能量系统的逆变器的能量供应的控制可W是对来自一个或多个逆 变器的功率输出的电子数字控制。
[0028] 监测进入或离开干线电源的正向或反向功率流可W包括感测监测点处的电压和/ 或电流W感测干线电源上的负载。
[0029] 优选地，逆变器能量系统包括两个或更多的逆变器能量组列，每个逆变器能量组 列包括连接到逆变器的可再生能量的供应源（supply)。可再生能量的供应源可W是光伏/ 太阳能电池板或光伏/太阳能电池板的阵列。
[0030] 逆变器能量系统可W包括第一逆变器能量组列和另一个逆变器能量组列，方法包 括：当功率处于正向方向时，连接所述另一个逆变器能量组列W对干线电源的负载的使用 进行补偿；W及当正向功率或负载减小时，隔离所述另一个逆变器能量组列W防止另一个 能量组列的过度发电超过速率限制。
[0031 ]根据第二方面，本发明提供了 一种可控开关，所述可控开关可连接到：
[0032] 用于感测干线电源上的负载的电压和/或电流感测设备；W及
[0033] 采用可再生能源形式的逆变器能量系统，所述逆变器能量系统包括:第一系列，其 包括连接到第一逆变器的至少一个可再生能量供应源;至少另一个系列，其包括连接到另 一个逆变器的至少另一个可再生能量供应源；
[0034] 其中，可控开关能够操作用于在场所的监测点处监测进入或离开干线电源的正向 或反向功率流，并且包括被编程为用于设定进入或离开干线电源的功率流的速率限制的微 处理器，可控开关被配置为连接到逆变器能量系统，从而使可控开关能够操作用于改变来 自逆变器能量系统的功率的供应，W使进入或离开干线电源的功率流被控制在速率限制 内。
[0035] 优选地，微处理器被编程为经由接触器控制每个系列的通电和隔离;并且其中，将 所述第一系列与所述逆变器按大小排列并连接W用于向干线电源输出可再生能量，并且根 据干线电源上的负载或消耗达到进入或离开干线电源的功率流的设定的速率限制来开关 所述另一个系列和所述逆变器。
[0036] 优选地，微处理器包括通信端口，所述通信端口用于与逆变器通信W使逆变器斜 坡上升或斜坡下降，从而使进入或离开干线电源的功率流被控制在速率限制内。
[0037] 根据第=方面，本发明提供了一种可再生能量产生负载补偿系统，所述负载补偿 系统包括:干线电源;采用可再生能源形式的辅助能源，所述辅助能源包括:第一系列，其包 括连接到第一逆变器的至少一个可再生能量供应源;至少另一个系列，其包括连接到另一 个逆变器的至少另一个可再生能量供应源；W及接触器，所述接触器连接到每个所述逆变 器W将每个所述系列与系统电气隔离W及将每个所述系列连接到系统；可控开关，所述可 控开关包括：用于感测干线电源上的负载的电压和/或电流感测设备;通电装置，所述通电 装置连接到每个所述接触器W使每个所述系列隔离和通电；W及微处理器，所述微处理器 可编程用于控制每个系列的通电和隔离；场所电源网络，所述场所电源网络适于连接到干 线电源或可再生能量源;并且其中，将所述第一系列与所述逆变器按大小排列并连接W用 于向干线电源输出可再生能量，并且根据干线电源上的负载或消耗来开关所述另一个系列 和所述逆变器。
[0038] 根据第四方面，本发明提供了一种可再生能量产生负载补偿系统，所述负载补偿 系统包括:干线电源;采用可再生能源形式的逆变器能量系统，所述逆变器能量系统包括： 第一系列，其包括连接到第一逆变器的至少一个可再生能量供应源;至少另一个系列，其包 括连接到另一个逆变器的至少另一个可再生能量供应源；W及接触器，所述接触器连接到 每个所述逆变器W将每个所述系列与系统电气隔离和将每个所述系列连接到系统;可控开 关，所述可控开关包括：用于感测干线电源上的负载的电压和/或电流感测设备;通电装置， 所述通电装置连接到每个所述接触器W使每个所述系列隔离和通电；W及微处理器，所述 微处理器可编程用于控制每个系列的通电和隔离；场所电源网络，所述场所电源网络适于 连接到干线电源或可再生能源;并且其中，将所述第一系列与所述逆变器按大小排列并连 接W用于向干线电源输出可再生能量，并且根据干线电源上的负载或消耗达到进入或离开 干线电源的功率流的设定的速率限制来开关所述另一个系列和所述逆变器。
[0039] 根据第五方面，本发明提供了一种可再生能量产生负载补偿系统，所述负载补偿 系统包括:干线电源;采用可再生能源形式的逆变器能量系统，所述逆变器能量系统包括： 第一系列，其包括连接到第一逆变器的至少一个可再生能量供应源;至少另一个系列，其包 括连接到另一个逆变器的至少另一个可再生能量供应源;可控开关，所述可控开关包括：用 于感测干线电源上的负载的电压和/或电流感测设备;通信链路，所述通信链路连接到每个 所述逆变器；W及微处理器，所述微处理器可编程用于经由通信链路来控制来自每个逆变 器的功率输出；场所电源网络，所述场所电源网络适于连接到干线电源或可再生能源;并且 其中，将所述第一系列与逆变器按大小排列并连接W用于向干线电源输出可再生能量，并 且来自所述另一个系列和逆变器的功率输出根据干线电源上的负载或消耗达到进入或离 开干线电源的功率流的设定的速率限制而变化。
[0040] 优选地，第一系列和逆变器的大小可W由所需馈网电价确定。系统可连接到任何 单相、双相或=相干线电源。
[0041 ]优选地，可控开关可W被设计为对干线电源中的功率流的正向方向和反向方向两 者都进行连续地测量和监测。
[0042] 当功率处于正向方向时，可控开关可W连接所述另一个系列W对来自干线电源的 负载的使用进行补偿。当正向功率或负载减小时，可控开关可W隔离所述另一个系列W防 止可再生能源的过度发电。
[0043] 优选地，系统还可W包括W下保护设备中的任何一个或多个：（i)过电压保护； (ii)欠电压保护；（iii)