專利名稱：一種光伏建筑供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑電力供應(yīng)領(lǐng)域，特別涉及一種安裝有光伏電池陣列的建筑的供電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
太陽能光伏建筑一體化(Building integrated photovoltaic, BIPV)系統(tǒng)是光伏應(yīng)用的重要領(lǐng)域，它充分利用建筑物的外表面，通過在建筑物的外表面安裝光伏電池陣列，自發(fā)自用減少電網(wǎng)的電力傳輸費(fèi)用和能耗，還可以向電網(wǎng)供電，從而緩解高峰時(shí)的電力需求。光伏建筑系統(tǒng)的發(fā)電源和用電負(fù)荷靠近，其系統(tǒng)集成方案是一個(gè)新的研究課題和核心競(jìng)爭(zhēng)力。迄今為止，BIPV的電氣系統(tǒng)中建筑供電系統(tǒng)和光伏并網(wǎng)系統(tǒng)相互孤立，一般在電壓等級(jí)較高的交流電網(wǎng)側(cè)結(jié)合，如圖4所示。建筑物屋頂光伏產(chǎn)生的電能需要經(jīng)過多次變換才能供建筑內(nèi)的普通負(fù)載和關(guān)鍵負(fù)載使用，高成本獲得的綠色能源使用效率較低。因此，本發(fā)明人對(duì)現(xiàn)有的光伏建筑供電系統(tǒng)進(jìn)行深入研究，并經(jīng)多次試驗(yàn)改進(jìn)，本案由此產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的，在于提供一種光伏建筑供電系統(tǒng)，其可實(shí)現(xiàn)光伏電池陣列的最大功率點(diǎn)跟蹤。本發(fā)明的次要目的，在于提供一種光伏建筑供電系統(tǒng)，其可實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備的不間斷供電和綠色能源高效儲(chǔ)存。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，所采用的技術(shù)方案是
一種光伏建筑供電系統(tǒng)，包括交流電網(wǎng)、光伏電池陣列和UPS，還包括直流母線、二極管和雙向并網(wǎng)變流器，所述雙向并網(wǎng)變流器的交流側(cè)連接交流電網(wǎng)，而直流側(cè)連接直流母線； 所述光伏電池陣列的正極連接二極管的陽極，二極管的陰極連接直流母線的正母線，而光伏電池陣列的負(fù)極連接直流母線的負(fù)母線；UPS的輸入端連接直流母線。上述光伏建筑供電系統(tǒng)還包括與直流母線連接的儲(chǔ)能單元。上述儲(chǔ)能單元包括電池組。上述儲(chǔ)能單元包括電池組和雙向直流變換器，所述的電池組經(jīng)由雙向直流變換器連接直流母線。上述交流電網(wǎng)為三相或單相交流電。采用上述方案后，本發(fā)明通過改變現(xiàn)有的連接方式，將光伏建筑的建筑電氣部分和光伏電氣部分并接于直流母線，在低壓側(cè)形成專用的直流供電母線，形成交、直流供電； 另外，光伏電池陣列通過防反二極管直接連接直流母線，其最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)由雙向并網(wǎng)變流器調(diào)整直流母線電壓實(shí)現(xiàn)。經(jīng)測(cè)算，在光伏建筑的光伏功率與用電負(fù)荷功率相當(dāng)時(shí)，采用本發(fā)明所提供的方案可以將光伏電能使用效率提高5個(gè)百分點(diǎn)、10kV/400V變壓器容量降低50%、節(jié)省16%的電力電子裝備容量。另外，本發(fā)明還在直流母線上集成儲(chǔ)能單元，從而實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備不間斷供電和綠色能源高效儲(chǔ)存。


圖1是本發(fā)明所提供的供電系統(tǒng)的整體架構(gòu)圖2是本發(fā)明所提供的供電系統(tǒng)應(yīng)用于大型光伏建筑的示意圖； 圖3是本發(fā)明所提供的供電系統(tǒng)應(yīng)用于商住類光伏建筑的示意圖； 圖4是現(xiàn)有光伏建筑供電系統(tǒng)的整體架構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1所示，本發(fā)明提供一種光伏建筑供電系統(tǒng)，包括交流電網(wǎng)1、光伏供電裝置 2、UPS 5、儲(chǔ)能單元3和雙向并網(wǎng)變流器4，下面將就其連接關(guān)系分別進(jìn)行介紹。交流電網(wǎng)1提供三相或單相交流電，其輸出端連接雙向并網(wǎng)變流器4的交流側(cè)，而雙向并網(wǎng)變流器4的直流側(cè)則連接直流母線。光伏供電裝置2包括光伏電池陣列和二極管，所述光伏電池陣列的正極連接二極管的陽極，二極管的陰極則連接直流母線的正母線，直流母線的負(fù)母線連接至光伏電池陣列的負(fù)極。UPS 5為直流輸入型系列，的輸入端連接直流母線，為關(guān)鍵交流負(fù)載提供不間斷供電，確保設(shè)備的正常運(yùn)行，而一般交流負(fù)載則可直接連接至交流電網(wǎng)1，當(dāng)然，一般交流負(fù)載也可通過一個(gè)開關(guān)連接UPS 5的輸出端。儲(chǔ)能單元3與直流母線直接連接，此處的儲(chǔ)能單元3既可以是單獨(dú)的電池組，也可以是電池組與雙向直流變換器的串接結(jié)構(gòu)，所述的電池組經(jīng)由雙向直流變換器連接直流母線。 本發(fā)明中的電力電子裝備包括雙向并網(wǎng)變流器4、雙向直流變換器和UPS 5，它們的容量配置關(guān)系為雙向并網(wǎng)變流器4容量只為光伏電池峰值功率的一部分，UPS 5的容量也僅為關(guān)鍵交流負(fù)載容量，通過系統(tǒng)的能量管理方案和系統(tǒng)配置可實(shí)現(xiàn)各變換器、儲(chǔ)能設(shè)備的優(yōu)化運(yùn)行。本發(fā)明的工作模式包括光伏電池陣列工作在MPPT狀態(tài)，雙向并網(wǎng)變流器4調(diào)整直流母線電壓至光伏電池陣列的最大功率點(diǎn)輸出電壓值，當(dāng)直流母線能量富裕時(shí)，雙向并網(wǎng)變流器4工作在并網(wǎng)模式，將多余的直流能量饋入電網(wǎng)和(或)存儲(chǔ)在儲(chǔ)能單元3中；當(dāng)直流母線能量不足時(shí)，雙向并網(wǎng)變流器4工作在整流模式，將交流電網(wǎng)1的交流能量輸入直流母線和(或)儲(chǔ)能單元3釋放電能至直流母線，共同為直流負(fù)載提供電能；當(dāng)光伏電池陣列不產(chǎn)生電能時(shí)，其最大功率點(diǎn)電壓降低超過母線電壓范圍的下限，由防反二極管將光伏電池陣列脫離直流母線，此時(shí)直流母線由雙向并網(wǎng)變流器4工作在整流狀態(tài)來支撐。如圖2所示，是本發(fā)明的麗級(jí)大型光伏建筑供電系統(tǒng)構(gòu)成實(shí)例，IOkV交流電經(jīng)主變壓器降為3相400V交流引入建筑內(nèi)供一般負(fù)載使用，配置雙向并網(wǎng)變流器的交流輸入電壓為三相400V交流，直流側(cè)為士380V士 10%直流電壓，光伏陣列串標(biāo)稱開路電壓約1000V，并聯(lián)串?dāng)?shù)取決于光伏整列規(guī)模；電池組可以選配鋰電池或鉛酸蓄電池等，容量根據(jù)關(guān)鍵負(fù)載容量和備份時(shí)間選定。圖3所示是本發(fā)明的商住類光伏建筑供電系統(tǒng)構(gòu)成實(shí)例，IOkV交流電經(jīng)主變壓器降為3相400V交流引入建筑內(nèi)為單相220V交流供一般負(fù)載使用，配置雙向并網(wǎng)變流器的交流輸入電壓為單相220V交流，直流側(cè)為380V士6%直流電壓，光伏陣列串標(biāo)稱開路電壓為 490V，并聯(lián)串?dāng)?shù)取決于光伏整列規(guī)模；電池組可以選配鋰電池或其它蓄電池，容量根據(jù)關(guān)鍵負(fù)載容量和備份時(shí)間選定。以上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光伏建筑供電系統(tǒng)，包括交流電網(wǎng)、光伏電池陣列和UPS;其特征在于還包括直流母線、二極管和雙向并網(wǎng)變流器，所述雙向并網(wǎng)變流器的交流側(cè)連接交流電網(wǎng)，而直流側(cè)連接直流母線；所述光伏電池陣列的正極連接二極管的陽極，二極管的陰極連接直流母線的正母線，而光伏電池陣列的負(fù)極連接直流母線的負(fù)母線；UPS的輸入端連接直流母線。
2.如權(quán)利要求1所述的一種光伏建筑供電系統(tǒng)，其特征在于所述光伏建筑供電系統(tǒng)還包括與直流母線連接的儲(chǔ)能單元。
3.如權(quán)利要求1所述的一種光伏建筑供電系統(tǒng)，其特征在于所述儲(chǔ)能單元包括電池組。
4.如權(quán)利要求3所述的一種光伏建筑供電系統(tǒng)，其特征在于所述儲(chǔ)能單元包括電池組和雙向直流變換器，所述的電池組經(jīng)由雙向直流變換器連接直流母線。
5.如權(quán)利要求3所述的一種光伏建筑供電系統(tǒng)，其特征在于所述交流電網(wǎng)為三相或單相交流電。
全文摘要
本發(fā)明公開一種光伏建筑供電系統(tǒng)，包括交流電網(wǎng)、光伏電池陣列和UPS，還包括直流母線、二極管和雙向并網(wǎng)變流器，所述雙向并網(wǎng)變流器的交流側(cè)連接交流電網(wǎng)，而直流側(cè)連接直流母線；所述光伏電池陣列的正極連接二極管的陽極，二極管的陰極連接直流母線的正母線，而光伏電池陣列的負(fù)極連接直流母線的負(fù)母線；UPS的輸入端連接直流母線。此種供電系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)光伏電池陣列的最大功率點(diǎn)跟蹤。
文檔編號(hào)H02J9/06GK102195525SQ20111012967
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者羅運(yùn)虎, 肖華鋒, 謝少軍, 陳文明 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)