專利名稱：一種新型的離網(wǎng)/并網(wǎng)一體化太陽能發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及太陽能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種新型的離網(wǎng)/并網(wǎng)一體化太陽能發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的太陽能發(fā)電系統(tǒng)一般可分為太陽能離網(wǎng)式發(fā)電系統(tǒng)與太陽能并網(wǎng)式發(fā)電系統(tǒng)，其中現(xiàn)有的太陽能離網(wǎng)式發(fā)電系統(tǒng)，其儲電回路8與發(fā)電回路9成倒π的開環(huán)狀結(jié)構(gòu)(見圖1)，由太陽能電池板I將太陽能轉(zhuǎn)化為電能后通過直流的太陽能充電控制器6給蓄電池5充電，蓄電池5存儲的電能通過逆變器6將直流電轉(zhuǎn)換為交流電后供給用戶使用，其缺點在于其結(jié)構(gòu)功能單一，只能對單一獨立的用戶進行單一模式供電，其太陽能電力及系統(tǒng)硬件資源利用率低，不能滿足用戶對太陽能電力系統(tǒng)的多功能運用的需要，也不能滿足用戶對應(yīng)急后備能源的應(yīng)急補充的需要，更難滿足用戶對局部電力網(wǎng)電力短缺的補充和 在局部電網(wǎng)電力低谷時段能作補給性支持的需要；另外，傳統(tǒng)的太陽能離網(wǎng)式發(fā)電系統(tǒng)采用價格昂貴的PLC系統(tǒng)7進行系統(tǒng)控制，其控制系統(tǒng)成本高；而現(xiàn)有的太陽能并網(wǎng)式發(fā)電系統(tǒng)，只是將太陽能電池板轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生的電能直接逆變輸入電網(wǎng)，卻不能為用戶直接使用，更不具備系統(tǒng)在無陽光時的發(fā)電功能。
發(fā)明內(nèi)容針對上述問題，本實用新型提供了一種新型的離網(wǎng)/并網(wǎng)一體化太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其能滿足用戶對太陽能電力系統(tǒng)離網(wǎng)、并網(wǎng)的同時還具有對外部電網(wǎng)的峰值電力作儲備、備份的多功能應(yīng)用的要求，并能在滿足用戶使用的前提下對局部電網(wǎng)進行電力補充，大大提高太陽能電力系統(tǒng)的利用率以及系統(tǒng)硬件與軟件資源的共享率，優(yōu)化了系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，降低了系統(tǒng)控制和運行成本。其技術(shù)方案是這樣的，一種新型的離網(wǎng)/并網(wǎng)一體化太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其包括控制系統(tǒng)、太陽能電池板、逆變器、蓄電池矩陣以及蓄電池充電控制器，所述蓄電池充電控制器連接所述蓄電池矩陣，其特征在于所述控制系統(tǒng)能夠控制太陽能發(fā)電系統(tǒng)在離網(wǎng)或并網(wǎng)的任一模式下運行。其進一步特征在于所述控制系統(tǒng)包括邏輯控制單元、系統(tǒng)工作模式控制管理器、電力輸入取向驅(qū)動器、發(fā)電儲能驅(qū)動器以及電力輸出取向驅(qū)動器，所述系統(tǒng)工作模式控制器通過所述邏輯控制單元與所述電力輸入取向驅(qū)動器、發(fā)電儲能驅(qū)動器、電力輸出取向驅(qū)動器電控連接，所述太陽能電池板、逆變器、蓄電池充電控制器、蓄電池矩陣與所述邏輯控制單元邏輯電控連接，所述太陽能電池板通過電力輸入取向驅(qū)動器連接入所述逆變器的輸入端，所述逆變器輸出端通過所述發(fā)電儲能驅(qū)動器分別與所述電力輸出取向驅(qū)動器的輸入端、所述蓄電池充電控制器的輸入端連接，所述電力輸出驅(qū)動器輸出端口又分別以離網(wǎng)方式或并網(wǎng)方式與系統(tǒng)外部電網(wǎng)相連，所述蓄電池矩陣的放電輸出端連接入所述電力輸入取向驅(qū)動器；[0007]所述太陽能電池板、電力輸入取向驅(qū)動器、逆變器、發(fā)電儲能驅(qū)動器、蓄電池充電控制器與蓄電池矩陣構(gòu)成太陽能電力儲能回路；所述蓄電池矩陣、電力輸入取向驅(qū)動器、逆變器、發(fā)電儲能驅(qū)動器、電力輸出取向驅(qū)動器構(gòu)成太陽能電力的儲能發(fā)電回路；所述太陽能電池板、電力輸入取向驅(qū)動器、逆變器、發(fā)電儲能驅(qū)動器與電力輸出取向驅(qū)動器連接構(gòu)成太陽能電力發(fā)電回路；所述太陽能電力儲能回路、太陽能電力的儲能發(fā)電回路以及太陽能電力發(fā)電回路成交叉環(huán)形結(jié)構(gòu)回路；所述電力輸入取向驅(qū)動器控制所述逆變器輸入電流來源取向，其包括相互串接的太陽能電池板電力輸出取向驅(qū)動器與蓄電池矩陣儲能電力輸出取向驅(qū)動器，所述兩個取向驅(qū)動器分別控制所述太陽能電池板的電能向所述逆變器的輸入和所述蓄電池矩陣儲存的電能向逆變器的輸入，所述兩個取向驅(qū)動器之間的串接點與所述逆變器的輸入端相連；所述發(fā)電儲能驅(qū)動器在所述逆變器有逆變電能輸出時、控制所述逆變器輸出電流的輸出取向；所述發(fā)電儲能驅(qū)動器由發(fā)電驅(qū)動器與儲能驅(qū)動器串接組成，所述發(fā)電驅(qū)動器的輸入端連接所述逆變器輸出端，所述儲能驅(qū)動器的出端連接入所述蓄電池充電控制器的輸入端，所述串接的發(fā)電驅(qū)動器和儲能驅(qū)動器其之間的串接點與所述電力輸出取向驅(qū)動器的輸入端相連；所述電力輸出取向驅(qū)動器控制所述逆變器的逆變輸出電能作離網(wǎng)或并網(wǎng)的輸出取 向，其包括并聯(lián)連接的并網(wǎng)輸出驅(qū)動器與離網(wǎng)輸出驅(qū)動器；其進一步特征還在于在所述并網(wǎng)模式下，所述控制系統(tǒng)能夠?qū)⑼獠侩娋W(wǎng)電能向系統(tǒng)倒灌，向蓄電池矩陣作充電儲能的電力資源儲存、備份操作；所述并網(wǎng)輸出驅(qū)動器、儲能驅(qū)動器、蓄電池充電控制器與蓄電池矩陣連接構(gòu)成外部電網(wǎng)對蓄電池儲能的回路；其更進一步特征在于所述逆變器為具有最大功率跟蹤(MPPT)處理功能的逆變器；所述逆變器設(shè)置有離網(wǎng)主動工作模式與并網(wǎng)從適應(yīng)工作模式；在所述離網(wǎng)主動工作模式下，所述逆變器能夠屏蔽端口數(shù)據(jù)檢測，以預(yù)設(shè)定的電壓、頻率等參數(shù)進行逆變電能的輸出；在所述并網(wǎng)從適應(yīng)工作模式下，所述逆變器自動檢測外部電網(wǎng)的端口電壓數(shù)據(jù)特征，根據(jù)所述端口電壓數(shù)據(jù)特征、所述逆變器作自動適應(yīng)匹配運行的相位、頻率及對孤島效應(yīng)作規(guī)避處置等的從適應(yīng)逆變電能輸出；所述系統(tǒng)工作模式控制管理器包括箱(柜)面板模式給定控制器和手持模式選擇控制管理器及遠程雙向通信控制端口 ；所述箱(柜)面板模式給定控制器和手持模式選擇控制管理器和遠程雙向通信控制端口可分別與所述邏輯控制單元電控連接；所述箱(柜)面板模式給定控制器及所述手持模式選擇控制管理器和遠程雙向通信控制端口與邏輯單元控制器均采用數(shù)字邏輯、微控制(MCU)芯片；所述蓄電池充電控制器為交流輸入的蓄電池充電控制器；所述蓄電池充電控制器的輸出端設(shè)置有防止所述蓄電池電能倒流作用的隔離措施。采用本實用新型的新型的離網(wǎng)/并網(wǎng)一體化太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其有益效果在于其控制系統(tǒng)能夠按照用戶實際需要進行離網(wǎng)工作模式與并網(wǎng)工作模式的切換選擇使用，其不僅提高了外部電網(wǎng)的穩(wěn)定性，而且提高了電網(wǎng)的使用效率，同時在滿足用戶使用的前提下、能將多余的太陽能電力并網(wǎng)輸出、實現(xiàn)對局域電網(wǎng)的電力補充，從而提高太陽能電力系統(tǒng)的利用率，滿足用戶對于太陽能電力系統(tǒng)的多功能應(yīng)用要求。采用本實用新型的新型的離網(wǎng)/并網(wǎng)一體化太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其有益效果還在于首先，在系統(tǒng)設(shè)計方面構(gòu)建了將蓄電池充電控制器置于逆變器輸出端的結(jié)構(gòu)上的新格局。新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)使得太陽能電力儲能回路、太陽能電力的儲能發(fā)電回路以及太陽能電力發(fā)電回路的電力資源走向在系統(tǒng)中成交叉環(huán)形結(jié)構(gòu)狀。這種使系統(tǒng)電力資源走向成交叉環(huán)形狀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的新格局，使得本實用新型效果獲得諸多方面的優(yōu)勢一、使得逆變器既處于太陽能電力的儲能回路又存在與太陽能電力發(fā)電回路，從而在系統(tǒng)運行中將具有高效最大功率跟蹤(MPPT)功能的逆變器硬件與軟件資源獲得多次共享。二、使得蓄電池充電控制器在處于太陽能電力的儲能回路中的同時，又存在于外部電網(wǎng)電能對蓄電池矩陣作充電儲能的回路中，使蓄電池充電控制器的硬件及軟件資源也獲得多次共享，既滿足了將太陽能電力作蓄電池充電儲能的需求，又滿足了用戶欲將外部電力倒灌給蓄電池矩陣充電的要求，實現(xiàn)對外部局域電網(wǎng)的電力峰值時段電能的儲存與備份，以保障蓄電池矩陣能作為地區(qū)局域電力網(wǎng)的儲備，來滿足用戶應(yīng)急或?qū)μ幱陔娏Χ倘钡凸戎械牡貐^(qū)局域電網(wǎng)作補充與填谷之用；三、由于設(shè)計中將蓄電池充電控制器置于逆變器的輸出端，當(dāng)系統(tǒng)處于蓄電池 矩陣缺省的狀態(tài)下，如用戶將蓄電池矩陣移出作為系統(tǒng)外應(yīng)急電源使用時，此刻若太陽能電池板仍有足夠電力輸出時，系統(tǒng)依然能夠進行太陽能電力的離網(wǎng)或并網(wǎng)發(fā)電，其有效提高了太陽能電力發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)急控制能力，進一步滿足用戶對太陽能電力系統(tǒng)多功能應(yīng)用的要求。其次，本系統(tǒng)采用了結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計的方式，通過對系統(tǒng)中電力資源走向起樞紐作用的電力輸入取向驅(qū)動器、發(fā)電儲能驅(qū)動器及電力輸出取向驅(qū)動器的構(gòu)建與靈活應(yīng)用，完整獲得了在用常規(guī)的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的幾大基礎(chǔ)部件的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了新型的離網(wǎng)/并網(wǎng)一體化太陽能發(fā)電系統(tǒng)的運行模式與系統(tǒng)多功能應(yīng)用特色的目標(biāo)需求。再則，在本系統(tǒng)的界面設(shè)計中，在引用了人機一體化界面的設(shè)計思路下，融進了系統(tǒng)化工程的總體設(shè)計概念，具體體現(xiàn)在系統(tǒng)設(shè)計中的功能系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)部件化、界面人機系統(tǒng)一體化的模塊設(shè)計和可分別在三個模式控制下作系統(tǒng)的獨立運行操作的設(shè)計應(yīng)用中。其一，系統(tǒng)可工作在傳統(tǒng)的人工箱(柜)面板給定模式下；其二，系統(tǒng)可工作在當(dāng)今流行的手持模式選擇控制管理器的管理下進行；其三，系統(tǒng)也可通過遠程雙向通信控制端口使系統(tǒng)工作在網(wǎng)絡(luò)信息化的管理模式下。本實用新型設(shè)計與構(gòu)建的電力資源走向為交叉環(huán)形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)上的模塊化設(shè)計、乃至管理層面上的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)化的模式，使系統(tǒng)不僅能滿足了用戶對太陽能電力系統(tǒng)多功能應(yīng)用的要求，并能在滿足用戶使用的前提下對外部局部電網(wǎng)進行填谷補缺的電力補充，大大提高了太陽能發(fā)電系統(tǒng)的利用率及硬件、軟件資源的共享率，優(yōu)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、降低了系統(tǒng)控制及運行成本，使系統(tǒng)具有明顯的高性價比優(yōu)勢，而使其更具有市場價值。

圖I為現(xiàn)有離網(wǎng)式太陽能發(fā)電系統(tǒng)儲能發(fā)電倒π型電力運行結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型一種新型的離網(wǎng)/并網(wǎng)一體化太陽能發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖3為本實用新型一種新型的離網(wǎng)/并網(wǎng)一體化太陽能發(fā)電系統(tǒng)控制方法結(jié)構(gòu)圖；圖4為本實用新型一種新型的離網(wǎng)/并網(wǎng)一體化太陽能發(fā)電系統(tǒng)電控結(jié)構(gòu)框圖；圖5為本實用新型一種新型的離網(wǎng)/并網(wǎng)一體化太陽能發(fā)電系統(tǒng)的交叉環(huán)型儲能發(fā)電電力運行結(jié)構(gòu)示意圖；[0022]圖6為本實用新型一種新型的離網(wǎng)/并網(wǎng)一體化太陽能發(fā)電系統(tǒng)的太陽能電力儲能回路不意圖；圖7為本實用新型一種新型的離網(wǎng)/并網(wǎng)一體化太陽能發(fā)電系統(tǒng)的儲能電力并網(wǎng)發(fā)電回路意圖；圖8為本實用新型一種新型的離網(wǎng)/并網(wǎng)一體化太陽能發(fā)電系統(tǒng)太陽能電力并網(wǎng)直接發(fā)電回路示意圖；圖9為本實用新型一種新型的離網(wǎng)/并網(wǎng)一體化太陽能發(fā)電系統(tǒng)用外部電網(wǎng)電力向蓄電池矩陣倒灌充電儲能回路。
具體實施方式
見圖2，一種新型的離網(wǎng)/并網(wǎng)一體化太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其包括太陽能電池板I、逆變器3、蓄電池矩陣5、蓄電池充電控制器4以及控制系統(tǒng)2，蓄電池充電控制器4連接蓄電 池矩陣5，控制系統(tǒng)2能夠控制太陽能發(fā)電系統(tǒng)在離網(wǎng)或并網(wǎng)的任一模式下運行。控制系統(tǒng)2包括邏輯控制單元2. I、系統(tǒng)工作模式控制管理器2. O、電力輸入取向驅(qū)動器2. 11、發(fā)電儲能驅(qū)動器2. 12、電力輸出取向驅(qū)動器2. 13，系統(tǒng)工作模式控制器2. O通過邏輯控制單元2. I與電力輸入取向驅(qū)動器2. 11、發(fā)電儲能驅(qū)動器2. 12、電力輸出取向驅(qū)動器2. 13及逆變器3、蓄電池充電控制器4、蓄電池矩陣5與邏輯控制單元2. I作邏輯電控連接，太陽能電池板I通過電力輸入取向驅(qū)動器2. 11連接入逆變器3的輸入端，逆變器3輸出端通過發(fā)電儲能驅(qū)動器2. 12分別與電力輸出取向驅(qū)動器2. 13的輸入端、蓄電池充電控制器4的輸入端連接，電力輸出取向驅(qū)動器2. 13輸出端口又分別以離網(wǎng)方式或并網(wǎng)方式與系統(tǒng)外部電網(wǎng)相連，蓄電池矩陣5的放電輸出端連接入電力輸入取向驅(qū)動器2. 11 ；見圖4，電力輸入取向驅(qū)動器2. 11控制逆變器3輸入電能來源取向，其包括包括相互串接的太陽能電池板電力輸出取向驅(qū)動器2. ΙΙ-a與蓄電池矩陣儲能電力輸出取向驅(qū)動器2. ΙΙ-b，兩個取向驅(qū)動器2. ΙΙ-a和2. ll_b分別控制太陽能電池板I的電能向逆變器3的輸入和蓄電池矩陣5儲存的電能向逆變器3輸入，電力輸入取向驅(qū)動器2. 11的a、b兩個取向驅(qū)動器依邏輯控制單元設(shè)置控制；發(fā)電儲能驅(qū)動器2. 12在逆變器3有逆變電能輸出時、控制逆變器3輸出電能的輸出取向，其包括串接的發(fā)電驅(qū)動器2. 12-a和儲能驅(qū)動器2. 12-b，儲能驅(qū)動器2. 12-b的輸出端連接蓄電池充電器4的輸入端，儲能驅(qū)動器2. 12_b的充電輸入端既串接的發(fā)電驅(qū)動器與儲能驅(qū)動器之間的串接點，又連接電力輸出取向驅(qū)動器2. 13的輸入端；電力輸出取向驅(qū)動器2. 13控制逆變器3的電能作離網(wǎng)或并網(wǎng)的輸出取向，其包括并聯(lián)連接的并網(wǎng)輸出驅(qū)動器2. 13-a和離網(wǎng)輸出驅(qū)動器2. 13-b ；太陽能電池板I、太陽能電池板電力輸出取向驅(qū)動器2. ΙΙ-a、逆變器3、發(fā)電驅(qū)動器2. 12-a、儲能驅(qū)動器2. 12-b、蓄電池充電控制器4與蓄電池矩陣5構(gòu)成太陽能電力儲能回路；蓄電池矩陣5、蓄電池矩陣儲能電力輸出取向驅(qū)動器2. ΙΙ-b、逆變器3、發(fā)電驅(qū)動器2. 12-a及電力輸出取向驅(qū)動器2. 13構(gòu)成太陽能電力的儲能發(fā)電回路；太陽能電池板I、太陽能電池板電力輸出取向驅(qū)動器2. ΙΙ-a、逆變器3、發(fā)電驅(qū)動器2. 12-a與電力輸出取向驅(qū)動器2. 13連接構(gòu)成太陽能電力直接發(fā)電回路；太陽能電力儲能回路、太陽能電力的儲能發(fā)電回路以及太陽能電力直接發(fā)電回路成交叉環(huán)形結(jié)構(gòu)回路(見圖5)；在并網(wǎng)模式下，控制系統(tǒng)2能夠?qū)⑼獠侩娋W(wǎng)電能向系統(tǒng)倒灌，向蓄電池矩陣作充電儲能的操作；控制系統(tǒng)2通過邏輯控制單元2. I與電力輸出并網(wǎng)驅(qū)動器2. 13-a及儲能驅(qū)動器2. 12-b、蓄電池充電控制器4作邏輯電控聯(lián)接的連通，實現(xiàn)外部電網(wǎng)對蓄電池矩陣的充電儲能操作；電力輸出并網(wǎng)驅(qū)動器2. 13-a、儲能驅(qū)動器2. 12-b及蓄電池充電控制器4與蓄電池矩陣5連接構(gòu)成外部電網(wǎng)向系統(tǒng)倒灌電力的蓄電池儲能回路(見圖9)；逆變器3為具有最大功率跟蹤(MPPT)處理功能的逆變器；逆變器3具有離網(wǎng)主動工作模式與并網(wǎng)從適應(yīng)工作模式；在離網(wǎng)主動工作模式下，逆變器3能夠屏蔽端口數(shù)據(jù)檢測，以預(yù)設(shè)定的電壓、頻率等參數(shù)進行逆變電能的輸出；在并網(wǎng)從適應(yīng)工作模式下，逆變器自動檢測外部電網(wǎng)的端口電壓數(shù)據(jù)特征，根據(jù)端口電壓數(shù)據(jù)特征、所述逆變器作自動適應(yīng)匹配運行的相位、頻率及對孤島效應(yīng)作規(guī)避處置等的從適應(yīng)逆變電能輸出；見圖3，系統(tǒng)工作模式控制管理器2. O包括箱(柜)面板模式給定控制器2. 01和手持模式選擇控制管理器2. 02及遠程雙向通信控制端口 2. 03 ;箱(柜)面板模式給定控制器2. 01和手持模式選擇控制管理器2. 02及遠程雙向通信控制端口 2. 03分別與邏輯控制單元2. I電控連接；所述系統(tǒng)工作模式控制器與邏輯控制單元均采用數(shù)字邏輯、微控制(MCU)芯 片組成；其中箱(柜)面板模式給定控制器2. 01和手持模式選擇控制管理器2. 02及遠程雙向通信控制端口 2. 03能夠分別獨立地對邏輯控制單元2. I進行系統(tǒng)工作模式的選擇控制，也可以互為兼容地對邏輯控制單元2. I進行系統(tǒng)工作模式的選擇控制管理；蓄電池充電控制器4為交流輸入的蓄電池充電控制器；蓄電池充電控制器4的輸出端設(shè)置有防止蓄電池電能倒流作用的隔離措施。下面具體描述一下本實用新型離網(wǎng)/并網(wǎng)一體化太陽能發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)控制過程一種新型的離網(wǎng)/并網(wǎng)一體化太陽能發(fā)電系統(tǒng)的控制方法(見圖3)，其由系統(tǒng)工作模式管理器2. O作出系統(tǒng)離網(wǎng)工作模式或并網(wǎng)工作模式的選擇，并由邏輯控制單元2. I根據(jù)太陽能電池板I、逆變器3、蓄電池充電控制器4以及蓄電池矩陣5的電力載荷情況反饋控制電力輸入取向驅(qū)動器2. 11、發(fā)電儲能驅(qū)動器2. 12以及電力輸出取向驅(qū)動器2. 13的工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)整個太陽能發(fā)電系統(tǒng)在離網(wǎng)工作模式或并網(wǎng)工作模式下進行太陽能電力的充電儲能與發(fā)電輸出、對外部電網(wǎng)的峰值電力作儲備、備份的系統(tǒng)運行。在系統(tǒng)離網(wǎng)工作模式下，太陽能電力在滿足當(dāng)前用戶使用的前提下再對蓄電池矩陣進行太陽能電力的儲能操作；整個太陽能發(fā)電系統(tǒng)在離網(wǎng)工作模式下太陽能電力的充電儲能與發(fā)電輸出的循環(huán)運行包括以下控制流程(見圖3、圖4):當(dāng)系統(tǒng)工作模式管理器選擇系統(tǒng)離網(wǎng)工作模式后，邏輯控制單元2. I控制逆變器3進入離網(wǎng)主動工作模式、并使電力輸入取向驅(qū)動器2. ΙΙ-a與逆變器3的連通，同時邏輯控制單元2. I控制發(fā)電驅(qū)動器2. 12_a與電力輸出離網(wǎng)驅(qū)動器2. 13-b連通，當(dāng)太陽能電池板輸出電壓滿足系統(tǒng)充電儲能與發(fā)電輸出要求時(即在白天太陽光照充足、有足夠太陽能電力輸出時)，邏輯控制單元2. I控制電力輸入取向驅(qū)動器2. 11的取向開關(guān)2. ΙΙ-a與太陽能電池板電力輸出端連接、發(fā)電儲能驅(qū)動器2. 12的發(fā)電驅(qū)動器2. 12-a與電力輸出取向驅(qū)動器2. 13的電力輸出離網(wǎng)驅(qū)動器2. 13-b連接，使得太陽能發(fā)電回路接通，從而實現(xiàn)太陽能電力的離網(wǎng)發(fā)電，當(dāng)邏輯控制單元2. I監(jiān)測到當(dāng)前太陽能輸出電力滿足離網(wǎng)用戶使用需求時(太陽能輸出電力充足)、邏輯控制單元2. I控制發(fā)電儲能驅(qū)動器2. 12的儲能驅(qū)動器2. 12-b與蓄電池充電控制器4連通，使得太陽能電力儲能回路接通，從而將多余的太陽能電力通過蓄電池充電控制器4充入蓄電池矩陣5、作太陽能多余電力的儲能操作；當(dāng)太陽能電池板輸出電壓不能滿足系統(tǒng)充電儲能與發(fā)電輸出要求時(即夜晚無太陽能電力輸出或白天連續(xù)陰雨天太陽能電力輸出不足時)，邏輯控制單元2. I控制電力輸入取向驅(qū)動器2. 11斷開與太陽能電池板I的連接取向開關(guān)2. 11-a、同時取向開關(guān)2. ΙΙ-b閉合使其與蓄電池矩陣5放電輸出端的連通，形成太陽能電力的儲能電力儲能離網(wǎng)發(fā)電回路的接通，實現(xiàn)將蓄電池矩陣電能逆變后的離網(wǎng)輸出；見圖3、圖4，在系統(tǒng)并網(wǎng)工作模式下，太陽能電力須在蓄電池矩陣5滿載的情況下或蓄電池采樣電流為零時(此時為蓄電池缺省的應(yīng)急狀態(tài))，太陽能電力才進行直接的并網(wǎng)發(fā)電運行；整個太陽能發(fā)電系統(tǒng)在所述并網(wǎng)工作模式下，太陽能電力的充電儲能與發(fā)電輸出的循環(huán)運行包括以下控制流程當(dāng)系統(tǒng)工作模式管理器2. O選擇系統(tǒng)并網(wǎng)工作模式后，邏輯控制單元2. I控制逆變器3進入并網(wǎng)從適應(yīng)工作模式，逆變器3自動檢測外部電網(wǎng)的端口電壓數(shù)據(jù)特征，根據(jù)外部電網(wǎng)的端口電壓數(shù)據(jù)特征、所述逆變器作自動適應(yīng)匹配運行的相位、頻率及對孤島效應(yīng)作規(guī)避處置等的從適應(yīng)輸出。在并網(wǎng)狀態(tài)下，當(dāng)太陽能電池板I輸出電壓滿足系統(tǒng)充電儲能與發(fā)電輸出要求時(即在白天太陽光照充足、有足夠太陽能電力輸出時)，邏輯控制單元2. I控制電力輸入取向驅(qū)動器2. 11的取向開關(guān)2. ΙΙ-a與太陽能電池板I的連接、以及儲能驅(qū)動器2. 12-b與蓄電池充電控制器4的連接，同時斷開電力輸入取向驅(qū)動器2. ΙΙ-b與蓄電池矩陣5放電輸出端的連接(即斷開取向開關(guān)2. ΙΙ-b)，使得·太陽能電力儲能回路連通，實現(xiàn)太陽能電力的蓄電池矩陣的儲能操作(見圖6)，當(dāng)蓄電池矩陣5充電滿載后，邏輯控制單元2. I控制發(fā)電儲能驅(qū)動器2. 12的儲能驅(qū)動器2. 12-b斷開與蓄電池充電控制器4的連接、同時控制電力輸出取向驅(qū)動器2. 13的電力輸出并網(wǎng)驅(qū)動器
2.13-a與并網(wǎng)端口連接，使得太陽電力發(fā)電回路連通(見圖8)，實現(xiàn)太陽能電力的直接并網(wǎng)發(fā)電；當(dāng)太陽能電池板輸出電壓不能滿足系統(tǒng)充電儲能與發(fā)電輸出要求時(即在白天太陽光照不充足沒有足夠太陽能電力輸出、或在夜晚時)，邏輯控制單元2. I控制電力輸入取向驅(qū)動器2. ΙΙ-a斷開與太陽能電池板的連接并同時閉合輸入取向驅(qū)動器開關(guān)2. ΙΙ-b使蓄電池矩陣5電能輸出端連接至逆變器的輸入端，同時邏輯控制單元2. I控制發(fā)電儲能驅(qū)動器2. 12的儲能驅(qū)動器2. 12-b斷開與蓄電池充電控制器4的連接、并控制電力輸出取向驅(qū)動器2. 13的電力輸出并網(wǎng)驅(qū)動器2. 13-a與外部電網(wǎng)連接，形成太陽能電力的儲能并網(wǎng)發(fā)電回路的接通(見圖7)，實現(xiàn)將蓄電池矩陣中太陽能儲能電能逆變后的并網(wǎng)發(fā)電；當(dāng)邏輯控制單元檢測到對外部電網(wǎng)的峰值電能有儲電備份需要時，邏輯控制單元2. I控制電力輸出取向驅(qū)動器2. 13的電力輸出并網(wǎng)驅(qū)動器2. 13-a與外部電網(wǎng)連接、發(fā)電儲能驅(qū)動器2. 12的發(fā)電驅(qū)動器2. 12-a與逆變器3的輸入端斷開、以及蓄電池矩陣5電能輸出端與電力輸入取向驅(qū)動器2. ΙΙ-b斷開，電力輸入取向驅(qū)動器2. ΙΙ-a也與逆變器輸入端斷開，同時控制發(fā)電儲能驅(qū)動器2. 12的儲能驅(qū)動器2. 12-b與蓄電池充電控制器4連接，使得蓄電池充電控制器5與用外部電網(wǎng)電力向蓄電池充電儲能的回路連通，實現(xiàn)能用外部電網(wǎng)電能向發(fā)電系統(tǒng)倒灌的充電儲能操作(見圖9)。圖6、圖7、圖8、圖9中，10為驅(qū)動器的連通狀態(tài)示意。
權(quán)利要求1.一種新型的離網(wǎng)/并網(wǎng)一體化太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其包括控制系統(tǒng)、太陽能電池板、逆變器、蓄電池矩陣以及蓄電池充電控制器，所述蓄電池充電控制器連接所述蓄電池矩陣，其特征在于所述控制系統(tǒng)能夠控制太陽能發(fā)電系統(tǒng)在離網(wǎng)或并網(wǎng)的任一模式下運行，所述控制系統(tǒng)包括邏輯控制單元、系統(tǒng)工作模式控制管理器、電力輸入取向驅(qū)動器、發(fā)電儲能驅(qū)動器以及電力輸出取向驅(qū)動器，所述系統(tǒng)工作模式控制器通過所述邏輯控制單元與所述電力輸入取向驅(qū)動器、發(fā)電儲能驅(qū)動器、電力輸出取向驅(qū)動器電控連接，所述太陽能電池板、逆變器、蓄電池充電控制器、蓄電池矩陣與所述邏輯控制單元邏輯電控連接，所述太陽能電池板通過電力輸入取向驅(qū)動器連接入所述逆變器的輸入端，所述逆變器輸出端通過所述發(fā)電儲能驅(qū)動器分別與所述電力輸出取向驅(qū)動器的輸入端、所述蓄電池充電控制器的輸入端連接，所述電力輸出驅(qū)動器輸出端口又分別以離網(wǎng)方式或并網(wǎng)方式與系統(tǒng)外部電網(wǎng)相連，所述蓄電池矩陣的放電輸出端連接入所述電力輸入取向驅(qū)動器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型的離網(wǎng)/并網(wǎng)一體化太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述太陽能電池板、電力輸入取向驅(qū)動器、逆變器、發(fā)電儲能驅(qū)動器、蓄電池充電控制器與蓄電池矩陣構(gòu)成太陽能電力儲能回路；所述蓄電池矩陣、電力輸入取向驅(qū)動器、逆變器、發(fā) 電儲能驅(qū)動器、電力輸出取向驅(qū)動器構(gòu)成太陽能電力的儲能發(fā)電回路；所述太陽能電池板、電力輸入取向驅(qū)動器、逆變器、發(fā)電儲能驅(qū)動器與電力輸出取向驅(qū)動器連接構(gòu)成太陽能電力發(fā)電回路；所述太陽能電力儲能回路、太陽能電力的儲能發(fā)電回路以及太陽能電力發(fā)電回路成交叉環(huán)形結(jié)構(gòu)回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型的離網(wǎng)/并網(wǎng)一體化太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述電力輸入取向驅(qū)動器控制所述逆變器輸入電流來源取向，其包括相互串接的太陽能電池板電力輸出取向驅(qū)動器與蓄電池矩陣儲能電力輸出取向驅(qū)動器，所述兩個取向驅(qū)動器分別控制所述太陽能電池板的電能向所述逆變器的輸入和所述蓄電池矩陣儲存的電能向逆變器的輸入，所述兩個取向驅(qū)動器之間的串接點與所述逆變器的輸入端相連；所述發(fā)電儲能驅(qū)動器在所述逆變器有逆變電能輸出時、控制所述逆變器輸出電流的輸出取向；所述發(fā)電儲能驅(qū)動器由發(fā)電驅(qū)動器與儲能驅(qū)動器串接組成，所述發(fā)電驅(qū)動器的輸入端連接所述逆變器輸出端，所述儲能驅(qū)動器的出端連接入所述蓄電池充電控制器的輸入端，所述串接的發(fā)電驅(qū)動器和儲能驅(qū)動器其之間的串接點與所述電力輸出取向驅(qū)動器的輸入端相連；所述電力輸出取向驅(qū)動器控制所述逆變器的電能作離網(wǎng)或并網(wǎng)的輸出取向，其包括并聯(lián)連接的并網(wǎng)輸出驅(qū)動器與離網(wǎng)輸出驅(qū)動器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型的離網(wǎng)/并網(wǎng)一體化太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于在所述并網(wǎng)模式下，所述控制系統(tǒng)能夠?qū)⑼獠侩娋W(wǎng)電能向系統(tǒng)倒灌，向蓄電池矩陣作充電儲能的電力資源儲存、備份操作；所述并網(wǎng)輸出驅(qū)動器、儲能驅(qū)動器、蓄電池充電控制器與蓄電池矩陣連接構(gòu)成外部電網(wǎng)對蓄電池儲能的回路。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種新型的離網(wǎng)/并網(wǎng)一體化太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述逆變器為具有最大功率跟蹤處理功能的逆變器；所述逆變器具有離網(wǎng)主動工作模式與并網(wǎng)從適應(yīng)工作模式；在所述離網(wǎng)主動工作模式下，所述逆變器能夠屏蔽端口數(shù)據(jù)檢測，以預(yù)設(shè)定的電壓、頻率等參數(shù)進行逆變電能的輸出；在所述并網(wǎng)從適應(yīng)工作模式 下，所述逆變器自動檢測外部電網(wǎng)的端口電壓數(shù)據(jù)特征，根據(jù)所述端口電壓數(shù)據(jù)特征、所述逆變器作自動適應(yīng)匹配運行的相位、頻率及對孤島效應(yīng)作規(guī)避處置等的從適應(yīng)逆變電能輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種新型的離網(wǎng)/并網(wǎng)一體化太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)工作模式控制管理器包括箱柜面板模式給定控制器和手持模式選擇控制管理器及遠程雙向通信控制端口 ；所述箱柜面板模式給定控制器和手持模式選擇控制管理器和遠程雙向通信控制端口可分別與所述邏輯控制單元電控連接；所述箱柜面板模式給定控制器及所述手持模式選擇控制管理器和遠程雙向通信控制端口與邏輯單元控制器均采用數(shù)字邏輯、微控制芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種新型的離網(wǎng)/并網(wǎng)一體化太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述蓄電池充電控制器為交流輸入的蓄電池充電控制器；所述蓄電池充電控制器的輸出端設(shè)置有防止所述蓄電池電能倒流作用的隔離措施。
專利摘要本實用新型提供了一種新型的離網(wǎng)/并網(wǎng)一體化太陽能發(fā)電系統(tǒng)，本實用新型提供了一種新型的離網(wǎng)/并網(wǎng)一體化太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其能滿足用戶對太陽能電力系統(tǒng)離網(wǎng)、并網(wǎng)的同時還具有對外部電網(wǎng)的峰值電力作儲備、備份的多功能應(yīng)用的要求，并能在滿足用戶使用的前提下對局部電網(wǎng)進行電力補充，大大提高太陽能電力系統(tǒng)的利用率以及系統(tǒng)硬件與軟件資源的共享率，優(yōu)化了系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，降低了系統(tǒng)控制和運行成本。其包括控制系統(tǒng)、太陽能電池板、逆變器、蓄電池矩陣以及蓄電池充電控制器，蓄電池充電控制器連接所述蓄電池矩陣，其特征在于控制系統(tǒng)控制太陽能發(fā)電系統(tǒng)在離網(wǎng)或并網(wǎng)的任一模式下運行。
文檔編號H02J3/38GK202586810SQ20122005236
公開日2012年12月5日 申請日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者茅建生 申請人:江蘇振發(fā)新能源科技發(fā)展有限公司