[发明专利]一种混合新能源的离网发电系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及采用混合新能源的离网发电系统及其控制方法。

背景技术

市电即我们所说的交流电（AC），交流电的成分包含：电压、电流、频率三种，其频率可分为50HZ（赫兹）与60HZ（赫兹）两种，电压分布由100VA至240VA。一般为220V（伏）。

传统能源是指在现阶段科学技术水平条件下，人们已经广泛使用、技术上比较成熟的能源，如煤炭、石油、天然气、水能、木材等。传统能源亦称常规能源。传统能源中的煤炭、石油和天然气都是由远古的生物化石演变而成，故统称为化石燃料。

新能源（new energy sources）是指传统能源之外的各种能源形式。它的各种形式大都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部深处所产生的热能（潮汐能例外）。包括了太阳能、风能、生物质能、地热能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。即，新能源包括各种可再生能源和核能。相对于传统能源，新能源普遍具有污染少、储量大的特点，对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源（特别是化石能源）枯竭问题具有重要意义。

随着新能源技术的不断创新，越来越多的新能源与传统能源的结合混合使用，以减少和替代传统能源，特别是化石能源，是目前世界各国的发展趋势。

离网发电（off-grid power generation）是指采用区域独立发电、分户独立发电的离网供电模式。离网发电的类型包括：风力发电、光伏发电、风光互补、风光柴互补、水光互补、水风互补、光柴互补、柴油发电、天然气发电、微水电等。

　离网发电的应用范围和用途，包括边远无电地区居民生活用电 照明、电视、洗衣机等生活用电；光伏水泵、无电地区的深水井饮用、灌溉；交通灯领域 航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、路灯；与汽车配套 太阳能汽车/电动车、电池充电设备、汽车空调、换气扇、冰箱等；航天仪器 卫星、航天器、空间太阳能电站等；通讯/通信领域 太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统；石油、海洋、气象领域 石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等；便携式电器、海水淡化设备供电等。

传统的风力发电和太阳能发电在资源利用上有其自身的缺陷，有些地区日照时间短或风力不足，单独使用风力发电或太阳能发电不能满足供电的需要。但风能和太阳能的互补性很强，无风时可能会有太阳，无太阳时可能会有风，白天日照充足时可能风小，夜晚没有日照时可能风大。风光互补供电系统正是利用这一原理强强联合，优势互补的。该系统弥补了风电和光电独立系统的缺陷，它是合理的独立电源系统，是新能源综合开发和利用的完美结合。

风光互补离网供电系统，解决了偏远地区无法供电的难题，解决了传统供电线损大成本高的难题。不但缓解了电力紧张局面，同时也实现了绿色能源、开发了再生能源，促进了循环经济的发展。

目前在新能源和传统能源的混合在离网发电的使用过程中，例如以风能、太阳能为例，以风能发电机和太阳能发电机组成的混合能源系统是通过风机、太阳能混合控制器的控制，向蓄电池蓄能，即将发电机发出的变频、变压的交流电整流成直流电，将该直流电向蓄电池蓄能，从而向负载定时提供交直流电源。在上述混合系统中，蓄电池的浮充、均充电压和风机、太阳能和外部电源的浮充、均充电压都相等。

如图1所示，风机、太阳能和外部电源的向蓄电池供电，蓄电池通过频繁的充、放电满足实际负载的需要，而铅酸蓄电池完全充、放电的循环次数大约在400次，每日循环次数较高的系统，蓄电池的寿命很短。由于蓄电池的充放电特性，通常要求控制充电电流为蓄电池容量的5%-30%之间，也即0.05C-0.3C（C为蓄电池容量），因此蓄电池容量不仅要满足负载的要求，还要满足风机、太阳能电池板功率的要求，因此在上述新能源和混合能源混合使用的应用范围上，对负载是有一定的条件限制的，例如，对于选用的负载一般功率不可太大，功率过大的负载必将使用容量极大的蓄电池，因此目前实际选用的负载大约1千瓦左右或小于1千瓦。

发明内容

本发明通过设定离网发电系统中浮充、均充电压点值，控制新能源被优先利用，并延长蓄电池的寿命。

具体的技术方案是：

一种混合新能源的离网发电系统，包括新能源X1、X2、X3…Xn（其中n≧1）；传统能源C1、C2、C3…Cn（其中n≧1）；蓄电池和负载；各新能源和传统能源的控制器分别母线连接，蓄电池和负载分别连接到母线。