[发明专利]风光柴市电一体化供电系统

说明书

技术领域

本发明涉及发电供电技术领域，特别是一种集新能源与传统能源一体化的供电系统。

背景技术

在通信基站中，通信设备需要采用相应电压等级的直流电源供电。传统的通信基站供电系统采用市电供电、柴油发电机备用的方式进行供电，通过开关电源将市电或者柴电转换为与通信设备相匹配的电压等级的直流电。随着全球能源危机的日益加剧，以及移动通信的日益普及，引入新能源供电的要求也日益迫切。目前，越来越多的通信基站采用风光互补供电系统，以风力发电和太阳能发电作为系统的主供电设备，以市电、柴电作为备用电源。这样既降低了系统的能耗，实现节能减排，又提高了供电的可靠性，从而进一步保障了通信质量。

目前采用的通信用风光互补供电系统主要有以下四种模式：第一种是风光互补供电系统独立供电，这类的系统直接将风能和太阳能转换为-48V或者24V直流电，为蓄电池充电，为通信设备供电。第二种是由风光互补供电系统、逆变器、以及开关电源组合而成，这类的系统将风能和太阳能转换为直流电，将电能存储在蓄电池组中，然后通过逆变器转换为三相交流电，输入开关电源，由开关电源为蓄电池充电、为通信设备供电。第三种类型是由风光互补供电系统与开关电源组合而成，其风光互补供电系统和开关电源独立工作，正常情况下，有风光互补供电系统为系统供电，当风、光资源不足时，将市电或者柴油发电机切入，通过开关电源为系统供电。第四种为风光柴市电集中供电系统，将风光互补供电系统和开关电源模块整合在一起，统一管理，正常情况下，有风光互补供电系统为系统供电，系统直接将风能和太阳能转换为-48V或者24V直流电，当风、光资源不足时，将市电或者柴油发电机切入，通过开关电源模块为系统供电。

以上四种通信用风光互补供电系统均存在一定不足之处。第一种模式中仅采用风光互补供电系统供电，为了能够确保系统在长时间的风、光资源不足情况下可靠供电，必须配备大容量的蓄电池组，且需要经常对蓄电池组进行深度充放电，导致蓄电池组成本高昂且寿命短，从而提高了系统的整体成本。第二种模式中采用逆变器转换，需要增加一组高电压的蓄电池组，不仅降低系统效率，还提高了整体成本。第三种模式中风光互补供电系统和开关电源独立工作，使系统存在了多个蓄电池管理系统，不利于蓄电池的管理，且两者同时工作时，充电电流不易控制，容易造成蓄电池的充电电流过大，降低蓄电池组寿命。第四种模式只是将风光互补供电系统和开关电源进行了简单叠加，虽然提高了蓄电池管理的质量，但是系统比较庞大，成本高昂，效率较低。

因此，确实需要一种适用于通信等直流供电的集新能源和传统能源一体化的新的供电系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够满足一般通信用直流用电需要的，有效利用风能、太阳能、市电和柴油发电机电能，集新能源和传统能源一体化的供电系统。

为实现上述目的，本发明提供了一种风光柴市电一体化供电系统，包括至少一个选自于风力发电子系统或太阳能发电子系统的子系统、至少一个柴市电子系统、一直流汇流单元以及一主控单元。其中，风力发电子系统、太阳能发电子系统、及柴市电子系统中的每个直流输出都连接至直流汇流单元进行直流汇流；主控单元被设置为根据由直流汇流单元的输出电压和电流、直流配电单元的输出电压和电流计算得到的需求功率，以及由每个风力发电子系统和太阳能发电子系统的运行状态计算得到的最大可输出功率，在风力发电子系统和太阳能子系统中选取一组子系统，令该子系统组运行，而其余子系统停止，使其运行的最大可输出功率之和大于或等于需求功率并且使该子系统组包含的子系统数量最少。

通过上述的技术方案，本发明的风光柴市电一体化供电系统，当风力发电子系统与太阳能发电子系统的输出功率较低或负载功率相对较高时，它们采取全部或大多数运行，以满足系统用电需求；当风力发电子系统与太阳能发电子系统的输出功率较高或负载功率相对较低时，它们只需少数运行，从而节约了能耗，延长设备的使用寿命。

有利的是，每个风力发电子系统还包含一风能控制模块。风能控制模块包含一功率转换模块、一功率控制模块以及一保护模块。其中功率控制模块被设置为自动寻找风机的最佳功率点，从而控制风机的输出功率以实现最佳功率跟踪，并且，功率控制模块还被设置为根据三相交流电的频率及直流电的电压和电流来控制保护模块。

进一步有利的是，每个太阳能发电子系统都包含一太阳能控制模块。太阳能控制模块包含一功率控制模块以及一保护模块，功率控制模块被设置为自动寻找太阳能组件的最佳功率点以实现其最大功率跟踪，并且，功率控制模块还被设置为根据输出功率以及来自主控单元的保护指令来控制保护模块的动作。