[发明专利]一种光伏离并网及储能混合供电系统

说明书

技术领域

本发明涉及光伏供电领域，特别涉及一种家用的小型光伏离并网及储能混合供电系统。

背景技术

目前市面上面向家庭单元的光伏供电产品主要有两种形式：(一)并网供电：光伏供电源产生的电能经过并网逆变器与市网融合共同为负载供电；(二)离网供电：光伏供电源产生的电能与市网隔离独立为负载供电。无论是并网还是离网，都需要配置一定容量的储能，以保证供电质量，并且确保充分利用光伏产生的电能。

并网供电的特点在于，光伏电能与市网接入同一母线，同时为负载供电。如果光伏电能超过负载功率，多于的光伏电能反向馈网；如果光伏电能不能满足负载功率，市网并流补充。因此并网供电模式的优点在于，系统设计的约束条件少，灵活性大。但其主要缺点是：在光伏并网供电模式下，并网逆变器是基于市网电压确定其输出电压幅值和相位的，即光伏供电受制于市网的供电状态，一旦市网掉电，并网逆变器就失去了参照基准，因此光伏并网供电不能在孤岛模式下运行。并且当市网掉电时，要求并网逆变器具有实时检测能力，并且即时停止工作，以避免光伏供电源产生的电流馈至市网，即要求具有防孤岛效应。

离网供电的优点是，离网逆变器可自主提供输出电压基准，不受制于市网的供电状态，即能在孤岛模式下运行。但其主要缺点是：系统设计的各环节的匹配要求高，应对负载变化的灵活性差。

因此，需要一种既可以在孤岛模式下运行，又能够并网运行的光伏混合供电系统。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，特别是提出一种既可以在孤岛模式下运行，又能够并网运行的光伏离并网及储能混合供电系统。

为实现上述目的，本发明提供一种光伏离并网及储能混合供电系统，包括：市网、光伏供电源、光伏双模逆变器、储能电池、储能双向双模逆变器、用户负载和吸收负载。其中：所述市网用于对所述用户负载供电，对所述储能电池充电，以及承载所述光伏供电源的馈网电能；所述光伏供电源和所述光伏双模逆变器连接之后，用于对所述用户负载供电，对所述储能电池充电，以及向所述市网馈电，其中，所述光伏双模逆变器用于跟随所述市网电压或者自整定输出电压；所述储能电池和所述储能双向双模逆变器连接之后，用于存储来自光伏供电源或者市电的电能，以及对所述用户负载供电，其中，所述储能双向双模逆变器逆变输出电压跟随所述市网电压或者自整定输出电压对所述用户负载供电，所述储能双向双模逆变器工作于整流方向以控制所述储能电池的充电；所述吸收负载和所述光伏供电源连接，用于消耗所述光伏供电源对所述用户负载供电以及对所述储能电池充电之后剩余的电能。

在本发明实施例中，所述光伏离并网及储能混合供电系统可以在光伏并网及带载，光伏并网、带载、充电及馈网，光伏并网、带载、馈网及充电，储能电池并网及带载，市网带载，市网带载及充电，光伏离网、储能电池并网及带载，光伏离网、带载、充电及吸收，储能电池离网带载九种模式下工作。其中，本发明实施例中所述带载是指为负载供电。

对于光伏并网及带载模式，当所述用户负载功率小于所述光伏供电源的功率且所述储能电池经判断无需充电时，所述光伏供电源独立为所述用户负载供电，同时剩余电能馈至所述市网，以保证所述用户负载最大限度的利用光伏电源产生的电能，亦即尽可能少地消耗所述市网的电能。其中所述光伏双模逆变器输出电压跟随所述市网电压，所述储能双向双模逆变器处于截止状态。

对于光伏并网、带载、充电及馈网模式，当所述用户负载功率小于所述光伏供电源的功率且所述储能电池经判断需优先充电时，所述光伏供电源独立为所述用户负载供电以及为所述储能电池充电，然后剩余电能馈至所述市网，以保证所述用户负载最大限度的利用光伏电源产生的电能，亦即尽可能少地消耗所述市网的电能。其中所述光伏双模逆变器输出电压跟随所述市网电压，所述储能双向双模逆变器处于整流方向充电状态。

对于光伏并网、带载、馈网及充电模式，当所述用户负载功率小于所述光伏供电源的功率且所述市网经判断需优先馈电时，所述光伏供电源独立为所述用户负载供电以及向所述市网馈电，然后剩余电能为所述储能电池充电，其中所述光伏双模逆变器跟随所述市网电压输出电压，所述储能双向双模逆变器处于整流充电状态。

对于储能电池并网及带载模式，当所述光伏供电源截止供电，所述市网有电，且所述储能电池经判断允许放电时，所述储能电池独立为所述用户负载供电，同时将其存储的部分电能向所述市网馈电，其中所述储能双向双模逆变器处于逆变放电状态，输出电压跟随市网电压，所述光伏双模逆变器处于截止状态。