[发明专利]一种可移动式混合能源单相供电系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混合能源供电系统，尤其涉及一种可移动式混合能源单相供电系统。

背景技术

随着现代工业的发展，石油、煤、天然气等不可再生能源日渐稀少，以风能、太阳能为代表的新能源符合全球低碳经济的时代潮流，已经得到世界各国政府的认可、重视与扶持。

在很多需要单相电力供应的场合，其位置是移动的，包括但不限于车载电力供应、船载电力供应、坦克及其他军用运载工具电力供应、野外或极地探险场合能源供给，对于这些用电场合，公用电力系统难于进行电缆铺设。

当前，此类需要单相电力供应的场合多采用以石油、天然气为代表的不可再生能源发电实现电能供给，且在使用过程中存在噪声大、污染强、能量有限、能源品种单一的缺点，在能源用尽或发电机故障时无电可用，对工作、生存、战斗产生严重影响。

当前大多数单相光伏发电系统与单相风力发电系统都不具有可移动的特性。在位置不固定的电能需求场合，也有少数应用中采用了光伏或风电发电设备，实现电能的辅助供给，但这种方案没有把多种类能源有机组合，供给的电能参数千差万别，稳定性不高，而且，在风能、太阳能两者之和不能满足负荷需求时束手无策，车、船等载具中的汽油或柴油以及蓄电装置中的能量无法转换为电能供负荷使用。一个显著的缺点是：这种应用方案多为手动操作，在需要增减、切换不同能源部分时会出现短时断电现象。

当前大多数可移动式单相发电系统都不具有宽电压输入特性。在能量可以满足负载需求的前提下，对于风力发电系统，在风力过小或过大时均不能正常工作；对于光伏发电系统，在阳光强度过低或环境温度过低（导致太阳能电池开路电压升高）情况下均不能正常工作。

发明内容

本发明能克服上述缺点，提供一种可移动式混合能源单相供电系统，在位置不固定的电能需求场合，实现风能、太阳能、石油、蓄电装置中储能等多类型能源的有机组合，并采用电力电子技术统一转换为参数特性符合负载需求的电能，在优先使用可再生能源的原则下，通过统一的电源供给端口，对负荷进行可靠供电。

本发明包含的各能源部分启用次序为：优先使用太阳能、风能等可再生能源，在可再生能源能够满足负荷需求时，关闭燃油发电部分，如有富余能量则存储到储能部分；当太阳能与风能之和不能满足负荷，但加上已存储能量可满足负荷需求时，启用储能部分，太阳能、风能及储能共同向负荷供电，燃油发电部分处于关闭状态；当可再生能源与存储能量之和还不能满足负荷需求时，才投入燃油发电部分，由系统中的所有能源共同向负荷供电，系统对某一路或多路能源部分进行投切时，负载输出端口无断电现象。

本发明在需要增减、切换不同能源部分时，可在不断电的前提下实现瞬时切换。

本发明具有宽电压输入特性。在能量可以满足负载需求的前提下，在风力资源大幅波动、阳光强度变化频繁或环境温度大幅升降等情况下正常工作。

在不同应用场合，用户可以根据当地气象数据特点、自身经济条件选用适合的单一能源或多能源组合方案，实现成本与效能的最优化。

为实现上述目的，本发明所涉及的可移动式混合能源单相供电系统包括主控部分、变流部分，以及下列能源部分中的一种或多种：风力发电部分、光伏发电部分、燃油发电部分、储能部分。本发明的各组成部分可以合并或拆分，主控部分与变流部分电气连接，用户视实际情况选用的风力发电部分、光伏发电部分、燃油发电部分、储能部分中的一种或多种分别与变流部分电气连接。

风力发电部分适合在风力资源丰富的场合选用，其主要由风力发电装置、整流电路、稳压与滤波电路、直流斩波电路组成，风力发电装置直接输出的不稳定的交流电能，经过整流电路变为直流电能，但稳定性依然较差，再经过稳压与滤波电路、直流斩波电路后，变为电压稳定、性能可靠的直流电能。

光伏发电部分适合在太阳能资源丰富的场合选用，主要由光伏组件、稳压与滤波电路、直流斩波电路组成，光伏组件的类型包括但不限于单晶硅光伏组件、多晶硅光伏组件、薄膜光伏组件、生物光伏组件、化学光伏组件。

光伏组件直接输出的电能稳定性差，经稳压与滤波电路、直流斩波电路后变为电压稳定、性能可靠的、符合变流部分输入要求的直流电能。

燃油发电部分使用不可再生能源，因此在本系统中扮演备用能源的角色，只有在可再生能源提供的能量与存储能量之和不能满足负荷的情况下启动。燃油发电部分主要由燃油发电装置、整流电路、稳压与滤波电路、直流斩波电路组成，燃油发电部分把燃油中蕴含的化学能转变为稳定的用户设定电压值的直流电能。