一種家用風光互補併網發電系統的製作方法

2023-12-01 18:46:26

一種家用風光互補併網發電系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種家用風光互補併網發電系統，包括光伏發電系統、風力發電系統、風光互補控制器和監控系統；所述光伏發電系統包括太陽能光伏陣列、單向防雷配電箱和光伏併網逆變器；所述風力發電系統包括風力發電機、卸荷控制器和風機併網逆變器；所述監控系統包括監控主機、環境監測儀、對光伏併網逆變器和風機併網逆變器的運行參數進行檢測的逆變器採集器以及與監控主機相接的人機界面HMI。本實用新型結構簡單、安裝方便、投入成本低；分別將風能和太陽能轉換成電能，對常規電網能源進行了有效的補充，清潔節能；不使用蓄電池進行儲能，降低了安裝和運行成本；採用人機系統對系統進行實時監控，提高了系統的安全性和運行效率。
【專利說明】—種家用風光互補併網發電系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種發電系統，尤其是涉及一種家用風光互補併網發電系統。
【背景技術】
[0002]風能、太陽能是可再生的潔淨資源，是快速解決石化類能源枯竭的最好替代能源之一，因此充分開發利用這些可再生資源是實現可持續發展戰略和環境保護的重要途徑。由於我國有著豐富的風能和太陽能資源，因此採用風光互補發電系統有著很好的發展潛力，且目前國內風光互補發電技術正在飛速發展。
[0003]現有的風光互補系統主要是採用風力發電機、太陽能光伏板、控制器、逆變器、蓄電池等組成，這樣的系統中存在的主要不足是在風力發電機、太陽能光伏板與逆變器之間結構複雜，因此安裝成本高，其次是現有的逆變器性能不穩定，容易損害，使用壽命不長，從而影響到整個發電系統的穩定、正常的運行；再者需要對蓄電池的充放電進行控制，並對其進行過壓保護，增加了運行成本。由於上述幾點原因造成現有的風光互補發電系統在實際施工時的規模都十分小，只能滿足幾戶居民普通用電。且現有的風光互補發電系統難以實現實時監控發電情況，因此需要加以改進。
實用新型內容
[0004]本實用新型所要解決的技術問題在於針對上述現有技術中的不足，提供一種結構簡單，不使用蓄電池進行儲能，並能實現實時監控的家用風光互補併網發電系統。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案是:一種家用風光互補併網發電系統，其特徵在於:包括光伏發電系統、風力發電系統、風光互補控制器和監控系統；所述光伏發電系統包括太陽能光伏陣列、將太陽能光伏陣列輸出的電流匯流且具有交直流防雷功能的單向防雷配電箱和將經單向防雷配電箱匯流後的直流電轉換為工頻交流電的光伏併網逆變器；所述風力發電系統包括風力發電機、用於將風力發電機輸出的三相交流電轉換為直流電並保證系統功率平衡和防止低電壓穿越的卸荷控制器和將卸荷控制器輸出的直流電轉換為所述工頻交流電的風機併網逆變器；所述監控系統包括監控主機、對發電現場的環境進行實時監測的環境監測儀、對光伏併網逆變器和風機併網逆變器的運行參數進行檢測的逆變器採集器以及與監控主機相接的人機界面HMI ;所述風光互補控制器連接有記錄所述發電系統和配電網之間的流通電量的電量計量裝置，所述單向防雷配電箱分別與太陽能光伏陣列和光伏併網逆變器相接，所述卸荷控制器分別與風力發電機和風機併網逆變器相接，所述光伏併網逆變器和風機併網逆變器均與風光互補控制器相接，所述逆變器採集器分別與光伏併網逆變器、風機併網逆變器和監控主機相接；所述單向防雷配電箱包括依次連接的匯流電路、防雷器和斷路器，所述卸荷控制器包括整流電路、串接在所述整流電路輸入端的空開和並聯在所述整流電路輸出端用於消耗多餘功率的卸荷負載，所述風機併網逆變器包括用於追蹤風力發電機的最大輸出功率的MPPT控制器、與所述MPPT控制器相接的全橋逆變電路、與所述全橋逆變電路相接的單相變壓器和與所述單相變壓器相接的接觸器，所述環境監測儀包括風速傳感器、風向傳感器、光照傳感器、測溫探頭、信號處理器、控制盒和支架，所述風速傳感器、風向傳感器、光照傳感器和測溫探頭均與所述信號處理器相接，所述信號處理器安裝在所述控制盒內，所述控制盒上設置有通訊接口，所述控制盒安裝在所述支架上；所述信號處理器通過所述通訊接口與監控主機相接。
[0006]上述一種家用風光互補併網發電系統，其特徵是:所述逆變器採集器和所述信號處理器均通過RS485總線與監控主機相接。
[0007]上述一種家用風光互補併網發電系統，其特徵是:所述太陽能光伏陣列由光電轉換效率為15%的單晶矽光伏電池組件構成。
[0008]上述一種家用風光互補併網發電系統，其特徵是:所述光伏併網逆變器的額定容量為5kW，且其直流電壓輸入範圍為300~650V。
[0009]本實用新型與現有技術相比具有以下優點:結構簡單、安裝方便、投入成本低；分別將風能和太陽能轉換成電能，對常規電網能源進行了有效的補充，清潔節能；不使用蓄電池進行儲能，降低了安裝和運行成本；採用人機系統對系統進行實時監控，提高了系統的安全性和運行效率。[0010]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型的電路原理框圖。
[0012]附圖標記說明:
[0013]I 一太陽能光伏陣列；2—單向防雷配電箱；3—光伏併網逆變器；
[0014]4 一風力發電機； 5—卸荷控制器； 6—風機併網逆變器；
[0015]7—監控主機；8—環境監測儀；9 一逆變器採集器；
[0016]10—人機界面HMI; 11—風光互補控制器；12—電量計量裝置；
[0017]13—配電網。
【具體實施方式】
[0018]如圖1所示，本實用新型包括光伏發電系統、風力發電系統、風光互補控制器11和監控系統；所述光伏發電系統包括太陽能光伏陣列1、將太陽能光伏陣列I輸出的電流匯流且具有交直流防雷功能的單向防雷配電箱2和將經單向防雷配電箱2匯流後的直流電轉換為工頻交流電的光伏併網逆變器3 ;所述風力發電系統包括風力發電機4、用於將風力發電機4輸出的三相交流電轉換為直流電並保證系統功率平衡和防止低電壓穿越的卸荷控制器5和將卸荷控制器5輸出的直流電轉換為所述工頻交流電的風機併網逆變器6 ;所述監控系統包括監控主機7、對發電現場的環境進行實時監測的環境監測儀8、對光伏併網逆變器3和風機併網逆變器6的運行參數進行檢測的逆變器採集器9以及與監控主機7相接的人機界面HMIlO ;所述風光互補控制器11連接有記錄所述發電系統和配電網13之間的流通電量的電量計量裝置12，所述單向防雷配電箱2分別與太陽能光伏陣列I和光伏併網逆變器3相接，所述卸荷控制器5分別與風力發電機4和風機併網逆變器6相接，所述光伏併網逆變器3和風機併網逆變器6均與風光互補控制器11相接，所述逆變器採集器9分別與光伏併網逆變器3、風機併網逆變器6和監控主機7相接；所述單向防雷配電箱2包括依次連接的匯流電路、防雷器和斷路器，所述卸荷控制器5包括整流電路、串接在所述整流電路輸入端的空開和並聯在所述整流電路輸出端用於消耗多餘功率的卸荷負載，所述風機併網逆變器6包括用於追蹤風力發電機4的最大輸出功率的MPPT控制器、與所述MPPT控制器相接的全橋逆變電路、與所述全橋逆變電路相接的單相變壓器和與所述單相變壓器相接的接觸器，所述環境監測儀8包括風速傳感器、風向傳感器、光照傳感器、測溫探頭、信號處理器、控制盒和支架，所述風速傳感器、風向傳感器、光照傳感器和測溫探頭均與所述信號處理器相接，所述信號處理器安裝在所述控制盒內，所述控制盒上設置有通訊接口，所述控制盒安裝在所述支架上；所述信號處理器通過所述通訊接口與監控主機7相接。
[0019]本實施例中，所述逆變器採集器9和所述信號處理器均通過RS485總線與監控主機7相接。
[0020]本實施例中，所述太陽能光伏陣列I由光電轉換效率為15%的單晶矽光伏電池組件構成。
[0021]本實施例中，所述光伏併網逆變器3的額定容量為5kW，且其直流電壓輸入範圍為300 ?650V。
[0022]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，並非對本實用新型作任何限制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬於本實用新型技術方案的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種家用風光互補併網發電系統,其特徵在於:包括光伏發電系統、風力發電系統、風光互補控制器(11)和監控系統；所述光伏發電系統包括太陽能光伏陣列(I)、將太陽能光伏陣列(I)輸出的電流匯流且具有交直流防雷功能的單向防雷配電箱(2)和將經單向防雷配電箱(2)匯流後的直流電轉換為工頻交流電的光伏併網逆變器(3);所述風力發電系統包括風力發電機(4)、用於將風力發電機(4)輸出的三相交流電轉換為直流電並保證系統功率平衡和防止低電壓穿越的卸荷控制器(5)和將卸荷控制器(5)輸出的直流電轉換為所述工頻交流電的風機併網逆變器(6);所述監控系統包括監控主機(7)、對發電現場的環境進行實時監測的環境監測儀(8)、對光伏併網逆變器(3)和風機併網逆變器(6)的運行參數進行檢測的逆變器採集器(9)以及與監控主機(7)相接的人機界面HMI (10);所述風光互補控制器(11)連接有記錄所述發電系統和配電網(13)之間的流通電量的電量計量裝置(12)，所述單向防雷配電箱(2)分別與太陽能光伏陣列(I)和光伏併網逆變器(3)相接，所述卸荷控制器(5)分別與風力發電機(4)和風機併網逆變器(6)相接，所述光伏併網逆變器(3 )和風機併網逆變器(6 )均與風光互補控制器(11)相接，所述逆變器採集器(9 )分別與光伏併網逆變器(3)、風機併網逆變器(6)和監控主機(7)相接；所述單向防雷配電箱(2)包括依次連接的匯流電路、防雷器和斷路器，所述卸荷控制器(5)包括整流電路、串接在所述整流電路輸入端的空開和並聯在所述整流電路輸出端用於消耗多餘功率的卸荷負載，所述風機併網逆變器(6)包括用於追蹤風力發電機(4)的最大輸出功率的MPPT控制器、與所述MPPT控制器相接的全橋逆變電路、與所述全橋逆變電路相接的單相變壓器和與所述單相變壓器相接的接觸器，所述環境監測儀(8)包括風速傳感器、風向傳感器、光照傳感器、測溫探頭、信號處理器、控制盒和支架，所述風速傳感器、風向傳感器、光照傳感器和測溫探頭均與所述信號處理器相接，所述信號處理器安裝在所述控制盒內，所述控制盒上設置有通訊接口，所述控制盒安裝在所述支架上；所述信號處理器通過所述通訊接口與監控主機(7)相接。
2.按照權利要求1所述的一種家用風光互補併網發電系統，其特徵在於:所述逆變器採集器(9 )和所述信號處理器均通過RS485總線與監控主機(7 )相接。
3.按照權利要求1或2所述的一種家用風光互補併網發電系統，其特徵在於:所述太陽能光伏陣列(I)由光電轉換效率為15%的單晶矽光伏電池組件構成。
4.按照權利要求1所述的一種家用風光互補併網發電系統，其特徵在於:所述光伏併網逆變器(3)的額定容量為5kW，且其直流電壓輸入範圍為300?650V。
【文檔編號】H02J3/38GK203722248SQ201320666854
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年10月27日 優先權日:2013年10月27日
【發明者】麻樹波 申請人:西安中科麥特電子技術設備有限公司