一種基于光伏發(fā)電與市電協(xié)調(diào)供能的應(yīng)急電源系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種應(yīng)急電源系統(tǒng)，具體涉及一種基于光伏發(fā)電與市電協(xié)調(diào)供能的應(yīng)急電源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市中各種建筑都趨向于高層化、集成化、智能化、大規(guī)?；较虬l(fā)展，比較突出的一些重要公共建筑的基礎(chǔ)設(shè)施如電梯、各種娛樂場所以及軍用設(shè)施等，對電力的依賴性也越來越大，對電力系統(tǒng)、各種后備電源的供電可靠性、安全性、供電質(zhì)量好壞的要求也越來越高，一旦發(fā)生供電中斷的情況，將造成重大的政治影響和經(jīng)濟(jì)損失，影響到群眾的生命財產(chǎn)安全。為減小這種損失，就需要一種能夠獨立于電網(wǎng)之外的供能系統(tǒng)來滿足非正常情況下的用電需要，應(yīng)急電源就是為適應(yīng)這種需要而誕生的。應(yīng)急電源是在發(fā)生緊急情況時提供應(yīng)急電力的一種設(shè)備，它是為各種用電設(shè)施提供可靠后備電源保障的設(shè)備，在電力搶險、通信維修、突發(fā)事件處理、搶險救災(zāi)、軍事作戰(zhàn)演習(xí)、后勤保障等方面都發(fā)揮重要作用，正是現(xiàn)實社會的強(qiáng)烈需求，使得應(yīng)急電源行業(yè)逐步興起。
[0003]目前應(yīng)急電源的能量來源主要為柴油發(fā)電機(jī)組和蓄電池，存在污染環(huán)境、噪聲高、效率低、體積大、輸出電能質(zhì)量較差、電能來源單一等缺點。而當(dāng)下環(huán)境污染、化石燃料枯竭已嚴(yán)重影響到人類的生活，改變能源的消費結(jié)構(gòu)，在能源供應(yīng)方面走可持續(xù)展的道路，已成為人們的共識。太陽能等可再生能源，具有清潔、使用無污染、分布廣泛、用之不竭的特點，將成為未來的主要能源。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)與市電相互獨立，可自行控制，能避免發(fā)生大規(guī)模停電事故；在意外發(fā)生時能繼續(xù)供電，彌補大電網(wǎng)穩(wěn)定性的不足，且其參與運行系統(tǒng)少，啟停快速，便于實現(xiàn)全自動；調(diào)峰性能好，操作簡單；輸配電損耗低，甚至沒有，無需建配電站，降低或避免附加的輸配電成本，土建和安裝成本低。太陽能光伏發(fā)電具備的這些優(yōu)點，為其作為應(yīng)急電源系統(tǒng)的能量來源提供了充分的依據(jù)。
[0004]以柴油發(fā)電機(jī)組和蓄電池為能量來源的應(yīng)急電源，其能量儲存有限，僅作為應(yīng)用于緊急情況下的備用電源；基于光伏發(fā)電的應(yīng)急電源相當(dāng)于一個小型的光伏電站，在儲能設(shè)備滿充時，還會產(chǎn)生多余的電能。故在對于基于光伏發(fā)電的應(yīng)急電源，為了提高能源的利用率，在正常狀況時，光伏發(fā)電可與市電協(xié)調(diào)供能，將多余的電能供給一般負(fù)載使用。再考慮到光伏發(fā)電的容量和發(fā)電效率不大，在緊急情況時，基于光伏發(fā)電的應(yīng)急電源只允許為緊急負(fù)載提供電能，即禁止非緊急負(fù)載用電。
[0005]傳統(tǒng)的光伏發(fā)電可與市電協(xié)調(diào)供能采用并網(wǎng)逆變技術(shù)，并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)通過光伏并網(wǎng)逆變器與公共電網(wǎng)相連，在公共電網(wǎng)的強(qiáng)力支撐下為負(fù)載提供持續(xù)可靠電能。當(dāng)日光充足時，光伏電池板產(chǎn)生的盈余電能通過逆變器單位功率因數(shù)并網(wǎng)，即電能轉(zhuǎn)變?yōu)榕c公共電網(wǎng)電壓同頻、同相的交流電后輸入公共電網(wǎng)，此時公共電網(wǎng)相對光伏發(fā)電系統(tǒng)可看作一個無窮大負(fù)載；當(dāng)在夜晚或陰雨天等極端惡劣天氣情況下，負(fù)載所需的差額電能，由逆變器工作在可逆模式即整流狀態(tài)后通過公共電網(wǎng)獲取，此時公共電網(wǎng)相對光伏發(fā)電系統(tǒng)可看作一個無窮大電源。目前，并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)由于光伏電源出力的隨機(jī)和波動性，對公共電網(wǎng)還會造成較多負(fù)面影響，需要得到供電公司的審核批準(zhǔn)，同時系統(tǒng)核心器件一一光伏并網(wǎng)逆變器成本和技術(shù)要求較高，因此在技術(shù)和設(shè)備配套及實施上存在諸多不便和阻力。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于光伏發(fā)電與市電協(xié)調(diào)供能的應(yīng)急電源系統(tǒng)，采用獨立型的光伏發(fā)電系統(tǒng)與市電一起協(xié)調(diào)為負(fù)載供電。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是:一種基于光伏發(fā)電與市電協(xié)調(diào)供能的應(yīng)急電源系統(tǒng)，包括太陽能電池板、控制器、離網(wǎng)逆變器、自動切換裝置，太陽能電池板和蓄電池分別通過直流線路連接控制器，控制器通過直流線路連接離網(wǎng)逆變器，離網(wǎng)逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電后通過交流線路輸送至自動切換裝置，自動切換裝置分別連接應(yīng)急負(fù)載、普通負(fù)載、市電。
[0008]所述交流線路包括電能輸送電路和信號通訊線路，將輸送電能和通訊功能合二為一，在傳輸交流電能的同時，以及在供電電壓允許范圍內(nèi)，把應(yīng)急電源運行狀態(tài)信息，尤其是蓄電池4荷電狀態(tài)信息輸送給自動切換裝置7。
[0009]所述自動切換裝置包括PC機(jī)和西門子S7-1200PLC，PC機(jī)與PLC之間通過PC/PPI電纜進(jìn)行連接，然后控制各開關(guān)的動作，編程軟件為TIA Portal Vll SP2，該軟件既可以進(jìn)行PLC編程，又能組態(tài)WinCC界面，實現(xiàn)顯示監(jiān)控功能。PLC控制繼電器是否上電來控制開關(guān)的通斷，從而實現(xiàn)自動切換功能。
[0010]所述控制器為型號為DL-12/24V5a-m的光伏控制器，該光伏控制器技術(shù)成熟，使用廣泛。
[0011 ] 所述自動切換裝置與市電之間還設(shè)有電表。
[0012]采用上述結(jié)構(gòu)，本實用新型供電時光伏發(fā)電應(yīng)急電源和市電網(wǎng)是相互隔離的，對于負(fù)載而言，應(yīng)急電源和市電網(wǎng)互為備用，不會引起光伏應(yīng)急電源倒送電能到市電網(wǎng)。既能減少若僅用于應(yīng)急狀態(tài)，基于光伏發(fā)電的應(yīng)急電源多余能量的浪費，提高能源利用率；又能極大地提高系統(tǒng)的供電可靠性；同時光伏發(fā)電應(yīng)急電源系統(tǒng)與市電網(wǎng)完全電隔離，從而避免了應(yīng)急電源對公共電網(wǎng)的消極影響。同時市電單獨供電時不再經(jīng)整流器和逆變器進(jìn)行兩級電能轉(zhuǎn)換，整體效率獲得提高，降低了系統(tǒng)建設(shè)成本。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明:
[0014]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為切換裝置控制邏輯圖；
[0016]圖中:太陽能電池板1、控制器2、直流線路3、蓄電池4、離網(wǎng)逆變器5、交流線路6、自動切換裝置7、應(yīng)急負(fù)載8、普通負(fù)載9、電表10、市電11。
【具體實施方式】
[0017]如圖1所示，一種基于光伏發(fā)電與市電協(xié)調(diào)供能的應(yīng)急電源系統(tǒng)，包括太陽能電池板1、控制器2、離網(wǎng)逆變器5、自動切換裝置7，太陽能電池板I和蓄電池4分別通過直流線路3連接控制器2，控制器2通過直流線路3連接離網(wǎng)逆變器5，離網(wǎng)逆變器5將直流電轉(zhuǎn)換為交流電后通過交流線路6輸送至自動切換裝置7，自動切換裝置7分別連接應(yīng)急負(fù)載
8、普通負(fù)載9、市電11。
[0018]所述交流線路6包括電能輸送電路和信號通訊線路，將輸送電能和通訊功能合二為一，在傳輸交流電能的同時，以及在供電電壓允許范圍內(nèi)