一種光伏發(fā)電技術教學示范系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種光伏發(fā)電技術教學示范系統(tǒng)，其光伏陣列的輸出連接匯流箱輸入端，匯流箱的輸出與第二開關(2)的輸入端和第三開關(3)的輸入端同時相連，第三開關(3)的輸出與DC/DC變流器的輸入端相連，DC/DC變流器的輸出端與第一開關(1)的輸入端以及蓄電池及電池管理系統(tǒng)單元相連，第一開關(1)的輸入端與第二開關(2)的輸出端及DC/AC變流器的輸入端同時相連，DC/AC變流器的輸出端與第四開關(4)的輸入端相連；第四開關(4)的輸出端與0.4kV交流母線并聯(lián)；負載與第五開關(5)的輸入端相連，第五開關(5)的輸出端也與0.4kV交流母線并聯(lián)；0.4kV交流母線與并離網(wǎng)轉(zhuǎn)換開關的輸入端相連，并離網(wǎng)轉(zhuǎn)換開關的輸出端與電網(wǎng)連接。
【專利說明】
一種光伏發(fā)電技術教學示范系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種光伏發(fā)電技術教學示范系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]光伏發(fā)電技術近年來在世界范圍內(nèi)獲得了顯著的發(fā)展，市場對光伏技術人才的需求越來越大，要求越來越高，與此同時部分高校紛紛組建了新能源技術有關的研究院所。為提高教學質(zhì)量，培養(yǎng)學生對光伏發(fā)電技術的直觀認識，這些院所大多都建立了自己的光伏發(fā)電教學示范系統(tǒng)。
[0003]由于光伏發(fā)電技術的教學人員缺乏實際項目的工程經(jīng)驗，在設計和建設光伏發(fā)電教學示范系統(tǒng)時往往只能參考甚至復制市場上已有的典型光伏并網(wǎng)和離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，如圖1a和圖1b所示。這種系統(tǒng)用于教學示范缺乏靈活性，光伏發(fā)電技術的綜合展示效果欠佳，不利于學生全面認識和掌握光伏發(fā)電綜合應用技術。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型提出一種光伏發(fā)電技術教學示范系統(tǒng)。該系統(tǒng)中利用切換開關的不同組合可靈活實現(xiàn)三種運行模式，不同的運行模式對應不同的光伏發(fā)電和儲能應用系統(tǒng)，分別為光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)、光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)以及儲能調(diào)峰系統(tǒng)。
[0005]本實用新型光伏發(fā)電技術教學示范系統(tǒng)由光伏陣列、匯流箱、DC/DC變流器、蓄電池及電池管理系統(tǒng)單元、DC/AC逆變器、負載、0.4kV交流母線、第一開關、第二開關、第三開關、第四開關、第五開關，以及并離網(wǎng)轉(zhuǎn)換開關及電網(wǎng)組成。
[0006]所述光伏陣列的輸出連接匯流箱的輸入端，匯流箱的輸出與第二開關的輸入端和第三開關的輸入端同時相連，第三開關的輸出與DC/DC變流器的輸入端相連，DC/DC變流器的輸出端分別與第一開關的輸入端以及蓄電池及電池管理系統(tǒng)單元相連，第一開關的輸入端與第二開關的輸出端及DC/AC變流器的輸入端同時相連，DC/AC變流器的輸出端與第四開關的輸入端相連;第四開關的輸出端與0.4kV交流母線并聯(lián)。負載與第五開關的輸入端相連，第五開關的輸出端也與0.4kV交流母線并聯(lián)。0.4kV交流母線與并離網(wǎng)轉(zhuǎn)換開關的輸入端相連，并離網(wǎng)轉(zhuǎn)換開關的輸出端與電網(wǎng)連接。
[0007]在不同的運行模式下，DC/AC逆變器發(fā)揮不同的作用。當處于運行模式1-光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)時，DC/AC逆變器作為光伏并網(wǎng)逆變器工作，以電流源方式將光伏發(fā)電送入負載和電網(wǎng)。當處于運行模式2-光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)時，DC/AC逆變器作為電壓源逆變器工作，以電壓源方式輸出交流電壓為負載供電。當處于運行模式3-調(diào)峰用儲能系統(tǒng)時，DC/AC逆變器作為雙向變流器工作，在電網(wǎng)負荷較大時將蓄電池的電力輸出到負荷及電網(wǎng)，在電網(wǎng)負荷較小時向蓄電池充電。
[0008]本實用新型的效果:
[0009]I)本實用新型利用三個開關的不同組合方便實現(xiàn)三種運行模式的靈活切換，分別對應不同的光伏發(fā)電與儲能應用系統(tǒng)，與圖la、圖1b所示的傳統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，本實用新型不需要重復建設光伏陣列、匯流箱、DC/AC逆變器等設備，大大節(jié)省了建設成本。
[0010]2)本實用新型利用一臺DC/AC逆變器在不同的運行模式下分別以光伏并網(wǎng)逆變器、離網(wǎng)電壓源逆變器、儲能雙向變流器的形式運行，能夠更加直觀的展示光伏發(fā)電系統(tǒng)中這三款產(chǎn)品的異同一一相同的電力電子拓撲，不同的控制程序即可實現(xiàn)不同的功能，對學生了解和掌握光伏發(fā)電技術的本質(zhì)有較大的幫助。
[0011]3)本實用新型的開關切換可以在老師指導下由學生自行操作，與傳統(tǒng)的學生只能作為旁觀者參觀的封閉式教學示范系統(tǒng)相比，本實用新型具有較高的開放性，能夠大大提高學生參與度。
【附圖說明】
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[0012]圖1a并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，圖1b離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)；
[0013]圖2是新型光伏發(fā)電教學示范系統(tǒng)；
[0014]圖3是模式1-光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；
[0015]圖4是模式2-光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；
[0016]圖5是模式3-調(diào)峰用儲能系統(tǒng)。
【具體實施方式】
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[0017]以下結合附圖和【具體實施方式】進一步說明本實用新型。
[0018]如圖2所示，本實用新型光伏發(fā)電技術教學示范系統(tǒng)由光伏陣列、匯流箱、DC/DC變流器、蓄電池及電池管理系統(tǒng)單元、DC/AC逆變器、負載、0.4kV交流母線、第一開關1、第二開關2、第三開關3、第四開關4、第五開關5、并離網(wǎng)轉(zhuǎn)換開關及電網(wǎng)組成。
[0019]所述光伏陣列的輸出連接匯流箱輸入端，匯流箱的輸出與第二開關2的輸入端和第三開關3的輸入端同時相連，第三開關3的輸出與DC/DC變流器的輸入端相連，DC/DC變流器的輸出端與第一開關I的輸入端以及蓄電池及電池管理系統(tǒng)單元相連，第一開關I的輸入端與第二開關2的輸出端及DC/AC變流器的輸入端同時相連，DC/AC變流器的輸出端與第四開關4的輸入端相連;第四開關4的輸出端與0.4kV交流母線并聯(lián)。負載與第五開關5的輸入端相連，第五開關5的輸出端也與0.4kV交流母線并聯(lián)。0.4kV交流母線與并離網(wǎng)轉(zhuǎn)換開關的輸入端相連，并離網(wǎng)轉(zhuǎn)換開關的輸出端與電網(wǎng)連接。
[0020]在教學示范演示時，可以通過第一開關1、第二開關2、第三開關3及并離網(wǎng)轉(zhuǎn)換開關不同的閉合與斷開組合實現(xiàn)三種運行模式的自由切換:
[0021]I)模式1-光伏并網(wǎng)發(fā)電模式
[0022]如圖3所示，第一開關I和第三開關3斷開，DC/DC變流器停止運行，第二開關2、第四開關4、第五開關5及并離網(wǎng)轉(zhuǎn)換開關閉合。此時光伏發(fā)電技術教學示范系統(tǒng)處于光伏并網(wǎng)發(fā)電模式，光伏陣列輸出端與匯流箱輸入端相連，匯流箱輸出端與DC/AC逆變器輸入端相連，DC/AC逆變器輸出端通過第四開關4與0.4kV交流母線相連。工作時，DC/AC逆變器以最大功率跟蹤方式運行，將光伏陣列輸出的電能通過第五開關5送入負載，多余的電力通過并離網(wǎng)轉(zhuǎn)換開關送入電網(wǎng)。
[0023]2)模式2-光伏離網(wǎng)發(fā)電模式
[0024]如圖4所示，第二開關2和并離網(wǎng)轉(zhuǎn)換開關斷開，第一開關1、第三開關3、第四開關4和第五開關5閉合。此時教學示范系統(tǒng)處于光伏離網(wǎng)發(fā)電模式，光伏陣列輸出端與匯流箱輸入端相連，匯流箱輸出端與DC/DC變流器輸入端相連，DC/DC變流器輸出端與DC/AC逆變器的輸入端及蓄電池及電池管理系統(tǒng)單元的輸入端相連，DC/AC逆變器的輸出端通過第四開關4與0.4kV交流母線相連。工作時，DC/DC變流器以最大功率跟蹤方式運行，為蓄電池充電，DC/AC逆變器以電壓源方式運行，輸出交流電壓為負載供電。
[0025]3)模式3-調(diào)峰用儲能系統(tǒng)
[0026]如圖5所示，第二開關2和第三開關3斷開，DC/DC變流器停止運行，第一開關1、第四開關4、第五開關5及并離網(wǎng)轉(zhuǎn)換開關閉合。此時教學示范系統(tǒng)處于調(diào)峰用儲能系統(tǒng)模式，光伏陣列、匯流箱及DC/DC變流器均不工作，DC/AC變流器以電流源形式將電網(wǎng)電力充給蓄電池及電池管理系統(tǒng)單元或?qū)⑿铍姵仉娏敵鼋o負荷及電網(wǎng)。工作時，當負載較大，則DC/AC變流器控制其電流為蓄電池放電，電力通過第四開關4輸出，經(jīng)過第五開關5提供給負載，當負載用不完時，電力經(jīng)過并離網(wǎng)轉(zhuǎn)換開關輸送給電網(wǎng)；當負載較小，則DC/AC變流器控制其電流為蓄電池及電池管理系統(tǒng)單元充電，電網(wǎng)電力經(jīng)過并離網(wǎng)轉(zhuǎn)換開關后再經(jīng)過第四開關4給進入DC/AC變流器，最終輸入到蓄電池及電池管理系統(tǒng)單元。
【主權項】
1.一種光伏發(fā)電技術教學示范系統(tǒng)，其特征在于，所述的光伏發(fā)電技術教學示范系統(tǒng)由光伏陣列、匯流箱、DC/DC變流器、蓄電池及電池管理系統(tǒng)單元、DC/AC逆變器、負載、0.4kV交流母線、第一開關(I)、第二開關(2)、第三開關(3)、第四開關(4)、第五開關(5)、并離網(wǎng)轉(zhuǎn)換開關及電網(wǎng)組成； 所述光伏陣列的輸出連接匯流箱輸入端，匯流箱的輸出與第二開關(2)的輸入端和第三開關(3)的輸入端同時相連，第三開關(3)的輸出與DC/DC變流器的輸入端相連，DC/DC變流器的輸出端與第一開關(I)的輸入端以及蓄電池及電池管理系統(tǒng)單元相連，第一開關(I)的輸入端與第二開關(2)的輸出端及DC/AC變流器的輸入端同時相連，DC/AC變流器的輸出端與第四開關(4)的輸入端相連;第四開關(4)的輸出端與0.4kV交流母線并聯(lián);負載與第五開關(5)的輸入端相連，第五開關(5)的輸出端也與0.4kV交流母線并聯(lián);0.4kV交流母線與并離網(wǎng)轉(zhuǎn)換開關的輸入端相連，并離網(wǎng)轉(zhuǎn)換開關的輸出端與電網(wǎng)連接。2.按照權利要求1所述的光伏發(fā)電技術教學示范系統(tǒng)，其特征在于，所述的光伏發(fā)電技術教學示范系統(tǒng)通過第一開關(I)、第二開關(2)、第三開關(3)及并離網(wǎng)轉(zhuǎn)換開關不同的閉合與斷開組合實現(xiàn)以下三種運行模式的自由切換: 1)模式1-光伏并網(wǎng)發(fā)電模式 第一開關(I)和第三開關(3)斷開，DC/DC變流器停止運行，第二開關(2)、第四開關(4)、第五開關(5)及并離網(wǎng)轉(zhuǎn)換開關閉合，此時光伏發(fā)電技術教學示范系統(tǒng)處于光伏并網(wǎng)發(fā)電模式，光伏陣列輸出端與匯流箱輸入端相連，匯流箱輸出端與DC/AC逆變器輸入端相連，DC/AC逆變器輸出端通過第四開關(4)與0.4kV交流母線相連;工作時，DC/AC逆變器以最大功率跟蹤方式運行，將光伏陣列輸出的電能通過第五開關(5)送入負載，多余的電力通過并離網(wǎng)轉(zhuǎn)換開關送入電網(wǎng)； 2)模式2-光伏尚網(wǎng)發(fā)電模式 第二開關(2)和并離網(wǎng)轉(zhuǎn)換開關斷開，第一開關(I)、第三開關(3)、第四開關(4)和第五開關(5)閉合，此時教學示范系統(tǒng)處于光伏離網(wǎng)發(fā)電模式，光伏陣列輸出端與匯流箱輸入端相連，匯流箱輸出端與DC/DC變流器輸入端相連，DC/DC變流器輸出端與DC/AC逆變器的輸入端及蓄電池及電池管理系統(tǒng)單元相連，DC/AC逆變器的輸出端通過第四開關(4)與0.4kV交流母線相連;工作時，DC/DC變流器以最大功率跟蹤方式運行，為蓄電池充電，DC/AC逆變器以電壓源方式運行，輸出交流電壓為負載供電； 3)模式3-調(diào)峰用儲能系統(tǒng) 第二開關(2)和第三開關(3)斷開，DC/DC變流器停止運行，第一開關(I)、第四開關(4)、第五開關(5)及并離網(wǎng)轉(zhuǎn)換開關閉合，此時教學示范系統(tǒng)處于調(diào)峰用儲能系統(tǒng)模式，光伏陣列、匯流箱及DC/DC變流器均不工作，DC/AC變流器以電流源形式將電網(wǎng)電力充給蓄電池及BMS單元，或?qū)⑿铍姵氐碾娏敵鼋o負荷及電網(wǎng)；工作時，當負載較大，則DC/AC變流器控制其電流為蓄電池放電，電力通過第四開關(4)輸出，經(jīng)過第五開關(5)提供給負載，當負載用不完時，電力經(jīng)過并離網(wǎng)轉(zhuǎn)換開關輸送給電網(wǎng)；當負載較小，則DC/AC變流器控制其電流為蓄電池及電池管理系統(tǒng)單元充電，電網(wǎng)電力經(jīng)過并離網(wǎng)轉(zhuǎn)換開關后再經(jīng)過第四開關(4)給進入DC/AC變流器，最終輸入到蓄電池及電池管理系統(tǒng)單元。
【文檔編號】G09B23/18GK205582343SQ201520931781
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2015年11月20日
【發(fā)明人】付勛波, 許洪華
【申請人】北京科諾偉業(yè)科技股份有限公司