專利名稱：并離網兩用風光互補發電系統供電方法
技術領域：
本發明涉及風機和光伏發電技術，尤其涉及一種并離網兩用的小型風光互補發電系統的供電方法。
背景技術：
隨著國民經濟的飛速發展，人民生活水平不斷提高，對電網供電可靠性的要求越來越高。我國農村地域廣闊，農村地區供電半徑長，供電可靠性差，戶用風光互補發電系統可有效提高用戶供電可靠性。
目前已有的戶用風光互補發電系統，對負荷供電只能單獨由風光互補發電裝置或主網單獨供電，即在風光發電充足時，由風光互補發電裝置為負荷供電；當風光互補發電裝置發電無法滿足負荷需求時，切換到主網為負荷供電。戶用風光互補發電裝置的容量有限，當用戶暫時的負荷增加超過其容量，已有系統只能將負荷切換到主網供電，風光互補發電裝置的發電就浪費掉，沒有得到很好的應用。另一方面，目前的風光互補發電裝置多采用價格低的鉛酸電池作為風光發電與負荷的平衡，而深度充放電對鉛酸電池的壽命有嚴重的影響。已有系統只有在風光互補發電裝置電力供應不足，電池放電結束后，切換到主網，電池進行深度充放電，電池的壽命減少迅速，降低了系統的使用壽命。中國專利201120122458.6 :—種聯網型風光互補新農村供電裝置，設計了一種風光互補供電裝置，在蓄電池電量充足時由風光互補發電裝置為負荷供電，當蓄電池耗盡欠壓時將，切換主網為負荷供電。這種方式蓄電池工作在深度充放電循環，減少了蓄電池的壽命，一旦蓄電池無法工作，系統也就無法運行。

發明內容
發明目的為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種具有高供電可靠性、高電能質量的并離網兩用用風光互補發電系統的供電方法，相比現有的單獨供電方法，其能夠有效提高風光互補發電系統的使用壽命、并高效利用清潔能源。技術方案為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為并離網兩用風光互補發電系統供電方法，所述并離網兩用風光互補發電系統包括光伏組件、風機、風光互補控制器、逆變器、蓄電池、負載和卸荷箱；風光互補控制器將光伏組件和風機獲得的電能轉為直流電接入直流母線；蓄電池接在直流母線上；逆變器接在直流母線上，將其獲得的直流電轉換為交流電；該供電方法包括如下步驟( I)光伏組件和風機獲得發電電能，逆變器獲取包括主網電壓和主網頻率在內的主網供電信息，系統獲取發電功率和負載信息；(2)根據主網電壓和主網頻率，判斷系統運行方法；(3)若步驟(2)中主網電壓和主網頻率正常，則判斷系統采用并網運行方法，包括如下步驟(3_1)判斷發電功率是否大于負荷需求；
(3-2)若步驟(3-1)的判斷結果為是，則判斷蓄電池是否為滿電狀態；(3-3)若步驟(3-2)的判斷結果為否，則發電電能獨立供應負載，多余電能供應蓄電池充電；(3-4)若步驟(3-2)的判斷結果為是，則發電電能獨立供應負載，多余電能送入主網或通過卸荷箱卸荷；避免蓄電池深度充放電；(3-5)若步驟(3-1)的判斷結果為否，則判斷蓄電池荷電狀態(SOC)是否高于最低值；(3-6)若步驟(3-5)的判斷結果為是，則發電電能和蓄電池同時供應負載；(3-7)若步驟(3-5)的判斷結果為否，則發電電能和主網同時供應負載，避免蓄電池深度充放電；
(4)若步驟(2)中主網電壓和主網頻率異常或失電，則判斷系統采用離網運行方法，包括如下步驟(4_1)判斷發電功率是否大于負荷需求；(4-2)若步驟(4-1)的判斷結果為是，則判斷蓄電池是否為滿電狀態；(4-3)若步驟(4-2)的判斷結果為否，則發電電能獨立供應負載，多余電能供應蓄電池充電；(4-4)若步驟(4-2)的判斷結果為是，則發電電能獨立供應負載，多余電能通過卸荷箱卸荷，避免蓄電池深度充放電；(4-5)若步驟(4-1)的判斷結果為否，則發電電能和蓄電池同時供應負載。一般來說，若系統采用并網運行方法，逆變器輸出電壓跟隨主網電壓，工作在P-Q模式；若系統采用離網運行方法，逆變器作為獨立電壓源，工作在V-F模式。一般來說，所述直流母線為48V直流母線，即系統采用48V直流側能量匯集。優選地，所述風光互補控制器具有最大功率點跟蹤(MPPT)模塊；保證光伏組件的最大功率輸出，提高發電效率。優選的，所述風光互補控制器具有直流過壓保護、過流保護、短路保護模塊；當發生過壓等情況，系統功率無法平衡，啟動卸荷箱卸荷。優選的，所述步驟(3-5)中，最低值為蓄電池荷電狀態的60%，避免蓄電池深度充放電。優選的，所述步驟(3-7)中，發電電能和主網同時供應負載，并供應蓄電池充電。有益效果本發明提供的并離兩用風光互補發電系統供電方法，解決了農村用戶無電、供電可靠性差等問題；充分利用清潔可再生能源，并且避免了清潔可再生能源的浪費；在保障了用戶的供電可靠性的同時，減少了系統自身壽命的損耗，增加了系統的使用壽命O


圖I為本發明系統的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
如圖I所示為一種并離網兩用風光互補發電系統包括光伏組件、風機、風光互補控制器、逆變器、蓄電池、負載和卸荷箱；風光互補控制器將光伏組件和風機獲得的電能轉為直流電接入直流母線，并通過MPPT方法使光伏組件輸出維持在最大功率點；風光互補控制器的直流輸出端與鉛酸蓄電池并聯接入48V直流母線；逆變器接在直流母線上，將其獲得的直流電轉換為交流電。工作時，逆變器實時檢測主網電壓和主網頻率，在主網電壓和主網頻率正常時，逆變器工作在P-Q模式，逆變器跟隨主網的主網電壓和主網頻率；優先使用風機和光伏發電供給負載，具體為
I)當風機和光伏組件發電不足，蓄電池SOC大于60%時，由風機、光伏組件和蓄電池一同為負荷供電；2)當風機和光伏組件發電不足，蓄電池SOC小于60%時，由風機、光伏組件和主網一同為負荷供電、為蓄電池充電，避免蓄電池的深度充放電循環，延長蓄電池的使用壽命；3)當風機和光伏組件發電充足、大于負荷需求時，蓄電池沒有充滿的話，優先為蓄電池充滿電，在蓄電池充滿電后多余電能可以送入主網，也可以通過卸荷箱卸荷。逆變器所接主網的主網電壓和主網頻率異常或失電，主網斷開連接，逆變器轉為V-F工作模式。逆變器提供標準的正弦波電壓，維持系統的電壓和頻率。系統離網運行，發電功率大于負荷功率時，為蓄電池充電；風光發電功率小于負荷功率時，蓄電池放電，維持系統的功率平衡。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.并離網兩用風光互補發電系統供電方法，其特征在于所述并離網兩用風光互補發電系統包括光伏組件、風機、風光互補控制器、逆變器、蓄電池、負載和卸荷箱；風光互補控制器將光伏組件和風機獲得的電能轉為直流電接入直流母線；蓄電池接在直流母線上；逆變器接在直流母線上，將其獲得的直流電轉換為交流電；該供電方法包括如下步驟 (1)光伏組件和風機獲得發電電能，逆變器獲取包括主網電壓和主網頻率在內的主網供電信息，系統獲取發電功率和負載信息； (2)根據主網電壓和主網頻率，判斷系統運行方法； (3)若步驟(2)中主網電壓和主網頻率正常，則判斷系統采用并網運行方法，包括如下步驟 (3_1)判斷發電功率是否大于負荷需求； (3-2)若步驟(3-1)的判斷結果為是，則判斷蓄電池是否為滿電狀態； (3-3)若步驟(3-2)的判斷結果為否，則發電電能獨立供應負載，多余電能供應蓄電池充電； (3-4)若步驟(3-2)的判斷結果為是，則發電電能獨立供應負載，多余電能送入主網或通過卸荷箱卸荷； (3-5)若步驟(3-1)的判斷結果為否，則判斷蓄電池荷電狀態是否高于最低值； (3-6)若步驟(3-5)的判斷結果為是，則發電電能和蓄電池同時供應負載； (3-7)若步驟(3-5)的判斷結果為否，則發電電能和主網同時供應負載； (4)若步驟(2)中主網電壓和主網頻率異常或失電，則判斷系統采用離網運行方法，包括如下步驟 (4_1)判斷發電功率是否大于負荷需求； (4-2)若步驟(4-1)的判斷結果為是，則判斷蓄電池是否為滿電狀態； (4-3)若步驟(4-2)的判斷結果為否，則發電電能獨立供應負載，多余電能供應蓄電池充電； (4-4)若步驟(4-2)的判斷結果為是，則發電電能獨立供應負載，多余電能通過卸荷箱卸荷； (4-5)若步驟(4-1)的判斷結果為否，則發電電能和蓄電池同時供應負載。
2.根據權利要求I所述的并離網兩用風光互補發電系統供電方法，其特征在于若系統采用并網運行方法，逆變器輸出電壓跟隨主網電壓，工作在P-Q模式；若系統采用離網運行方法，逆變器作為獨立電壓源，工作在V-F模式。
3.根據權利要求I所述的并離網兩用風光互補發電系統供電方法，其特征在于所述直流母線為48V直流母線。
4.根據權利要求I所述的并離網兩用風光互補發電系統供電方法，其特征在于所述風光互補控制器具有最大功率點跟蹤1 塊。
5.根據權利要求I所述的并離網兩用風光互補發電系統供電方法，其特征在于所述風光互補控制器具有直流過壓保護、過流保護、短路保護模塊。
6.根據權利要求I所述的并離網兩用風光互補發電系統供電方法，其特征在于所述步驟(3-5)中，最低值為蓄電池荷電狀態的60%。
7.根據權利要求I所述的并離網兩用風光互補發電系統供電方法，其特征在于所述步驟(3-7)中，發電電能和主網同時供應負載，并供應蓄電池充電。
全文摘要
本發明公開了一種并離網兩用風光互補發電系統供電方法，所述并離網兩用風光互補發電系統包括光伏組件、風機、風光互補控制器、逆變器、蓄電池、負載和卸荷箱；風光互補控制器將光伏組件和風機獲得的電能轉為直流電接入直流母線；蓄電池接在直流母線上；逆變器接在直流母線上，將其獲得的直流電轉換為交流電；其根據主網狀態和蓄電池電量調整系統的運行方法。本發明提供的并離兩用風光互補發電系統供電方法，解決了農村用戶無電、供電可靠性差等問題；充分利用清潔可再生能源，并且避免了清潔可再生能源的浪費；在保障了用戶的供電可靠性的同時，減少了系統自身壽命的損耗，增加了系統的使用壽命。
文檔編號H02J7/35GK102710005SQ20121018101
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月4日 優先權日2012年6月4日
發明者侯明國, 唐斐, 孫國城, 汪鶴, 沈浩東, 謝虎, 趙景濤, 陳娜, 韓先鶴, 魯文 申請人:國電南瑞科技股份有限公司