CN105978032A - 用于通信基站的光伏并网叠加发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于通信基站的光伏并网叠加发电系统，包括光伏方阵、逆变器和开关电源；光伏方阵与逆变器电连接；逆变器与开关电源和市电电连接；开关电源适用于与通信基站负载和蓄电池组电连接；在市电正常为通信基站负载供电时，光伏方阵产生的第一直流电经所述逆变器转换为第一交流电，并输向开关电源；开关电源将所述第一交流电直接传输给通信基站负载的交流负载，以及将第一交流电转换为第二直流电后传输给通信基站负载的直流负载和蓄电池组。上述用于通信基站的光伏并网叠加发电系统，能够延长蓄电池组的使用寿命长，降低通信基站的运维成本。
Description
技术领域
本发明涉及光伏并网技术领域，特别是涉及一种用于通信基站的光伏并网叠加发电系统。
背景技术
光伏发电是指采用光伏组件将太阳能直接转换为电能的发电系统。它是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式。
光伏发电系统分为并网光伏系统及独立光伏系统。并网光伏系统可接入国家电网，它倡导就近发电，就近并网，就近转换，就近使用的原则，不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量，同时还有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。独立光伏系统独立供电，不接入国家电网，其发电不依赖于国家电网，剩余电量可储存在蓄电池内，使得光伏发电得到充分利用。
传统应用于通信基站的光伏系统，主要是应用通信基站空余地面，搭建光伏阵列，由光伏组件、光伏支架、光伏控制器、直流控制柜、离网逆变器等设备组成光伏独立系统。系统中通过光伏组件将太阳能转换成直流电能，直流电通过光伏控制器调控后，控制蓄电池的充放电，由蓄电池中稳定的直流电给通信基站的直流负载供电，直流电经过离网逆变器逆变为交流电后，供通信基站中交流负载所用。
由于通信基站需24小时不间断工作，每天需要的电能较多，提供电量的光伏组件和蓄电池需求量就会很多。如一个负载为50A的通信基站每天耗电量为57.6度，针对此电量，需安装约20kW光伏系统，占地约为100m2，占地面积很大。按照备电1天来计算，蓄电池的容量约为3400Ah，若备电要求较高，还要增加光伏系统及蓄电池的容量，从而使基站的建设成本增高。此系统蓄电池会重复充放电，严重影响蓄电池的使用寿命，使得基站的运维成本增加。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种用于通信基站的光伏并网叠加发电系统，蓄电池组使用寿命长，通信基站的运维成本降低。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种用于通信基站的光伏并网叠加发电系统，包括光伏方阵、逆变器和开关电源；所述光伏方阵与所述逆变器电连接；所述逆变器与所述开关电源和市电电连接；所述开关电源适用于与通信基站负载和蓄电池组电连接；
在市电正常为所述通信基站负载供电时，所述光伏方阵产生的第一直流电经所述逆变器转换为第一交流电，并输向所述开关电源；所述开关电源将所述第一交流电直接传输给所述通信基站负载的交流负载，以及将所述第一交流电转换为第二直流电后传输给所述通信基站负载的直流负载以及所述蓄电池组。
优选的，所述蓄电池组的电量达到预设电量后，所述逆变器将所述光伏方阵产生的多余的电能输向所述市电。
优选的，所述蓄电池组还用于在所述光伏方阵产生的电能小于所述通信基站负载的直流负载所需电能时，为所述通信基站负载的直流负载供电。
优选的，还包括智能控制器；所述智能控制器与所述光伏方阵电连接，用于在所述市电断电时，调控所述光伏方阵产生的第一直流电输向所述开关电源的直流公共侧，为所述通信基站负载的直流负载供电，并将多余电量输向所述蓄电池组存储。
优选的，所示逆变器与所述智能控制器连接；
在所述市电断电时，所述逆变器向所述智能控制器发送开启工作信号；以及在所述市电由断电到重新正常工作时，所述逆变器向所述智能控制器发送切断信号。
优选的，在所述市电断电时，所述光伏方阵产生的电能小于所述通信基站负载的直流负载所需电能时，所述蓄电池组向所述通信基站负载的直流负载供电。
优选的，还包括直流电表；所述直流电表的输入端与所述智能控制器电连接，输出端与所述开关电源的直流公共侧电连接。
优选的，还包括通信模块；所述通信模块与所述逆变器和所述智能控制器连接，用于将所述逆变器的工作状态和所述智能控制器的工作状态发送至外部监控平台。
优选的，还包括光伏电表；所述光伏电表的输入端端与所述逆变器电连接，输出端与所述开关电源和所述市电电连接。
优选的，还包括双向电表；所述双向电表的一端与所述开关电源和所述逆变器电连接，另一端与所述市电电连接。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：上述用于通信基站的光伏并网叠加发电系统，通过光伏方阵将太阳能转换为直流电能，然后经逆变器转换成交流电能，并最终通过开关电源直接将交流电能为通信基站负载的交流负载供电，以及转换成直流电后，与市电一起，为通信基站负载的直流负载和蓄电池组供电，从而避免现有技术中直接采用蓄电池组反复为通信基站负载的交流负载和直流负载供电的情况，能够提升蓄电池组寿命，而且还能够降低通信基站的运维成本。
附图说明
图1是本发明用于通信基站的光伏并网叠加发电系统一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1，一个实施例中，用于通信基站的光伏并网叠加发电系统可以包括光伏方阵100、逆变器210和开关电源220。光伏方阵100与逆变器210电连接。逆变器210与开关电源220和市电电连接。开关电源220适用于与通信基站负载500和蓄电池组600电连接。其中，在市电正常为通信基站负载500供电时，光伏方阵100产生的第一直流电经逆变器210转换为第一交流电，并输向开关电源220。开关电源220将第一交流电直接传输给通信基站负载500的交流负载。以及，开关电源220将第一交流电转换为第二直流电后传输给通信基站负载500的直流负载和蓄电池组600。
上述用于通信基站的光伏并网叠加发电系统，通过光伏方阵100将太阳能转换为直流电能，然后经逆变器210转换成交流电能，并最终通过开关电源220直接将交流电能为通信基站负载500的交流负载供电，以及转换成直流电后，与市电一起，为通信基站负载500的直流负载和蓄电池组600供电，从而避免现有技术中采用蓄电池组600反复为通信基站负载500的交流负载和直流负载供电的情况，能够提升蓄电池组600的寿命，减少通信基站负载500的市电用电量，而且还能够降低通信基站的运维成本。
优选的，蓄电池组600的电量达到预设电量后，逆变器210将光伏方阵100产生的多余的电能输向市电，不会产生电能资源的浪费，而且还能收取一定的费用，产生一定的经济效益。一个实施例中，蓄电池组600的电量达到额定电量的80%时，逆变器210即可将光伏方阵100产生的多余的电能输向市电。另一个实施例中，蓄电池组400的电量达到额定电量的90%时，逆变器210即可将光伏方阵100产生的多余的电能输向市电。当然，预设电量还可以为蓄电池组600额定电量的70%至100%之间的任意值，具体数值可以根据实际情况进行设定。
进一步的，蓄电池组600还可以用于在光伏方阵100产生的电能小于通信基站负载500的直流负载所需电能时，为通信基站负载500的直流负载供电。可以理解的，在太阳光线较差的多云、阴天或晚上等情况下，光伏方阵100产生的电能通常较少。而在光伏方阵100产生的电能小于通信基站负载500的直流负载所需电能时，为保证通信基站负载500的直流负载能够正常工作，可以采用蓄电池组600为通信基站负载500的直流负载供电。
一个实施例中，可以设置有第一电量控制模块。具体的，第一电量控制模块与蓄电池组600相连，用于检测蓄电池组600的电量。第一电量控制模块检测到蓄电池组600的电量达到预设电量后，向所述逆变器发送第一信号。逆变器210根据第一信号将光伏方阵100产生的多余的电能输向市电。
同样，还可以通过第一电量控制模块检测光伏方阵100产生的电能，并在检测到光伏方阵100产生的电能小于通信基站负载500的直流负载所需电能时，控制蓄电池组600为通信基站负载500的直流负载供电。
另外，在光伏方阵100产生的电能较少的情况下，还可以采用蓄电池组600为通信基站负载500的交流负载供电。当然，在蓄电池组600为通信基站负载500的交流负载供电之前，还需要采用逆变器将蓄电池组600的直流电转换为满足通信基站负载500的交流负载要求的交流电。
当然，在光伏方阵100产生的电能较少的情况下，还可以采用市电为通信基站负载500的直流负载和交流负载供电。以及采用市电为蓄电池组600供电。
参见图1，一个实施例中，用于通信基站的光伏并网叠加发电系统还可以包括智能控制器310。智能控制器310与光伏方阵100电连接，用于在市电断电时，调控光伏方阵100产生的第一直流电输向开关电源220的直流公共侧，为通信基站负载500的直流负载供电，并将多余电量输向蓄电池组600进行存储。
一个实施例中，逆变器210与智能控制器310通讯连接。在市电断电时，逆变器210会检测到市电断电，然后向智能控制器310发送开启工作信号。智能控制器310接收到开启工作信号后，开启工作。智能控制器310将光伏方阵100产生的直流电能调控输向开关电源200的直流公共侧，优先将电量供给通信基站负载500的直流负载，保证通信基站的正常运行，然后将剩余电量储存到蓄电池组600内。
对应的，在市电由断电到重新正常工作时，逆变器210向智能控制器310发送切断信号。智能控制器310接收到切断信号后，停止工作。逆变器210光伏方阵100产生的直流电能转换为交流电能，然后输向开关电源220，之后过程不再重复叙述。
同样的，市电断电时，在光伏方阵100产生的电能小于通信基站负载500的直流负载所需电能时，蓄电池组600为通信基站负载500的直流负载供电。在光伏方阵100产生的电能小于通信基站负载500的直流负载所需电能时，采用蓄电池组600为通信基站负载500的直流负载供电，以保证通信基站负载500的直流负载能够正常工作。
一个实施例中，还可以设置有第二电量控制模块。具体的，市电断电时，第二电量控制模块检测光伏方阵100产生的电能，并在光伏方阵100产生的电能小于通信基站负载500的直流负载所需电能时，控制蓄电池组600为通信基站负载500的直流负载供电。其中，第一电量控制模块和第二电量控制模块可以采用同一装置完成。
其中，在市电正常供电时，用于通信基站的光伏并网叠加发电系统的工作模式为并网发电模式。在市电断电时，用于通信基站的光伏并网叠加发电系统的工作模式为直流叠加发电模式。
优选的，用于通信基站的光伏并网叠加发电系统还可以包括直流电表320。直流电表320的输入端与智能控制器310电连接，直流电表320的输出端与开关电源220的直流公共侧电连接。直流电表320用于计量直流叠加模式下，光伏方阵100所发的电量。
用于通信基站的光伏并网叠加发电系统还可以包括光伏电表230。光伏电表230的输入端端与逆变器210电连接，光伏电表230的输出端与开关电源220和市电电连接。光伏电表230用于计量并网发电模式下，用于通信基站的光伏并网叠加发电系统总共的发电量。
用于通信基站的光伏并网叠加发电系统还可以包括双向电表240。双向电表240的一端与开关电源220和逆变器210电连接，双向电表240的另一端与市电电连接。双向电表240用于计算并网发电模式下，通信基站向电网上传电量及使用电网的电量，可计算售电收益。
另外，还可将用于通信基站的光伏并网叠加发电系统中的发电情况上传到监控平台，与通信基站原监控平台结合，实时监控光伏系统的运行情况。
较佳的，用于通信基站的光伏并网叠加发电系统还可以包括通信模块400。通信模块400与逆变器210和智能控制器310连接，用于将逆变器210的工作状态和智能控制器310的工作状态发送至外部监控平台，从而可以实时监测用于通信基站的光伏并网叠加发电系统的发电情况。
以下结合图1，对用于通信基站的光伏并网叠加发电系统的工作过程进行描述。
具体的，在市电正常供电时，用于通信基站的光伏并网叠加发电系统采用并网发电模式，如图1中粗实线所示路径。光伏方阵100所发电量通过逆变器210转换为交流电，直接供给通信基站的开关电源220，通过开关电源220直接给通信基站内的电灯、空调等交流负载供电。开关电源200将交流电整流为直流电为通信基站内的通信直流负载供电。光伏电量优先供给通信基站负载500，剩余电量给蓄电池组600充电，待蓄电池组600充满后，剩余电量上传到电网。
在市电断电时，用于通信基站的光伏并网叠加发电系统采用直流叠加发电模式，如图中粗虚线所示路径。当市电断电时，逆变器210会给智能控制器310一个开启工作信号，然后关断并网模式。智能控制器310接收到开启工作信号后，开启直流叠加供电回路，使用于通信基站的光伏并网叠加发电系统进入直流叠加发电模式。光伏方阵100所发的直流电量通过智能控制器310的调控，输入到通信基站的开关电源220的直流公共侧，优先将电量供给通信基站负载500的直流负载，保证通信基站的正常运行，剩余电量储存到蓄电池组600内。
当市电来电时，逆变器210给智能控制器310发送切断信号。智能控制器310接收到切断信号后，切断直流叠加发电模式，用于通信基站的光伏并网叠加发电系统转换为并网发电模式。
上述用于通信基站的光伏并网叠加发电系统，在市电断电的情况下可以为通信基站负载500提供应急电源，从而不必耗费蓄电池组600内储存的电能，降低了蓄电池组600的充放电次数，从而进一步延长了蓄电池的使用寿命。而且只要有太阳光的时候，用于通信基站的光伏并网叠加发电系统都会发出电量，从而降低了通信基站的市电用电量，可以使其节约电费。另外，上述用于通信基站的光伏并网叠加发电系统可以利用通信基站原有蓄电池组，不用增加蓄电池组的容量，因此不会增加通信基站蓄电池的费用。进一步的，光伏方阵100的输出侧通过逆变器210直接接入到通信基站的开关电源220的直流公共侧，从而不需改变通信基站原电气系统，不会增加通信基站电气系统的改造费。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于通信基站的光伏并网叠加发电系统，其特征在于，包括光伏方阵、逆变器和开关电源；所述光伏方阵与所述逆变器电连接；所述逆变器与所述开关电源和市电电连接；所述开关电源适用于与通信基站负载和蓄电池组电连接；
在市电正常为所述通信基站负载供电时，所述光伏方阵产生的第一直流电经所述逆变器转换为第一交流电，并输向所述开关电源；所述开关电源将所述第一交流电直接传输给所述通信基站负载的交流负载，以及将所述第一交流电转换为第二直流电后传输给所述通信基站负载的直流负载和所述蓄电池组。
2.根据权利要求1所述的用于通信基站的光伏并网叠加发电系统，其特征在于，所述蓄电池组的电量达到预设电量后，所述逆变器将所述光伏方阵产生的多余的电能输向所述市电。
3.根据权利要求1或2所述的用于通信基站的光伏并网叠加发电系统，其特征在于，所述蓄电池组还用于在所述光伏方阵产生的电能小于所述通信基站负载的直流负载所需电能时，为所述通信基站负载的直流负载供电。
4.根据权利要求1所述的用于通信基站的光伏并网叠加发电系统，其特征在于，还包括智能控制器；所述智能控制器与所述光伏方阵电连接，用于在所述市电断电时，调控所述光伏方阵产生的第一直流电输向所述开关电源的直流公共侧，为所述通信基站负载的直流负载供电，并将多余电量输向所述蓄电池组存储。
5.根据权利要求4所述的用于通信基站的光伏并网叠加发电系统，其特征在于，所示逆变器与所述智能控制器连接；
在所述市电断电时，所述逆变器向所述智能控制器发送开启工作信号；以及在所述市电由断电到重新正常工作时，所述逆变器向所述智能控制器发送切断信号。
6.根据权利要求5所述的用于通信基站的光伏并网叠加发电系统，其特征在于，在所述市电断电时，所述光伏方阵产生的电能小于所述通信基站负载的直流负载所需电能时，所述蓄电池组向所述通信基站负载的直流负载供电。
7.根据权利要求4所述的用于通信基站的光伏并网叠加发电系统，其特征在于，还包括直流电表；所述直流电表的输入端与所述智能控制器电连接，输出端与所述开关电源的直流公共侧电连接。
8.根据权利要求4所述的用于通信基站的光伏并网叠加发电系统，其特征在于，还包括通信模块；所述通信模块与所述逆变器和所述智能控制器连接，用于将所述逆变器的工作状态和所述智能控制器的工作状态发送至外部监控平台。
9.根据权利要求1所述的用于通信基站的光伏并网叠加发电系统，其特征在于，还包括光伏电表；所述光伏电表的输入端端与所述逆变器电连接，输出端与所述开关电源和所述市电电连接。
10.根据权利要求1所述的用于通信基站的光伏并网叠加发电系统，其特征在于，还包括双向电表；所述双向电表的一端与所述开关电源和所述逆变器电连接，另一端与所述市电电连接。
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