一种集散式光伏光热能源微网

1.本发明属于光伏光热综合利用研究领域，具体涉及一种集散式光伏光热能源微网。


背景技术：

2.高效低成本高可靠性的利用太阳能，是解决目前人类面临的能源危机和环境污染的有效手段。光伏光热能源微网以太阳全光谱综合利用的原理，实现太阳能热电联供以及离网运行，这种运行方式非常有利于解决太阳能资源丰富且地形复杂的西部偏远地区居民的清洁用能问题；然而，对于偏远的地区，由于路途艰辛与遥远，一旦光伏光热能源微网发生故障，不仅影响到居民的用能体验好感，而且增加了光伏光热能源微网检修成本，增加了检修工人的工作难度。
3.因此，有必要开发一种集散式光伏光热能源微网。


技术实现要素：

4.本发明目的在于提供一种集散式光伏光热能源微网，实现提升光伏光热能源微网运行的容错率，为光伏光热能源微网在偏远地区高可靠离网运行且高效低成本检修提供有效的技术支撑。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.一种集散式光伏光热能源微网，包括第一水泵、第二水泵、第一电力开关、第一电力开关、运行管理系统和若干组直流串联体，每组直流串联体包括相连的光伏光热单元阵列、光伏控制/逆变一体机以及蓄电池；
7.每组直流串联体中的光伏控制/逆变一体机均与第一电力开关、第一电力开关相连；第一电力开关与第一水泵入口相连，第一水泵出口与光伏光热单元阵列相连；
8.第一电力开关与第二水泵入口相连；
9.第一电力开关、第一电力开关、每组直流串联体中的光伏光热单元阵列以及光伏控制/逆变一体机均与运行管理系统相连。
10.本发明进一步的改进在于，还包括用户侧用电装置，每组直流串联体中的光伏控制/逆变一体机均与用户侧用电装置相连。
11.本发明进一步的改进在于，第一水泵还连接有冷水箱。
12.本发明进一步的改进在于，第二水泵出口与用户侧用热装置相连。
13.本发明进一步的改进在于，第二水泵还连接有热水箱。
14.本发明进一步的改进在于，热水箱中设置有第二温度传感器。
15.本发明进一步的改进在于，直流串联体为组，第一组包括相连的第一光伏光热单元阵列、第一光伏控制/逆变一体机以及第一蓄电池；
16.第二组包括相连的第二光伏光热单元阵列、第二光伏控制/逆变一体机以及第二蓄电池；
17.第三组包括相连的第三光伏光热单元阵列、第三光伏控制/逆变一体机以及第三蓄电池；
18.第四组包括相连的第四光伏光热单元阵列、第四光伏控制/逆变一体机以及第四蓄电池；
19.第一光伏光热单元阵列与第二光伏光热单元阵列相连，第二光伏光热单元阵列与第三光伏光热单元阵列相连，第三光伏光热单元阵列与第四光伏光热单元阵列相连。
20.本发明进一步的改进在于，第四光伏光热单元阵列中设置有第一温度传感器。
21.本发明进一步的改进在于，第一温度传感器和第二温度传感器均与运行管理系统相连。
22.本发明进一步的改进在于，第一温度传感器的温度信号输入到运行管理系统，当第一温度传感器的温度信号值高于运行管理系统设定值时，运行管理系统输出指令到第一电力开关，打开第一水泵，实现冷水箱中的冷水经光伏光热单元阵列加热后，流入热水箱中，实现对热能采集；
23.第二温度传感器的温度信号输入到运行管理系统，当满足用户侧用热装置需求时，运行管理系统输出指令到第一电力开关，打开第二水泵，实现热水箱中的热水沿管道输送给用户侧用热装置。
24.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
25.本发明通过设置若干组直流串联体，第一电力开关、第一电力开关、每组直流串联体中的光伏光热单元阵列以及光伏控制/逆变一体机均与运行管理系统相连，能够在具备离网运行的基本性能前提下，保证具备高容错率。本发明可实现光伏光热能源微网在偏远地区高可靠离网运行且高效低成本检修的问题，有利于该太阳能利用技术的进一步发展和推广。
附图说明
26.图1为本发明集散式光伏光热能源微网。
27.其中：1为第一光伏光热单元阵列，2为第二光伏光热单元阵列，3为第三光伏光热单元阵列，4为第四光伏光热单元阵，5为第一光伏控制/逆变一体机，6为第二光伏控制/逆变一体机，7为第三光伏控制/逆变一体机，8为第四光伏控制/逆变一体机，9为第一蓄电池，10为第二蓄电池，11为第三蓄电池，12为第四蓄电池，13为用户侧用电装置，14为第一温度传感器，15为第一水泵，16为冷水箱，17为第二水泵，18为热水箱，19为第二温度传感器，20为用户侧用热装置，21为第一电力开关，22为第二电力开关，23为运行管理系统。
具体实施方式
28.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
29.参见图1，一种集散式光伏光热能源微网，包括第一水泵15、第二水泵17、第一电力开关21、第一电力开关22、运行管理系统9和若干组直流串联体，每组直流串联体包括一个光伏光热单元阵列、光伏控制/逆变一体机以及蓄电池，光伏光热单元阵列与光伏控制/逆变一体机相连，光伏控制/逆变一体机与蓄电池相连。
30.每组中的光伏光热单元阵列串联。
31.每组中的光伏控制/逆变一体机均与第一电力开关21、第一电力开关22以及用户侧用电装置13相连。
32.第一电力开关21通过电缆与第一水泵15相连，第一水泵15与一个光伏光热单元阵列相连。
33.第一水泵15还连接有冷水箱16。
34.第一电力开关22通过电缆与第二水泵17相连，第二水泵17与用户侧用热装置20相连。
35.第二水泵17还连接有热水箱18，热水箱18中设置有第二温度传感器19。
36.第一电力开关21、第一电力开关22、每组中的光伏光热单元阵列以及光伏控制/逆变一体机均与运行管理系统9相连。
37.所述每个光伏逆变/控制一体机通过电缆分别与每个光伏光热单元阵列以及每个蓄电池串联连接，形成分散的多个光伏光热单元阵列——光伏逆变/控制一体机——蓄电池直流串联体，同时每个光伏逆变控制一体机输出交流通过电缆并联汇集，并与所述运行管理系统23、第一电力开关21、第一电力开关22以及用户侧用电装置13相连。
38.具体的，以4组直流串联体为例，第一组包括相连的第一光伏光热单元阵列1、第一光伏控制/逆变一体机5以及第一蓄电池9。
39.第二组包括相连的第二光伏光热单元阵列2、第二光伏控制/逆变一体机6以及第二蓄电池10。
40.第三组包括相连的第三光伏光热单元阵列3、第三光伏控制/逆变一体机7以及第三蓄电池11。
41.第四组包括相连的第四光伏光热单元阵列4、第四光伏控制/逆变一体机8以及第四蓄电池12。
42.第一光伏光热单元阵列1与第二光伏光热单元阵列2相连，第二光伏光热单元阵列2与第三光伏光热单元阵列3相连，第三光伏光热单元阵列3与第四光伏光热单元阵列4相连。
43.第四光伏光热单元阵列4中设置有第一温度传感器14。
44.第一温度传感器14和第二温度传感器19均通过信号线与运行管理系统23相连。
45.冷水箱16与第一水泵15之间、第一水泵15与光伏光热单元阵列之间、光伏光热单元阵列与热水箱18之间以及第二水泵17与用户侧用热装置20之间均通过水管(图中带箭头实线)连接。
46.第一温度传感器14的温度信号通过信号线输入到运行管理系统23，当该温度信号值高于运行管理系统23设定值(如50℃)时，运行管理系统23通过信号线(图中带箭头虚线)输出指令到第一电力开关21，使其导通电力，打开第一水泵15，实现冷水箱16中的冷水沿管道经过所述若干光伏光热单元阵列加热后，流入热水箱18中，实现对热能采集。
47.第二温度传感器19的温度信号通过信号线(图中虚线)输入到运行管理系统23，当满足用户侧用热装置20需求时，运行管理系统23通过信号线输出指令到第一电力开关22，打开第二水泵17，实现热水箱18中的热水沿管道输送给用户侧用热装置20。
48.所述分散的多个光伏光热单元阵列——光伏逆变/控制一体机——蓄电池直流串联体，进行直流电能生产、转化与存储，同时，若干光伏逆变/控制一体机分别将直流电转化
为交流并联汇集，分别输送给运行管理系统23、第一水泵15、第二水泵17以及用户侧用电装置13，实现自产电自用电的离网运行功能。
49.本发明中光伏光热单元阵列—光伏逆变控制一体机——蓄电池进行串联，然后4串直流串联体并联，电力统一通过电缆(图中带箭头虚线)输送给用户侧用电装置，这种模式叫集散式结构，优点是假设某串里的某个设备出故障，能源微网始终有电力输出，不至于停电，这样运检人员就会有充足的时间设置检修路径安排，不至于用户着急，这种模式对于偏远地区尤其重要。
50.并联的4个直流串联体上，都有光伏逆变/控制一体机的信号线(图中虚线)连接到运行管理系统，一旦某一个串出问题，没有电力输出，运行管理系统就能接收到相关信号，运行管理系统通过移动信号，远程发送到检修终端，检修终端由运检人员定期查看，并制定检修方案，但是，某一串出故障，其他的还能正常输出电力给用户侧用电装置13，仍可以给第一水泵15、第二水泵17以及运行管理系统23供电，使其正常运行，不至于影响到整个能源微网的运行。
51.若某个光伏光热单元阵列——光伏逆变/控制一体机——蓄电池直流串联体发生设备故障，检修人员可以通过运行管理系统23采集光伏控制/逆变一体机运行数据，从而看到某个串联体的故障，但是，由于若干串联体是以并联的方式输出电能，尽管某个串联体产生了故障，集散式光伏光热能源微网仍然具有电力输出，能源微网能以高容错率状态正常运行，因此，并不需要立即采取措施修复故障，待统筹好多个目标地点的集散式光伏光热能源微网故障后，检修人员设定好最优检修路线与时间，顺次对多个目标地点的集散式光伏光热能源微网的故障进行检修，从而实现低成本检修多个目标地点的能源微网。
52.本发明能够解决光伏光热能源微网在偏远地区高可靠离网运行且高效低成本检修的问题，有利于该太阳能利用技术的进一步发展和推广。