[发明专利]一种配电变压器侧光电双向直流配电网系统

说明书

本发明专利涉及的是一种安装于(农村)配电网末端(台区)配电变压器侧，由双向直流配电控制器、储能单元、交直流变换单元组成的“双向直流配电网系统”(SZPX)，星型连接多个由独立农舍(或别墅)屋顶(或院落)的光伏发电作为主导能源的“户用直流配电网系统”(HZPX)组成的光储直柔“光电双向直流配电网系统”(GSZP)，实现农户光伏发电就地消纳和余电上网，并通过配电变压器连接的电网对农户用电提供保障。

技术领域

本发明专利涉及的是一种安装于(农村)配电网末端配电变压器侧，由双向直流配电控制器、储能单元、交直流变换单元组成的“双向直流配电网系统”(SZPX)，星型连接多个由独立农舍(或别墅)屋顶(或院落)的光伏发电作为主导能源的“户用直流配电网系统”(HZPX)组成，实现农户光伏发电就地消纳和余电上网，并通过配电变压器连接的电网对农户用电提供保障。

背景技术

光伏电力是未来世界的主导性能源，据预测到21世纪末，光伏能源将占到人类总能源64％。2020年我国正式提出到2060年前实现碳中和的战略目标。光伏发电是实现碳中和的主要手段之一。一直以来，我国都在大力扶持和鼓励发展光伏新能源，尤其是发展就地消纳的城镇分布式光伏和农村户用光伏建设。

众所周知，光伏应用的最佳形式是“就地消纳、余电上网”。但是由于我国供电网以交流为基础，而光伏发电初始是直流，这就需要将直流光伏电经过逆变转换成交流电应用和传输。因此，特别需要找到一种高效的光伏发电直流应用技术方案以促进光伏应用发展。“光储直柔”技术路线为光伏应用指出了一个新的技术发展方向。

实际上，大部分家用电器基础是直流电应用，比如LED照明、电加热采暖设备、直流电视、冰箱、变频空调(但凡涉及变频实质就是直流用电)，……。也就是说，在家庭用电这个层面，发展一种直接消纳光伏直流电的配电网技术是有应用基础的，尤其对于具有丰富屋顶资源的农村，更有推广的价值。

本发明专利，正是基于上述想法，发明一种更安全高效的包含光伏发电、储能、交直流双向变换、供配电保护和柔性控制、与电网连接的光电双向直流配电网系统。本发明所涉及系统将支持农户发展屋顶光伏，实现农村用能高效低碳化转型，推进农村绿色能源建设，实现美丽乡村建设。

专利内容

本发明专利提出一种安装于农村配电网末端配电变压器侧，以“光电双向直流配电网系统”(下称SZPX系统)为核心，连接多个以光伏发电作为家用主导电力能源的“户用直流配电网HZPX子系统”，构成光电双向直流配电网系统，实现光伏发电高效就地消纳和余电上网。

采用的技术方案是：光电双向直流配电网SZPX系统，与多个安装在农户侧的户用直流配电网HZPX子系统星形连接(见附图1)。SZPX系统与户用直流配电网HZPX子系统连接如附图2。户用直流配电网HZPX子系统由直流电量表(1)和(2)、户用直流配电网控制器HZPK(3)、HZPX系统蓄电池(4)、直流变压器(5)、双向直流电量表(6)组成。光电双向直流配电SZPX系统由双向直流配电控制器SZPK(7)、SZPX系统蓄电池(8)、逆变装置(9)、整流装置(10)、双向交流电量表(11)组成。

安装于屋顶(或院落)的光伏组件并联连接在直流48VDC(或其它电压等级)户用直流配电网上；家用直流用电负载(包括直流或变频类家用电器、电采暖设备、农用机械充电桩、电动汽车充电桩、……)也连接在该直流配电网上。由直流电表(1)计量光伏发电量、直流电表(2)计量该户家庭用电量。由户用直流配电网控制器HZPK(3)、HZPX系统蓄电池(4)和直流变压器(5)组成的户用直流配电网控制HZPX系统，保障该户直流用电的安全、稳定、柔性耐冲击，实现高效就地消纳光伏电力和余电上网；并在电力不足时，由电网实施供电保障。

当某户HZPX系统光伏发电量超出即时用电量时，剩余光伏电力向HZPX系统蓄电池(4)充电；当该蓄电池(4)已充满，由HZPK控制器(3)控制多余光伏电量通过直流变压器(5)变换成220VDC稳定直流电，向双向直流配电SZPX系统输送。