單向交流并網發電系統技術方案

本實用新型專利技術涉及新能源領域，公開了一種單向交流并網發電系統，用于清潔能源發電及UPS系統。本實用新型專利技術中，通過相位檢測器對市電相位進行檢測，利用高壓直流轉正弦脈動直流器將由清潔能源轉換成的高壓正弦脈動直流，轉為與所述市電相位同步的正弦脈動直流。經全波整流后的市電與高壓直流轉正弦脈動直流器的輸出電流交匯于A點或B點后，輸出給負載，使得能以較低的成本實現清潔能源的發電，并且避免了重復計費、諧波污染和孤島效應等問題。進一步地，高壓直流轉正弦脈動直流器的輸出電流的開路電壓，高于經全波整流后的市電的電壓，使得太陽能、風能等清潔能源可以被優先使用。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及新能源領域，特別涉及利用新能源的發電技術。
技術介紹
2011年全球光伏需求量為26G瓦，但是今年全球產量超過30G瓦。其中中國光伏組件的產量占全球產量的60-70%。而中國的產量有95%需外貿來消化。美國政府已對中國光伏企業“雙反”(反傾銷、反補貼)調查，對這些產品征收5%以下的反補貼稅。因此中國的光伏產業更需立足于國內市場才有望走出寒冬。雖然政府在新能源上有較大的力度，但受整體經濟政策調控的影響，若單靠政府主導幾個大型光伏發電站還是遠不能解決問題 的，只有大規模的民間自發使用光伏發電，如太陽能熱水器那樣才是解決問題的根本出路。目前，利用新能源的發電方式主要有雙向并網發電和離網交替切換發電兩種方式。其中，雙向并網發電方式如圖1所示，市電和太陽能電池組共同為用戶負載提供電流，多余的太陽能電池組所提供的電能將通過雙向并網逆變器反饋至市電。但是，由于目前我國的輸配電計費系統不支持終端用戶雙向并網發電，多余的電能饋入電網后用戶反而需繳納更多的電費。而且，雙向并網發電系統還存在當逆變裝置同市電失步時帶來的巨大環路回流，嚴重污染電網，及給逆變器運行帶來危害，同時，在雙向交流并網發電系統中還存在有孤島效應，不能夠實時切斷故障線路與發電系統的連接。如圖1所示，從雙向并網逆變器至市電的方向不僅存在重復計費的問題，同時也存在諧波污染和孤島效應的問題。因此，雙向并網發電方式的推廣收到了較大的制約。離網交替切換發電方式如圖2所示，由太陽能電池組或市電為用戶負載提供電流，在蓄電池萬■電充電時系統切換成完全市電供電。然而，由于系統的切換需要一定的時長，因此該方式不能即時傳送能量至負載。而且，采用離網式交替發電系統必然會使用到大容量的蓄電池組，帶來系統成本的急劇上升，頻繁的維護費用，及蓄電池充放電帶來的能量損失，不符合終端用戶市場的特點，無法全面推廣。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種單向交流并網發電系統，使得能以較低的成本實現清潔能源的發電，并且避免了重復計費、諧波污染和孤島效應等問題。為解決上述技術問題，本技術的實施方式提供了一種單向交流并網發電系統，包含全波整流器、相位檢測器、與該相位檢測器相連的高壓直流轉正弦脈動直流器、所述相位檢測器對市電相位進行檢測，將檢測到的市電相位輸出給所述高壓直流轉正弦脈動直流器，供該高壓直流轉正弦脈動直流器將由清潔能源轉換成的高壓正弦脈動直流，轉為與所述市電相位同步的正弦脈動直流；所述單向交流并網發電系統還包含至少一個正弦脈動直流轉交流器；所述正弦脈動直流轉交流器為一個時，所述全波整流器和所述高壓直流轉正弦脈動直流器并聯于該正弦脈動直流轉交流器；所述全波整流器對市電進行全波整流，經所述全波整流后的市電與所述高壓直流轉正弦脈動直流器的輸出電流交匯后，輸入到所述正弦脈動直流轉交流器；所述正弦脈動直流轉交流器將輸入電流轉換為交流電后輸出給負載；所述正弦脈動直流轉交流器為兩個時，其中一個正弦脈動直流轉交流器與所述高壓直流轉正弦脈動直流器相連，另一個正弦脈動直流轉交流器與所述全波整流器相連；所述全波整流器將全波整流后的市電輸出到與本全波整流器相連的正弦脈動直流轉交流器；所述高壓直流轉正弦脈動直流器將輸出電流輸入到與本高壓直流轉正弦脈動直流器相連的正弦脈動直流轉交流器，所述兩個正弦脈動直流轉交流器的輸出電流交匯后輸出給負載。本技術實施方式相對于現有技術而言，通過相位檢測器對市電相位進行檢測，利用高壓直流轉正弦脈動直流器將由清潔能源轉換成的高壓正弦脈動直流，轉為與所述市電相位同步的正弦脈動直流。經全波整流后的市電與高壓直流轉正弦脈動直流器的輸出電流交匯后，輸入到正弦脈動直流轉交流器，將交匯的電流轉換為交流電后輸出給負載。由于清潔能源轉換成的電流轉換為交流電后輸出給負載，因此不會產生流至市電方向的電流。也就是說，能量僅能單向流動至負載，清潔能源所產生的電能不會傳向電網故不存在孤島效應，也不會有直流分量向電網傳輸的電量，保證了主干網的電能質量，進一步保證了清潔能源的利用率。這是由電路拓撲結構所決定的。比現有雙向并網裝置更容易及安全地規避孤島效應的危害，并且，由于能量只能流向負載，因此不會產生環路回流，有效避免了諧波污染。而且，也無需更改現有的電費計量方式，可最大限度及以最快方式向終端客戶推廣清潔能源使用，適用一切傳統負載。另外，采用該單向交流并網發電系統，無需蓄電池支持直接發電。相對現有的交替切換離網式發電系統必須使用大容量的蓄電池組，帶來系統成本的急劇上升，頻繁的維護費用，及蓄電池充放電帶來的能量損失和系統可靠性降低等問題，該單向交流并網發電系統大大降低了實現成本，從而有利于清潔能源的快速推廣。另外，高壓直流轉正弦脈動直流器的輸出電流的開路電壓，高于經全波整流后的市電的電壓，使得太陽能、風能等清潔能源可以被優先使用，不足部分可由市電柔性補充，使得清潔能源無需按最大用電負荷進行配置，也不必一定要配置蓄電瓶，從而充分發揮了清潔能源的利用率，降低了系統造價。另外，高壓直流轉正弦脈動直流器的輸出電流的開路電壓，也可低于經全波整流后的市電的電壓，使得市電可以被優先使用，成為一種UPS系統(不間斷電源系統)。另外，單向交流并網發電系統還包含直流轉直流單向隔離器，該直流轉直流單向隔離器與高壓直流轉正弦脈動直流器相連，該直流轉直流單向隔離器將由清潔能源得到的直流電流進行升壓后，輸出給高壓直流轉正弦脈動直流器。附圖說明圖1是現有技術中的雙向并網發電方式的示意圖；圖2是現有技術中的離網交替切換發電方式的示意圖；圖3是根據本技術第一實施方式的單向交流并網發電系統結構示意圖；圖4是根據本技術第一實施方式中的高壓直流轉正弦脈動直流器的電氣原理圖；圖5是根據本技術第一實施方式中的正弦脈動直流轉交流器的電氣原理圖；圖6是根據本專利技術第四實施方式的單向交流并網發電系統結構示意圖。具體實施方式為使本技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本技術的各實施方式進行詳細的闡述。然而，本領域的普通技術人員可以理解，在本技術各實施方式中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術細節。但是，即使沒有這些技術細節和基于以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現本申請各權利要求所要求保護的技術方案。本技術的第一實施方式涉及一種單向交流并網發電系統。本實施方式的目的在于，解決以下技術問題1.解決雙向交流并網發電方式普通中國終端用戶面臨的重復計費問題；2.規避在雙向交流并網發電中存在的孤島效應不能夠實時切斷故障線路與發電系統的連接；3.避免了雙向交流并網發電方式傳輸中的回路環流效應，避免了對電網的污染；4.避免離網交替切換發電方式必須使用蓄電池作為儲能裝置帶來的成本增加和效率損失。本實施方式的單向交流并網發電系統的具體結構如圖3所示，包含直流轉直流單向隔離器、全波整流器、相位檢測器、與該相位檢測器相連的高壓直流轉正弦脈動直流器、與全波整流器和高壓直流轉正弦脈動直流器并聯的正弦脈動直流轉交流器。具體地說，直流轉直流單向隔離器與高壓直流轉正弦脈動直流器相連，該直流轉直流單向隔離器將由清潔能源(如風能、太陽能等清潔能源)得到的直流電流進行升壓后，輸出給高壓直流轉正弦脈動直流器。比如本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種單向交流并網發電系統，其特征在于，包含：全波整流器、相位檢測器、與該相位檢測器相連的高壓直流轉正弦脈動直流器、所述相位檢測器對市電相位進行檢測，將檢測到的市電相位輸出給所述高壓直流轉正弦脈動直流器，供該高壓直流轉正弦脈動直流器將由清潔能源轉換成的高壓正弦脈動直流，轉為與所述市電相位同步的正弦脈動直流；所述單向交流并網發電系統還包含至少一個正弦脈動直流轉交流器；所述正弦脈動直流轉交流器為一個時，所述全波整流器和所述高壓直流轉正弦脈動直流器并聯于該正弦脈動直流轉交流器；所述全波整流器對市電進行全波整流，經所述全波整流后的市電與所述高壓直流轉正弦脈動直流器的輸出電流交匯后，輸入到所述正弦脈動直流轉交流器；所述正弦脈動直流轉交流器將輸入電流轉換為交流電后輸出給負載；所述正弦脈動直流轉交流器為兩個時，其中一個正弦脈動直流轉交流器與所述高壓直流轉正弦脈動直流器相連，另一個正弦脈動直流轉交流器與所述全波整流器相連；所述全波整流器將全波整流后的市電輸出到與本全波整流器相連的正弦脈動直流轉交流器；所述高壓直流轉正弦脈動直流器將輸出電流輸入到與本高壓直流轉正弦脈動直流器相連的正弦脈動直流轉交流器，所述兩個正弦脈動直流轉交流器的輸出電流交匯后輸出給負載。...

【技術特征摘要】
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭可京，王征偉，
申請(專利權)人：上海錦德電器電子有限公司，
類型：實用新型
國別省市：