光伏幕墙微电网论文和设计-曾珍珍

全文摘要

本实用新型公开了光伏幕墙微电网，包括光伏组件、并网逆变器、配电柜、蓄电池组、储能逆变器和多工况智能切换控制系统，光伏组件作为幕墙安装在建筑物外墙上，光伏组件串、并联后与并网逆变器连接，并网逆变器与配电柜连接，配电柜外接本地负载；蓄电池组与储能逆变器连接；储能逆变器与多工况智能切换控制系统连接，并外接市电电网；多工况智能切换控制系统与配电柜连接，并外接市电电网。本实用新型将光伏组件作成微电网里的主要微电源，储能逆变器、蓄电池组和市电作为备用电源，光伏电与电池化学能相互转化，保证负载的无间断供电。具有光电转换利用率高、断电响应时间快、集成度高、储能成本和运维成本低等优点。

主设计要求

1.光伏幕墙微电网，其特征在于，包括光伏组件（1）、并网逆变器（2）、配电柜（3）、蓄电池组（4）、储能逆变器（5）和多工况智能切换控制系统（6），光伏组件（1）作为幕墙安装在建筑物外墙上，一组光伏组件（1）串、并联后与并网逆变器（2）连接，并网逆变器（2）与配电柜（3）连接，配电柜（3）外接本地负载；蓄电池组（4）与储能逆变器（5）连接；储能逆变器（5）与多工况智能切换控制系统（6）连接，并外接市电电网；多工况智能切换控制系统（6）与配电柜（3）连接，并外接市电电网。

设计方案

2.根据权利要求1所述的光伏幕墙微电网，其特征在于，储能逆变器（5）上设有逆变器市电输入端（501）、逆变器光伏电输入端（502）、电池逆变电输出端（503）和电池输入输出端（504），多工况智能切换控制系统（6）上设有切换开关市电输入端（601）、切换开关光伏电输入端（602）、切换开关交流电输出端（603）、电池逆变电输入端（604）和切换开关光伏电输出端（605），逆变器市电输入端（501）和切换开关市电输入端（601）分别与市电电网连接，逆变器光伏电输入端（502）与切换开关光伏电输出端（605）连接，电池逆变电输出端（503）与电池逆变电输入端（604）连接，切换开关光伏电输入端（602）和切换开关交流电输出端（603）分别与配电柜（3）连接，电池输入输出端（504）与蓄电池组（4）连接。

3.根据权利要求2所述的光伏幕墙微电网，其特征在于，配电柜（3）上设有配电柜光伏电输入端（301）、配电柜光伏电输出端（302）、配电柜交流电输入端（303）和配电柜交流电输出端（304），配电柜光伏电输入端（301）与并网逆变器（2）连接，配电柜光伏电输出端（302）与切换开关光伏电输入端（602）连接，配电柜交流电输入端（303）与切换开关交流电输出端（603）连接，配电柜交流电输出端（304）外接本地负载。

4.根据权利要求1所述的光伏幕墙微电网，其特征在于，储能逆变器（5）与市电电网连接。

5.根据权利要求1所述的光伏幕墙微电网，其特征在于，多工况智能切换控制系统（6）内设有手动电路切换开关。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于光伏发电技术领域，具体涉及光伏幕墙微电网。

背景技术

“光伏幕墙”从诞生的那天起，就一直是行业重点关注的焦点。光伏幕墙项目成功的并不多，由于系统设计不科学、不规范，造成的光伏组件高温、炸裂、强度不足、甚至短路失火等问题常有发生。如何将光伏发电产生的对自身效率有害的热有选择的被建筑暖通利用或者排出室外，将光伏构件作为建筑围护有用的一部分一直是研究重点。光伏幕墙的优劣，最终要以幕墙各种性能、太阳能系统性能、视觉效果的保证程度、经济型、可维修更换等综合性能为标准。太阳能系统包括光伏构件可接受的最佳太阳能辐射、与建筑结合的一体化程度、电气安全、最大发电效率等。视觉效果包括整体效果的完整性和局部细节的品质，完美视觉效果的实现，是在符合原建筑设计的构想与要求的前提下，通过幕墙专业的深化设计来完成，深化设计包括材料的精心选择、局部细节的构造。通过一系列的模拟、实验和分析研究，在解决太阳能系统、视觉效果等各项性能的前提下，将建筑所需要光、热、风、和光伏完美结合，提高光伏发电量的同时降低建筑照明、空调等设备损耗，实现光伏系统和建筑的完美结合。

当前，国内外已经开展光伏智能微电网的研究，提出了不同的微电网概念，在微电网运行、控制、保护和管理上做了大量的工作，取得了一定的进展。但是，市场上同类控制系统普遍存在光电转换利用率低、断电响应时间慢、集成度不高、储能成本和运维成本高等问题。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供光伏幕墙微电网。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案:

光伏幕墙微电网，包括光伏组件、并网逆变器、配电柜、蓄电池组、储能逆变器和多工况智能切换控制系统，光伏组件作为幕墙安装在建筑物外墙上，一组光伏组件串、并联后与并网逆变器连接，并网逆变器与配电柜连接，配电柜外接本地负载；蓄电池组与储能逆变器连接；储能逆变器与多工况智能切换控制系统连接，并外接市电电网；多工况智能切换控制系统与配电柜连接，并外接市电电网。

所述的光伏幕墙微电网，储能逆变器上设有逆变器市电输入端、逆变器光伏电输入端、电池逆变电输出端和电池输入输出端，多工况智能切换控制系统上设有切换开关市电输入端、切换开关光伏电输入端、切换开关交流电输出端、电池逆变电输入端和切换开关光伏电输出端，逆变器市电输入端和切换开关市电输入端分别与市电电网连接，逆变器光伏电输入端与切换开关光伏电输出端连接，电池逆变电输出端与电池逆变电输入端连接，切换开关光伏电输入端和切换开关交流电输出端分别与配电柜连接，电池输入输出端与蓄电池组连接。

所述的光伏幕墙微电网，配电柜上设有配电柜光伏电输入端、配电柜光伏电输出端、配电柜交流电输入端和配电柜交流电输出端，配电柜光伏电输入端与并网逆变器连接，配电柜光伏电输出端与切换开关光伏电输入端连接，配电柜交流电输入端与切换开关交流电输出端连接，配电柜交流电输出端外接本地负载。

所述的光伏幕墙微电网，储能逆变器与市电电网连接的线路上设有电路开关。

所述的光伏幕墙微电网，多工况智能切换控制系统内设有手动电路切换开关。

本实用新型的有益效果：本实用新型将建筑幕墙与光伏完美结合，体现绿色建筑与光伏一体化设计宗旨，节约光伏幕墙建筑本身的运营成本。将光伏组件设置成微电网里的主要微电源，储能逆变器、蓄电池组和市电作为备用电源，通过光伏系统原地发电，原地用电，富余的光伏电转化为电池化学能，在需要时由蓄电池供电，保证负载的无间断供电，很好地解决了微电网系统不可避免的储能成本高，运维成本高的缺点，实现城市地区办公大楼最优化资源的配置。本实用新型具有光电转换利用率高、断电响应时间快、集成度高、储能成本和运维成本低等优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的另一结构示意图；

图中：1-光伏组件，2-并网逆变器，3-配电柜，4-蓄电池组，5-储能逆变器，6-多工况智能切换控制系统，301-配电柜光伏电输入端，302-配电柜光伏电输出端，303-配电柜交流电输入端，304-配电柜交流电输出端，501-逆变器市电输入端，502-逆变器光伏电输入端，503-电池逆变电输出端，504-电池输入输出端，601-切换开关市电输入端，602-切换开关光伏电输入端，603-切换开关交流电输出端，604-电池逆变电输入端，605切换开关光伏电输出端。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本实用新型的技术方案作进一步的说明：

如图1至2所示，本实用新型的光伏幕墙微电网，包括光伏组件1、并网逆变器2、配电柜3、蓄电池组4、储能逆变器5和多工况智能切换控制系统6，光伏组件1作为幕墙安装在建筑物外墙上，一组光伏组件1串、并联后与并网逆变器2连接，并网逆变器2与配电柜3连接，配电柜3外接本地负载；蓄电池组4与储能逆变器5连接；储能逆变器5与多工况智能切换控制系统6连接，并外接市电电网；多工况智能切换控制系统6与配电柜3连接，并外接市电电网。

储能逆变器5上设有逆变器市电输入端501、逆变器光伏电输入端502、电池逆变电输出端503和电池输入输出端504，多工况智能切换控制系统6上设有切换开关市电输入端601、切换开关光伏电输入端602、切换开关交流电输出端603、电池逆变电输入端604和切换开关光伏电输出端605，逆变器市电输入端501和切换开关市电输入端601分别与市电电网连接，逆变器光伏电输入端502与切换开关光伏电输出端605连接，电池逆变电输出端503与电池逆变电输入端604连接，切换开关光伏电输入端602和切换开关交流电输出端603分别与配电柜3连接，电池输入输出端504与蓄电池组4连接。

配电柜3上设有配电柜光伏电输入端301、配电柜光伏电输出端302、配电柜交流电输入端303和配电柜交流电输出端304，配电柜光伏电输入端301与并网逆变器2连接，配电柜光伏电输出端302与切换开关光伏电输入端602连接，配电柜交流电输入端303与切换开关交流电输出端603连接，配电柜交流电输出端304外接本地负载。

储能逆变器5与市电电网连接的线路上设有电路开关。多工况智能切换控制系统6内设有手动电路切换开关。

多工况智能切换控制系统6中有自动和手动切换开关，能够自动或手动进行并、离网切换。光伏组件1是微电网里的主要微电源，引入蓄电池组4、储能逆变器5和市电作为备用电源，通过光伏系统原地发电、原地用电。当天气晴朗的工况下，微电源供电与负载匹配，多工况智能切换控制系统6控制微电网与市电和蓄电池组保持断路，光能得到有效利用；当辐照特别高的工况下，多工况智能切换控制系统6切入储能逆变器5，光伏组件1产生的电量经过储能逆变器5在蓄电池组4中进行储存，避免浪费；当阴雨天等辐照条件不足的工况下，多工况智能切换控制系统6切入市电供应负载；当阴雨天且市电断电的工况下，多工况智能切换控制系统6切入储能逆变器5，由蓄电池组4供电，保证负载的无间断供电。

设计图

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主设计要求

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