CN107069790A - 一种综合节能供电的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种综合节能供电的系统及方法，包括：供电切换模块，对负载供电进行切换控制；光伏发电模块，接收光伏发电组件的光伏发电电能，将光伏发电电能转换为直流电向负载供电；电网输送模块，当市电正常时，且光伏发电功率大于负载功率时，接收光伏发电模块向负载供电后的剩余电能；蓄电池充电模块，当市电异常时，且光伏发电功率大于负载功率时，接收光伏发电模块向负载供电后的剩余电能；蓄电池放电模块，释放蓄电池存储的电能为负载供电；市电供电模块，将市电电能转换为直流电向负载供电。本发明使得经济收益最大化，且能够最大限度地节省负载的供电成本。

Description

一种综合节能供电的系统及方法

技术领域

本发明涉及供电控制管理的技术领域，更具体地，涉及一种综合节能供电的系统及方法。

背景技术

随着电子通信技术的快速发展，各种电子通信设备及产品应运而生，这些电子产品或设备都需要电能才能得以驱动，而通信机房作为这些通信电子产品的通信交换中心，在通信信号传递过程中起着不可替代的作用。为通信机房提供不间断的供电是保证通信机房正常运行的基本要求。出现了采用光伏供电及市电供电相配合为通信机房供电的方式。

目前，为了节省能源，在通信电源系统中出现了将光伏发电和移峰填谷技术相配合的方案，在保证通信机房正常运转的同时，实现了节能减排的目的。由于，人们往往重点关注光伏能源利用的最大化，而忽视了国家和地方政府对光伏的补贴政策，不能使建设光伏的客户经济收益得到最大化。如在公布号CN106602585A的专利申请中，虽然通过光伏与通信电源组合使用供电，使光伏发挥能效最大化，但是客户并没有享受到国家的补助政策，没有达到经济利益最大化。

因此，提供一种综合节能供电的系统及方法，既能够保障对负载进行安全供电，又能够使得资源利用最大化和经济收益最大化的供电方案是本领域亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了综合节能供电的系统及方法，解决了现有技术中无法提供既能够保障对负载进行安全供电，又能够使得资源利用最大化和经济收益最大化的供电方案的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提出一种综合节能供电的系统，与电网和负载相连接，包括：供电切换模块、光伏发电模块、电网输送模块、蓄电池充电模块、蓄电池放电模块和市电供电模块，其中；

所述供电切换模块，分别与所述光伏发电模块和所述市电供电模块相连接，用于接收所述光伏发电模块和所述市电供电模块的供电信息，当所述光伏发电模块正常发电时，该供电切换模块将供电输入切换到所述光伏发电模块，当所述光伏发电模块停止发电时，该供电切换模块将供电输入切换到所述市电供电模块；

所述光伏发电模块，分别与所述电网输送模块、所述蓄电池充电模块、所述负载和所述供电切换模块相连接，用于接收该光伏发电模块中光伏发电组件的光伏发电电能，根据所述供电切换模块的供电指令将所述光伏发电电能转换为直流电向所述负载供电，并将向所述负载供电后的剩余电能传送给所述电网输送模块或所述蓄电池充电模块；

所述电网输送模块，分别与所述光伏发电模块和所述电网相连接，用于当市电正常时，且光伏发电功率大于所述负载功率时，接收所述光伏发电模块向所述负载供电后的剩余电能，并将所述剩余电能向所述电网输送；

所述蓄电池充电模块，分别与所述光伏发电模块和所述蓄电池放电模块相连接，用于当市电异常时，且所述光伏发电功率大于所述负载功率时，接收所述光伏发电模块向所述负载供电后的剩余电能，并将蓄电池存储的电能传送至所述蓄电池放电模块；

所述蓄电池放电模块，分别与所述蓄电池充电模块和所述负载相连接，用于当所述光伏发电功率小于所述负载功率时，且市电处于峰电电能时，释放所述蓄电池存储的电能为所述负载供电；

所述市电供电模块，分别与所述负载和所述供电切换模块相连接，用于当所述光伏发电功率小于所述负载功率时，且市电处于平电电能时，该市电供电模块将市电电能转换为直流电向所述负载供电；当所述光伏发电模块停止发电时，该市电供电模块，根据所述供电切换模块的供电指令，将市电电能转换为直流电向所述负载供电。

进一步地，所述蓄电池放电模块，包括：光伏发电功率检测单元、负载功率检测单元和蓄电池放电控制单元，其中；

所述光伏发电功率检测单元，分别与所述光伏发电模块和所述蓄电池放电控制单元相连接，用于实时监测所述光伏发电模块发出的有效功率，将检测到的所述光伏发电模块的有效功率数据传送至所述蓄电池放电控制单元；

所述负载功率检测单元，分别与所述负载和所述蓄电池放电控制单元相连接，用于实时监测所述负载的有效功率，并将所述负载的有效功率数据传送至所述蓄电池放电控制单元；

所述蓄电池放电控制单元，分别与所述蓄电池充电模块、所述光伏发电功率检测单元、所述负载功率检测单元和所述负载相连接，用于接收所述光伏发电功率检测单元和所述负载功率检测单元的监测信息，根据所述光伏发电组件的有效功率数据和所述负载的有效功率数据，控制所述蓄电池的放电电流，将接收到的所述蓄电池的电能向所述负载供电。

进一步地，所述市电供电模块，为：

所述市电供电模块，用于当所述光伏发电功率小于所述负载功率时，且市电处于平电电能时，该市电供电模块将市电电能转换为直流电向所述负载供电；当所述光伏发电模块停止发电时，根据所述供电切换模块的供电指令，切换到市电供电输入，当所述市电电能为峰电时段时，通过所述蓄电池放电模块为所述负载供电，当所述市电电能为平电时段时，通过所述市电供电模块将市电电能转换为直流电向所述负载供电，当所述市电电能为谷电时段时，通过所述市电供电模块将市电电能转换为直流电一边向所述负载供电，一边向蓄电池充电。

进一步地，当所述光伏发电输入和所述市电供电输入交叉工作时，所述蓄电池充电模块和所述蓄电池放电模块，进一步为：

所述蓄电池充电模块，分别与所述光伏发电模块、所述蓄电池放电模块和所述市电供电模块相连接，用于当市电异常时，且所述光伏发电功率大于所述负载功率时，接收所述光伏发电模块向所述负载供电后的剩余电能；当所述光伏发电模块停止发电且所述市电处于谷电电能时，将所述市电电能转换为直流电一边向所述负载供电，一边向所述蓄电池充电；将所述蓄电池存储的电能传送至所述蓄电池放电模块；

所述蓄电池放电模块，分别与所述蓄电池充电模块和所述负载相连接，用于当所述光伏发电功率小于所述负载功率时，且市电处于峰电电能时，释放所述蓄电池存储的电能为所述负载供电；当所述光伏发电模块停止发电且所述市电处于峰电电能时，通过所述蓄电池放电模块为所述负载供电。

进一步地，所述蓄电池放电模块，包括：蓄电池电能监控单元和蓄电池电能刷新单元，其中；

所述蓄电池电能监控单元，与所述蓄电池电能刷新单元相连接，用于记录每次放电循环后所述蓄电池的电能，将所述蓄电池的电能跟预定义的放电阈值进行比较，将所述蓄电池电能监测信息传送至所述蓄电池电能刷新单元；

所述蓄电池电能刷新单元，分别与所述蓄电池电能监控单元、所述蓄电池充电模块和所述负载相连接，用于当所述蓄电池的电能小于等于预定义的所述放电阈值时，通过所述蓄电池充电模块对所述蓄电池放电模块进行电能刷新；当所述蓄电池的电能大于预定义的所述放电阈值时，所述蓄电池放电模块为所述负载供电。

还包括，一种综合节能供电的方法，应用于负载、电网和蓄电池之间，包括：

光伏发电器接收光伏发电组件的光伏发电电能，将所述光伏发电电能转换为直流电向所述负载供电，同时检测光伏发电功率和负载功率的大小；

当所述光伏发电功率大于所述负载功率时，检测市电是否正常；

当市电正常时，电网传输器接收所述光伏发电组件向所述负载供电后的剩余电能，并将所述剩余电能向电网输送；

当市电异常时，蓄电池充电端接收所述光伏发电组件向所述负载供电后的剩余电能，存储于蓄电池中；

当所述光伏发电功率小于所述负载功率时，检测所述市电的电能时段；

当所述市电处于峰电电能时，蓄电池放电端释放所述蓄电池存储的电能为所述负载供电；

当所述市电处于平电电能时，市电供电器将市电电能转换为直流电向所述负载供电；

当所述光伏发电器停止发电时，供电切换器切换所述市电供电器为供电输入，所述市电供电器将市电电能转换为直流电向所述负载供电。

可选地，蓄电池放电端释放所述蓄电池存储的电能为所述负载供电，进一步为：

光伏发电功率检测器实时监测所述光伏发电组件发出的有效功率；

负载功率检测器实时监测所述负载的有效功率；

蓄电池控制器接收所述光伏发电功率检测器和所述负载功率检测器的数据，根据所述光伏发电组件的有效功率数据和所述负载的有效功率数据，控制所述蓄电池放电端为所述负载供电的放电电流。

可选地，当所述光伏发电器停止发电时，供电切换器切换所述市电供电器为供电输入，所述市电供电器将市电电能转换为直流电向所述负载供电，进一步为：

当所述光伏发电器停止发电时，供电切换器切换所述市电供电器为供电输入，当所述市电电能为峰电时段时，蓄电池放电端释放所述蓄电池的电能为所述负载供电；当所述市电电能为平电时段时，市电供电器将市电电能转换为直流电向所述负载供电；当所述市电电能为谷电时段时，所述市电供电器将市电电能转换为直流电一边向所述负载供电，一边向蓄电池充电。

可选地，蓄电池放电端释放所述蓄电池存储的电能为所述负载供电，进一步为：

蓄电池电能监控器记录每次放电循环后所述蓄电池的电能，将所述蓄电池的电能跟预定义的放电阈值进行比较；

当所述蓄电池的电能小于等于预定义的所述放电阈值时，所述蓄电池充电端对所述蓄电池进行电能刷新；当所述蓄电池的电能大于预定义的所述放电阈值时，释放所述蓄电池存储的电能为所述负载供电。

与现有技术相比，本发明的综合节能供电的系统及方法，实现了如下的有益效果：

(1)本发明所述的综合节能供电的系统及方法，采用光伏发电模块和市电供电模块相结合的供电方式，既能够保障对负载进行安全供电，又能够利用移峰填谷供电整流模块共享，使得设备资源的利用最大化，提升了资源的利用效率，同时减少了供电系统的运营成本。

(2)本发明所述的综合节能供电的系统及方法，采用光伏供电模块与移峰填谷充电整流模块共享的供电方式，通过系统的调节功能，当光伏发电自发自用尚有剩余电量时，将剩余电量向电网输送，以使经济收益最大化；当光伏发电自发自用功率不足时，采用“峰电时段”蓄电池补充,“平电时段”市电补充，能够最大限度地节省负载的供电成本。

(3)本发明所述的综合节能供电的系统及方法，通过对蓄电池进行电量监控，当蓄电池电量小于放电阈值时，自动对蓄电池进行电量刷新，以更好的维护蓄电池的正常运转，当光伏发电和市电供电均异常时，亦可保证蓄电池对负载的正常供电。

当然，实施本发明的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明实施例1中所述综合节能供电的系统的结构示意图；

图2为本发明实施例2中所述综合节能供电的系统的结构示意图；

图3为本发明实施例3中所述综合节能供电的系统的结构示意图；

图4为本发明实施例3中所述综合节能供电的系统的一个具体示例的示意图；

图5为本发明实施例4中所述综合节能供电的系统的结构示意图；

图6为本发明实施例5中所述综合节能供电的方法的流程示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

实施例1

图1为本实施例所述综合节能供电的系统的结构示意图，该系统与电网104和负载107相连接，同时包括：供电切换模块101、光伏发电模块102、电网输送模块103、蓄电池充电模块105、蓄电池放电模块106和市电供电模块108。

所述供电切换模块101，分别与所述光伏发电模块102和所述市电供电模块108相连接，用于接收所述光伏发电模块102和所述市电供电模块108的供电信息，当所述光伏发电模块102正常发电时，该供电切换模块将供电输入切换到所述光伏发电模块102，当所述光伏发电模块102停止发电时，该供电切换模块将供电输入切换到所述市电供电模块108；利用光伏发电输入优先的方式，能够最大限度地降低负载的供电成本。

所述光伏发电模块102，分别与所述电网输送模块103、所述蓄电池充电模块105、所述负载107和所述供电切换模块101相连接，用于接收该光伏发电模块中光伏发电组件的光伏发电电能，根据所述供电切换模块101的供电指令将所述光伏发电电能转换为直流电向所述负载107供电，并将向所述负载107供电后的剩余电能传送给所述电网输送模块103或所述蓄电池充电模块105，使得资源利用最大化和经济收益最大化。

当光伏发电模块产生的光伏发电电能满足负载的电能需求时，光伏发电模块完成对负载的供电后，剩余的全部电能即为剩余电能。

所述电网输送模块103，分别与所述光伏发电模块102和所述电网104相连接，用于当市电正常时，且光伏发电功率大于所述负载107功率时，接收所述光伏发电模块102向所述负载107供电后的剩余电能，并将所述剩余电能向所述电网104输送；以享受国家和地方政府对光伏的补贴政策。

所述蓄电池充电模块105，分别与所述光伏发电模块102和所述蓄电池放电模块106相连接，用于当市电异常时，且所述光伏发电功率大于所述负载107功率时，接收所述光伏发电模块102向所述负载107供电后的剩余电能；并将蓄电池存储的电能传送至所述蓄电池放电模块106；以满足所述蓄电池放电模块106的电能需求，降低了为负载供电的成本。

所述蓄电池放电模块106，分别与所述蓄电池充电模块105和所述负载107相连接，用于当所述光伏发电功率小于所述负载107功率时，且市电处于峰电电能时，释放所述蓄电池存储的电能为所述负载107供电；以补充所述光伏发电电能的不足。

所述市电供电模块108，分别与所述负载107和所述供电切换模块101相连接，用于当所述光伏发电功率小于所述负载107功率时，且市电处于平电电能时，该市电供电模块将市电电能转换为直流电向所述负载107供电，以补充所述光伏发电电能的不足；当所述光伏发电模块102停止发电时，该市电供电模块，根据所述供电切换模块101的供电指令，将市电电能转换为直流电向所述负载107供电。

可选地，上述系统中还可以包括：供电切换自定义器，供电切换自定义器与供电切换模块相连接，用于接收峰电电能、平电电能及谷电电能的设置数据替换原有的峰电电能、平电电能及谷电电能的设置数据，进行供电切换控制的自定义设置。例如，以每天的不同时间段作为峰电电能、平电电能及谷电电能的设置数据。通过供电切换自定义器的设置，能够方便用户根据不同地区或市电设置数据的更改及时调整供电控制系统，避免了用户重新修改系统参数的繁琐。

采用光伏发电模块与市电供电模块共享的供电方式，比传统的市电供电与光伏发电供电两套独立供电系统并联运行供电的方式，更加节能、节地、节材，进而减少了供电系统的运营成本。

实施例2

图2为本实施例所述综合节能供电的系统的结构示意图，该系统与电网204和负载207相连接，同时包括：供电切换模块201、光伏发电模块202、电网输送模块203、蓄电池充电模块205、蓄电池放电模块206和市电供电模块208。

所述供电切换模块201，分别与所述光伏发电模块202和所述市电供电模块208相连接，用于接收所述光伏发电模块202和所述市电供电模块208的供电信息，当所述光伏发电模块202正常发电时，该供电切换模块将供电输入切换到所述光伏发电模块202，当所述光伏发电模块202停止发电时，该供电切换模块将供电输入切换到所述市电供电模块208；利用光伏发电输入优先的方式，能够最大限度地降低负载的供电成本。

所述光伏发电模块202，分别与所述电网输送模块203、所述蓄电池充电模块205、所述负载207和所述供电切换模块201相连接，用于接收该光伏发电模块中光伏发电组件的光伏发电电能，根据所述供电切换模块201的供电指令将所述光伏发电电能转换为直流电向所述负载207供电，并将向所述负载207供电后的剩余电能传送给所述电网输送模块203或所述蓄电池充电模块205，使得资源利用最大化和经济收益最大化。

当光伏发电模块产生的光伏发电电能满足负载的电能需求时，光伏发电模块完成对负载的供电后，剩余的全部电能即为剩余电能。

所述电网输送模块203，分别与所述光伏发电模块202和所述电网204相连接，用于当市电正常时，且光伏发电功率大于所述负载207功率时，接收所述光伏发电模块202向所述负载207供电后的剩余电能，并将所述剩余电能向所述电网204输送；以享受国家和地方政府对光伏的补贴政策。

所述蓄电池充电模块205，分别与所述光伏发电模块202和所述蓄电池放电模块206相连接，用于当市电异常时，且所述光伏发电功率大于所述负载207功率时，接收所述光伏发电模块202向所述负载207供电后的剩余电能；并将蓄电池存储的电能传送至所述蓄电池放电模块206；以满足所述蓄电池放电模块206的电能需求，降低了为负载供电的成本。

所述蓄电池放电模块206，分别与所述蓄电池充电模块205和所述负载207相连接，用于当所述光伏发电功率小于所述负载207功率时，且市电处于峰电电能时，释放所述蓄电池存储的电能为所述负载207供电；以补充所述光伏发电电能的不足。

在一些可选的实施例中，当所述光伏发电模块正常工作时，市电处于峰电电能，所述蓄电池放电模块206，进一步包括：光伏发电功率检测单元261、负载功率检测单元262和蓄电池放电控制单元263，其中；

所述光伏发电功率检测单元261，分别与所述光伏发电模块202和所述蓄电池放电控制单元263相连接，用于实时监测所述光伏发电模块发出的有效功率，将检测到的所述光伏发电模块的有效功率数据传送至所述蓄电池放电控制单元263。

所述负载功率检测单元262，分别与所述负载207和所述蓄电池放电控制单元263相连接，用于实时监测所述负载的有效功率，并将所述负载的有效功率数据传送至所述蓄电池放电控制单元263。

所述蓄电池放电控制单元263，分别与所述蓄电池充电模块205、所述光伏发电功率检测单元261、所述负载功率检测单元262和所述负载207相连接，用于接收所述光伏发电功率检测单元和所述负载功率检测单元的监测信息，根据所述光伏发电组件的有效功率数据和所述负载的有效功率数据，控制所述蓄电池的放电电流，将接收到的所述蓄电池的电能向所述负载207供电。

所述市电供电模块208，分别与所述负载207和所述供电切换模块201相连接，用于当所述光伏发电功率小于所述负载207功率时，且市电处于平电电能时，该市电供电模块将市电电能转换为直流电向所述负载207供电，以补充所述光伏发电电能的不足；当所述光伏发电模块202停止发电时，该市电供电模块，根据所述供电切换模块201的供电指令，将市电电能转换为直流电向所述负载207供电。

实施例3

图3为本实施例所述综合节能供电的系统的结构示意图，该系统与电网304和负载307相连接，同时包括：供电切换模块301、光伏发电模块302、电网输送模块303、蓄电池充电模块305、蓄电池放电模块306和市电供电模块308。

所述供电切换模块301，分别与所述光伏发电模块302和所述市电供电模块308相连接，用于接收所述光伏发电模块302和所述市电供电模块308的供电信息，当所述光伏发电模块302正常发电时，该供电切换模块将供电输入切换到所述光伏发电模块302，当所述光伏发电模块302停止发电时，该供电切换模块将供电输入切换到所述市电供电模块308；利用光伏发电输入优先的方式，能够最大限度地降低负载的供电成本。

所述光伏发电模块302，分别与所述电网输送模块303、所述蓄电池充电模块305、所述负载307和所述供电切换模块301相连接，用于接收该光伏发电模块中光伏发电组件的光伏发电电能，根据所述供电切换模块303的供电指令将所述光伏发电电能转换为直流电向所述负载307供电，并将向所述负载307供电后的剩余电能传送给所述电网输送模块303或所述蓄电池充电模块305，使得资源利用最大化和经济收益最大化。

所述电网输送模块303，分别与所述光伏发电模块302和所述电网304相连接，用于当市电正常时，且光伏发电功率大于所述负载307功率时，接收所述光伏发电模块302向所述负载307供电后的剩余电能，并将所述剩余电能向所述电网304输送；以享受国家和地方政府对光伏的补贴政策。

所述蓄电池充电模块305，分别与所述光伏发电模块302、所述蓄电池放电模块306和所述市电供电模块308相连接，用于当市电异常时，且所述光伏发电功率大于所述负载功率时，接收所述光伏发电模块302向所述负载307供电后的剩余电能；当所述光伏发电模块302停止发电且所述市电处于谷电电能时，将所述市电电能转换为直流电一边向所述负载供电，一边向所述蓄电池充电；将所述蓄电池存储的电能传送至所述蓄电池放电模块306；以满足所述蓄电池放电模块306的电能需求，降低了为负载供电的成本。

所述蓄电池放电模块306，分别与所述蓄电池充电模块305和所述负载307相连接，用于当所述光伏发电功率小于所述负载功率时，且市电处于峰电电能时，释放所述蓄电池存储的电能为所述负载307供电，以补充所述光伏发电电能的不足；当所述光伏发电模块302停止发电且所述市电处于峰电电能时，通过所述蓄电池放电模块306为所述负载307供电。

所述市电供电模块308，分别与所述蓄电池充电模块305、所述负载307和所述供电切换模块301相连接，用于当所述光伏发电功率小于所述负载307功率时，且市电处于平电电能时，该市电供电模块将市电电能转换为直流电向所述负载307供电，以补充所述光伏发电电能的不足；当所述光伏发电模块302停止发电时，根据所述供电切换模块301的供电指令，切换到市电供电输入，当所述市电电能为峰电时段时，通过所述蓄电池放电模块306为所述负载供电，当所述市电电能为平电时段时，通过所述市电供电模块将市电电能转换为直流电向所述负载供电，当所述市电电能为谷电时段时，通过所述市电供电模块将市电电能转换为直流电一边向所述负载供电，一边向蓄电池充电。

如图4所示，为本实施例所述综合节能供电的系统的一个具体示例的示意图。该系统包括：智能控制模块403、供电切换模块402、光伏接入箱403、交流接入箱404、光伏组件405、逆变器406、并网电能计量表407、关口电能计量表408、市电409、48V蓄电池组430、直流负载433、MPPT光伏整流单元432(包括MPPT光伏整流单元3和MPPT光伏整流单元N)、市电整流单元433(包括市电整流单元3和市电整流单元N)。

目的在于设置一种光伏发电自发自用、余电上网、移峰填谷系统补充的综合方案，增加“移峰填谷”功能、“叠光供电”接入功能和余电上网的功能，运行时光伏发电优先供电、移峰填谷自动调节，余电向电网输入，确保对负载的安全供电，又能够使得资源利用最大化和经济收益最大化；光伏发电与移峰填谷组合，整流模块共享，实现进一步节能减排和减少投资。

图4中所示系统由市电整流单元、光伏整流单元、供电切换模块、蓄电池组、智能控制模块组成。市电整流单元按照行标YD/T 1058-2015要求设计，光伏整流单元在此基础上设计成交直流两用，当光伏正常且市电正常时，光伏发电通过逆变器与市电并网，再通过市电整流单元转换成直流48V给直流负载供电，光伏整流单元休眠，向所述负载供电后的多余电量向电网输入；当光伏正常且市电异常时，逆变器停止工作，光伏发电的直流电通过光伏整流单元转换成直流48V给直流负载供电，向负载供电后的多余电量向蓄电池组充电；当夜间市电处于谷电时段，系统需要充电，此时通过切换模块，将光伏发电模块切换到市电输入，在监控模块的统一调度下，与原市电整流单元并联输出给蓄电池组充电。

现以一具体应用示例作为说明：

某通信基站机房，直流48V系统，负载电流80A。系统蓄电池组容量按照8小时放电、2小时后备配置原则，配置800AH蓄电池组，蓄电池组由16只100AH磷酸铁锂梯次电池串联成组，系统共配置8组并联。系统配置智能控制模块一只，48V/50A高频开关电源模块6只。其中用于光伏发电的整流模块3只，对应的所述光伏发电功率组件配置3组，每组由8块组件串联，单块组件300W/32V，串联后的功率组件2400W/256V，可以作为单个48V/50A具有MPPT功能的高频开关电源模块输入；3组功率组件分别给3个48V/50A具有MPPT功能的高频开关电源模块输入。光伏组件与模块输入之间增加了供电切换模块，当太阳光正常时，智能控制模块向供电切换模块发出信号，光伏发电接入具有MPPT功能的高频开关电源整流模块，光伏整流单元输出电压低于市电整流单元输出电压0.5V，光伏整流单元处于热备用工作状态。

当太阳光正常时，市电异常，逆变器停止工作，光伏整流单元由热备用工作状态自动转换到正常输出状态。如光伏输出功率超过全部负载功率时，剩余部分向蓄电池组充电；如光伏输出功率不满足提供全部负载功率时，不足部分由蓄电池组自动补足。

当太阳光正常且市电正常时，逆变器工作，光伏整流单元处于热备用工作状态，市电整流单元处于正常输出状态。当光伏输出功率超过全部负载功率时，无论处于峰电时段还是平电时段，剩余功率部分向电网输电；当系统工作在平电时段，光伏输出功率不满足提供全部负载功率时，不足部分由市电自动补足；当系统工作在峰电时段，光伏输出功率不满足提供全部负载功率时，不足部分功率由蓄电池组自动补足。

实施例4

图5为本实施例所述综合节能供电的系统的结构示意图，该系统与电网504和负载507相连接，同时包括：供电切换模块501、光伏发电模块502、电网输送模块503、蓄电池充电模块505、蓄电池放电模块506和市电供电模块508。

所述供电切换模块501，分别与所述光伏发电模块502和所述市电供电模块508相连接，用于接收所述光伏发电模块502和所述市电供电模块508的供电信息，当所述光伏发电模块502正常发电时，该供电切换模块将供电输入切换到所述光伏发电模块502，当所述光伏发电模块502停止发电时，该供电切换模块将供电输入切换到所述市电供电模块508；利用光伏发电输入优先的方式，能够最大限度地降低负载的供电成本。

所述光伏发电模块502，分别与所述电网输送模块503、所述蓄电池充电模块505、所述负载507和所述供电切换模块501相连接，用于接收该光伏发电模块中光伏发电组件的光伏发电电能，根据所述供电切换模块503的供电指令将所述光伏发电电能转换为直流电向所述负载507供电，并将向所述负载507供电后的剩余电能传送给所述电网输送模块503或所述蓄电池充电模块505，使得资源利用最大化和经济收益最大化。

所述电网输送模块503，分别与所述光伏发电模块502和所述电网504相连接，用于当市电正常时，且光伏发电功率大于所述负载507功率时，接收所述光伏发电模块502向所述负载507供电后的剩余电能，并将所述剩余电能向所述电网504输送；以享受国家和地方政府对光伏的补贴政策。

所述蓄电池充电模块505，分别与所述光伏发电模块502、所述蓄电池放电模块506和所述市电供电模块508相连接，用于当市电异常时，且所述光伏发电功率大于所述负载507功率时，接收所述光伏发电模块502向所述负载507供电后的剩余电能；当所述光伏发电模块502停止发电且所述市电处于谷电电能时，将所述市电电能转换为直流电一边向所述负载供电，一边向所述蓄电池充电；将所述蓄电池存储的电能传送至所述蓄电池放电模块506；以满足所述蓄电池放电模块506的电能需求，降低了为负载供电的成本。

所述蓄电池放电模块506，分别与所述蓄电池充电模块505和所述负载507相连接，用于当所述光伏发电功率小于所述负载507功率时，且市电处于峰电电能时，释放所述蓄电池存储的电能为所述负载507供电，以补充所述光伏发电电能的不足；当所述光伏发电模块502停止发电且所述市电处于峰电电能时，通过所述蓄电池放电模块506为所述负载507供电。

在一些可选的实施例中，为防止所述蓄电池出现存储的电能不足的问题，所述蓄电池设置有监控预警，所述蓄电池放电模块506，进一步包括：蓄电池电能监控单元561和蓄电池电能刷新单元562，其中；

所述蓄电池电能监控单元561，与所述蓄电池电能刷新单元562相连接，用于记录每次放电循环后所述蓄电池放的电能，将所述蓄电池的电能跟预定义的放电阈值进行比较，将所述蓄电池电能监测信息传送至所述蓄电池电能刷新单元562。

所述蓄电池电能刷新单元562，分别与所述蓄电池电能监控单元561、所述蓄电池充电模块505和所述负载507相连接，用于当所述蓄电池的电能小于等于预定义的所述放电阈值时，通过所述蓄电池充电模块505对所述蓄电池放电模块506进行电能刷新；当所述蓄电池的电能大于预定义的所述放电阈值时，所述蓄电池放电模块506为所述负载507供电。

在使用储存的电能为负载供电时，始终保存一定的储存电能，以便在出现特殊情况，如没有光照且市电故障的情况下，也能为负载提供预设的供电支持。在蓄电池储存的电能都释放完毕，才启用市电给负载进行供电，相当于把非峰电的电能储存起来在峰电时使用，有利于节省为负载供电的资源。可选地，放电阈值可以为蓄电池储存电能的0至50％，具体数值由用户现场设置。

所述市电供电模块508，分别与所述蓄电池充电模块505、所述负载507和所述供电切换模块501相连接，用于当所述光伏发电功率小于所述负载功率时，且市电处于平电电能时，该市电供电模块将市电电能转换为直流电向所述负载供电，以补充所述光伏发电电能的不足；当所述光伏发电模块502停止发电时，根据所述供电切换模块501的供电指令，切换到市电供电输入，当所述市电电能为峰电时段时，通过所述蓄电池放电模块506为所述负载供电，当所述市电电能为平电时段时，通过所述市电供电模块将市电电能转换为直流电向所述负载供电，当所述市电电能为谷电时段时，通过所述市电供电模块将市电电能转换为直流电一边向所述负载供电，一边向蓄电池充电。

实施例5

图6为本实施例所述综合节能供电的方法统的流程示意图，该方法应用于负载、电网和蓄电池之间，包括如下步骤：

步骤601、光伏发电器接收光伏发电组件的光伏发电电能，将所述光伏发电电能转换为直流电向所述负载供电，同时检测光伏发电功率和负载功率的大小。

步骤602、当所述光伏发电功率大于所述负载功率时，检测市电是否正常。

步骤603、当市电正常时，电网传输器接收所述光伏发电组件向所述负载供电后的剩余电能，并将所述剩余电能向电网输送。

当市电正常时，所述光伏发电组件经过逆变器与市电并网，经过市电整流单元将所述光伏发电电能转换为直流电向所述负载供电；当光伏发电功率大于所述负载功率时，将光伏发电向所述负载供电后的剩余电能向所述电网输送，以享受国家和地方政府对光伏的补贴政策，使得经济收益最大化。

光伏发电组件产生的光伏发电电能满足负载的电能需求，当光伏发电组件完成对负载的供电后，剩余的全部电能即为所述剩余电能。

步骤604、当市电异常时，蓄电池充电端接收所述光伏发电组件向所述负载供电后的剩余电能，存储于蓄电池中。

当市电异常时，所述逆变器停止工作，所述光伏发电组件直接经光伏整流单元将所述光伏发电电能转换为直流电向所述负载供电；当所述光伏发电功率大于所述负载功率时，将光伏发电向所述负载供电后的剩余电能向蓄电池充电，使得资源利用最大化，当后续释放所述蓄电池的电能为负载供电时，可以最大限度的降低为负载供电的成本。

步骤605、当所述光伏发电功率小于所述负载功率时，检测所述市电的电能时段。

步骤606、当所述市电处于峰电电能时，蓄电池放电端释放所述蓄电池存储的电能为所述负载供电。

在市电峰电电能时，通过释放蓄电池的存储的电能为负载供电，补充所述光伏发电电能的不足，最大限度的降低了为负载供电的成本。

在一些可选的实施例中，蓄电池放电端释放所述蓄电池存储的电能为所述负载供电，进一步为:

光伏发电功率检测器实时监测所述光伏发电组件发出的有效功率。

负载功率检测器实时监测所述负载的有效功率。

蓄电池控制器接收所述光伏发电功率检测器和所述负载功率检测器的数据，根据所述光伏发电组件的有效功率数据和所述负载的有效功率数据，控制所述蓄电池放电端为所述负载供电的放电电流。

步骤607、当所述市电处于平电电能时，市电供电器将市电电能转换为直流电向所述负载供电。

在市电平电电能时，直接通过市电为负载供电，补充所述光伏发电电能的不足，一方面保证了为负载供电的成本，另一方面可减少蓄电池的充放电次数，降低蓄电池的损耗。

步骤608、当所述光伏发电器停止发电时，供电切换器切换所述市电供电器为供电输入，所述市电供电器将市电电能转换为直流电向所述负载供电。

利用光伏发电输入优先的方式，能够最大限度地降低负载的供电成本。

在一些可选的实施例中，步骤608进一步为：当所述光伏发电器停止发电时，供电切换器切换所述市电供电器为供电输入，当所述市电电能为峰电时段时，蓄电池放电端释放所述蓄电池的电能为所述负载供电；当所述市电电能为平电时段时，市电供电器将市电电能转换为直流电向所述负载供电；当所述市电电能为谷电时段时，所述市电供电器将市电电能转换为直流电一边向所述负载供电，一边向蓄电池充电。

在一些可选的实施例中，为防止所述蓄电池出现存储的电能不足的问题，所述蓄电池设置有监控预警，本实施例所述的，蓄电池放电端释放所述蓄电池的电能为所述负载供电，进一步为：

蓄电池电能监控器记录每次放电循环后所述蓄电池的电能，将所述蓄电池的电能跟预定义的放电阈值进行比较。

当所述蓄电池的电能小于等于预定义的所述放电阈值时，所述蓄电池充电端对所述蓄电池进行电能刷新；当所述蓄电池的电能大于预定义的所述放电阈值时，释放所述蓄电池存储的电能为所述负载供电。

在使用储存的电能为负载供电时，始终保存一定的储存电能，以便在出现特殊情况，如没有光照且市电故障的情况下，也能为负载提供预设的供电支持。在蓄电池储存的电能都释放完毕，才启用市电给负载进行供电，相当于把非峰电的电能储存起来在峰电时使用，有利于节省为负载供电的资源。可选地，放电阈值可以为蓄电池储存电能的0至50％，具体数值由用户现场设置。

通过上述实施例可知，本发明的综合节能供电的方法和系统，达到了如下的有益效果：

(1)本发明所述的综合节能供电的系统及方法，采用光伏发电模块和市电供电模块相结合的供电方式，既能够保障对负载进行安全供电，又能够利用移峰填谷供电整流模块共享，使得设备资源的利用最大化，提升了资源的利用效率，同时减少了供电系统的运营成本。

(2)本发明所述的综合节能供电的系统及方法，采用光伏供电模块与移峰填谷充电整流模块共享的供电方式，通过系统的调节功能，当光伏发电自发自用尚有剩余电量时，将剩余电量向电网输送，以使经济收益最大化；当光伏发电自发自用功率不足时，采用“峰电时段”蓄电池补充,“平电时段”市电补充，能够最大限度地节省负载的供电成本。

(3)本发明所述的综合节能供电的系统及方法，通过对蓄电池进行电量监控，当蓄电池电量小于放电阈值时，自动对蓄电池进行电量刷新，以更好的维护蓄电池的正常运转，当光伏发电和市电供电均异常时，亦可保证蓄电池对负载的正常供电。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种综合节能供电的系统，与电网和负载相连接，其特征在于，包括：供电切换模块、光伏发电模块、电网输送模块、蓄电池充电模块、蓄电池放电模块和市电供电模块，其中；

所述供电切换模块，分别与所述光伏发电模块和所述市电供电模块相连接，用于接收所述光伏发电模块和所述市电供电模块的供电信息，当所述光伏发电模块正常发电时，该供电切换模块将供电输入切换到所述光伏发电模块，当所述光伏发电模块停止发电时，该供电切换模块将供电输入切换到所述市电供电模块；

所述光伏发电模块，分别与所述电网输送模块、所述蓄电池充电模块、所述负载和所述供电切换模块相连接，用于接收该光伏发电模块中光伏发电组件的光伏发电电能，根据所述供电切换模块的供电指令将所述光伏发电电能转换为直流电向所述负载供电，并将向所述负载供电后的剩余电能传送给所述电网输送模块或所述蓄电池充电模块；

所述电网输送模块，分别与所述光伏发电模块和所述电网相连接，用于当市电正常时，且光伏发电功率大于所述负载功率时，接收所述光伏发电模块向所述负载供电后的剩余电能，并将所述剩余电能向所述电网输送；

所述蓄电池充电模块，分别与所述光伏发电模块和所述蓄电池放电模块相连接，用于当市电异常时，且所述光伏发电功率大于所述负载功率时，接收所述光伏发电模块向所述负载供电后的剩余电能，并将蓄电池存储的电能传送至所述蓄电池放电模块；

所述蓄电池放电模块，分别与所述蓄电池充电模块和所述负载相连接，用于当所述光伏发电功率小于所述负载功率时，且市电处于峰电电能时，释放所述蓄电池存储的电能为所述负载供电；

所述市电供电模块，分别与所述负载和所述供电切换模块相连接，用于当所述光伏发电功率小于所述负载功率时，且市电处于平电电能时，该市电供电模块将市电电能转换为直流电向所述负载供电；当所述光伏发电模块停止发电时，该市电供电模块，根据所述供电切换模块的供电指令，将市电电能转换为直流电向所述负载供电。

2.根据权利要求1所述的综合节能供电的系统，其特征在于，所述蓄电池放电模块，进一步包括：光伏发电功率检测单元、负载功率检测单元和蓄电池放电控制单元，其中；

所述光伏发电功率检测单元，分别与所述光伏发电模块和所述蓄电池放电控制单元相连接，用于实时监测所述光伏发电模块发出的有效功率，将检测到的所述光伏发电模块的有效功率数据传送至所述蓄电池放电控制单元；

所述负载功率检测单元，分别与所述负载和所述蓄电池放电控制单元相连接，用于实时监测所述负载的有效功率，并将所述负载的有效功率数据传送至所述蓄电池放电控制单元；

所述蓄电池放电控制单元，分别与所述蓄电池充电模块、所述光伏发电功率检测单元、所述负载功率检测单元和所述负载相连接，用于接收所述光伏发电功率检测单元和所述负载功率检测单元的监测信息，根据所述光伏发电组件的有效功率数据和所述负载的有效功率数据，控制所述蓄电池的放电电流，将接收到的所述蓄电池的电能向所述负载供电。

3.根据权利要求1所述的综合节能供电的系统，其特征在于，所述市电供电模块，进一步为：

所述市电供电模块，用于当所述光伏发电功率小于所述负载功率时，且市电处于平电电能时，该市电供电模块将市电电能转换为直流电向所述负载供电；当所述光伏发电模块停止发电时，根据所述供电切换模块的供电指令，切换到市电供电输入，当所述市电电能为峰电时段时，通过所述蓄电池放电模块为所述负载供电，当所述市电电能为平电时段时，通过所述市电供电模块将市电电能转换为直流电向所述负载供电，当所述市电电能为谷电时段时，通过所述市电供电模块将市电电能转换为直流电一边向所述负载供电，一边向蓄电池充电。

4.根据权利要求3所述的综合节能供电的系统，其特征在于，所述蓄电池充电模块，进一步为：

所述蓄电池充电模块，分别与所述光伏发电模块、所述蓄电池放电模块和所述市电供电模块相连接，用于当市电异常时，且所述光伏发电功率大于所述负载功率时，接收所述光伏发电模块向所述负载供电后的剩余电能；当所述光伏发电模块停止发电且所述市电处于谷电电能时，将所述市电电能转换为直流电一边向所述负载供电，一边向所述蓄电池充电；将所述蓄电池存储的电能传送至所述蓄电池放电模块；

所述蓄电池放电模块，进一步为：分别与所述蓄电池充电模块和所述负载相连接，用于当所述光伏发电功率小于所述负载功率时，且市电处于峰电电能时，释放所述蓄电池存储的电能为所述负载供电；当所述光伏发电模块停止发电且所述市电处于峰电电能时，通过所述蓄电池放电模块为所述负载供电。

5.根据权利要求4所述的综合节能供电的系统，其特征在于，所述蓄电池放电模块，进一步包括：蓄电池电能监控单元和蓄电池电能刷新单元，其中；

所述蓄电池电能监控单元，与所述蓄电池电能刷新单元相连接，用于记录每次放电循环后所述蓄电池的电能，将所述蓄电池的电能跟预定义的放电阈值进行比较，将所述蓄电池电能监测信息传送至所述蓄电池电能刷新单元；

所述蓄电池电能刷新单元，分别与所述蓄电池电能监控单元、所述蓄电池充电模块和所述负载相连接，用于当所述蓄电池的电能小于等于预定义的所述放电阈值时，通过所述蓄电池充电模块对所述蓄电池放电模块进行电能刷新；当所述蓄电池的电能大于预定义的所述放电阈值时，所述蓄电池放电模块为所述负载供电。

6.一种综合节能供电的方法，应用于负载、电网和蓄电池之间，其特征在于，包括：

光伏发电器接收光伏发电组件的光伏发电电能，将所述光伏发电电能转换为直流电向所述负载供电，同时检测光伏发电功率和负载功率的大小；

当所述光伏发电功率大于所述负载功率时，检测市电是否正常；

当市电正常时，电网传输器接收所述光伏发电组件向所述负载供电后的剩余电能，并将所述剩余电能向电网输送；

当市电异常时，蓄电池充电端接收所述光伏发电组件向所述负载供电后的剩余电能，存储于蓄电池中；

当所述光伏发电功率小于所述负载功率时，检测所述市电的电能时段；

当所述市电处于峰电电能时，蓄电池放电端释放所述蓄电池存储的电能为所述负载供电；

当所述市电处于平电电能时，市电供电器将市电电能转换为直流电向所述负载供电；

当所述光伏发电器停止发电时，供电切换器切换所述市电供电器为供电输入，所述市电供电器将市电电能转换为直流电向所述负载供电。

7.根据权利要求6所述的综合节能供电的方法，其特征在于，蓄电池放电端释放所述蓄电池存储的电能为所述负载供电，进一步为：

光伏发电功率检测器实时监测所述光伏发电组件发出的有效功率；

负载功率检测器实时监测所述负载的有效功率；

蓄电池控制器接收所述光伏发电功率检测器和所述负载功率检测器的数据，根据所述光伏发电组件的有效功率数据和所述负载的有效功率数据，控制所述蓄电池放电端为所述负载供电的放电电流。

8.根据权利要求6所述的综合节能供电的方法，其特征在于，当所述光伏发电器停止发电时，供电切换器切换所述市电供电器为供电输入，所述市电供电器将市电电能转换为直流电向所述负载供电，进一步为：

当所述光伏发电器停止发电时，供电切换器切换所述市电供电器为供电输入，当所述市电电能为峰电时段时，蓄电池放电端释放所述蓄电池的电能为所述负载供电；当所述市电电能为平电时段时，市电供电器将市电电能转换为直流电向所述负载供电；当所述市电电能为谷电时段时，所述市电供电器将市电电能转换为直流电一边向所述负载供电，一边向蓄电池充电。

9.根据权利要求8所述的综合节能供电的方法，其特征在于，蓄电池放电端释放所述蓄电池存储的电能为所述负载供电，进一步为：

蓄电池电能监控器记录每次放电循环后所述蓄电池的电能，将所述蓄电池的电能跟预定义的放电阈值进行比较；

当所述蓄电池的电能小于等于预定义的所述放电阈值时，所述蓄电池充电端对所述蓄电池进行电能刷新；当所述蓄电池的电能大于预定义的所述放电阈值时，释放所述蓄电池存储的电能为所述负载供电。