雙模太陽能光伏發電系統技術方案

雙模太陽能光伏發電系統，由分布式光伏發電子系統、儲能子系統、負荷、集成管理子系統四個部分組成。本發明專利技術以儲能子系統裝置為能量緩沖公共平臺，以集成管理子系統為綜合管理平臺，對分布式太陽能光伏發電實施最大化效率發電、最大化經濟效益運行、安全化需求響應的統一優化目標。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】雙模太陽能光伏發電系統，由分布式光伏發電子系統、儲能子系統、負荷、集成管理子系統四個部分組成。本專利技術以儲能子系統裝置為能量緩沖公共平臺，以集成管理子系統為綜合管理平臺，對分布式太陽能光伏發電實施最大化效率發電、最大化經濟效益運行、安全化需求響應的統一優化目標。【專利說明】雙模太陽能光伏發電系統
本專利技術涉及一種雙模太陽能光伏發電系統，尤其是涉及一種主要應用于建設在城市、園區、社區等的建筑物上的分布式屋頂光伏電站的雙模太陽能光伏發電系統。
技術介紹
太陽能發電、風力發電、潮汐能發電等可再生能源發電，為解決人類社會日益緊張的能源危機和環境污染問題，提供了一條可供選擇的解決思路和辦法。以太能光伏發電為例，隨著近年來全世界裝機規模的日益擴大，正成為可再生能源利用的重要技術手段。太陽能光伏發電可以簡單分為兩種方式，一種是集中式的太陽能光伏電站，通過建設集中連片的幾十兆瓦乃至幾百兆瓦規模的大型太陽能光伏發電站，將太陽能采集轉換成電能，經過大電網的輸送和調配，提供給用戶使用。集中式的太陽能光伏電站，由于太陽能發電具有間隙性和不穩定性的特點，往往對電網造成很大沖擊，對電網的安全造成不利影響；而且集中式的能源生產方法，仍然沒有擺脫傳統電能的生產使用模式，導致大量的寶貴電能在多級的轉換和長距離的輸送過程中產生大量的不可逆損耗。還有一種是分散式的太陽能光伏電站，規模在幾個兆瓦乃至幾個千瓦不等，一般建設在建筑屋頂或靠近用戶的地面等。分散式的太陽能光伏電站，靠近用戶側，不需要高壓差轉換和輸送，過程的中損耗減少了，新能源的利用效率有提高。但是，由于太陽能發電仍然是間隙的和不穩定的，對用戶的電能質量可能造成不利影響；而且即發即用，不能需求響應；當發生電網故障情況下，分散式的太陽能光伏電站也必須停止運行，不能達到離網自治的目標。現有的技術方案中，一般采用通過配置儲能系統的方式，將分布式太陽能光伏發電系統，建設成為一個分布式的太陽能光伏發電和儲能一體化的綜合系統，以解決新能源不穩定的問題，又可以解決離網自治的問題。但是，由于需要配置較大規模的儲能系統，導致成本上升。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是，克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種能源利用率高，工作穩定的雙模太陽能光伏發電系統。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是:雙模太陽能光伏發電系統，由分布式光伏發電子系統、儲能子系統、負荷、集成管理子系四個部分組成； 所述分布式光伏發電子系統包括太陽能電池陣列、直流配電柜、光伏逆變器，太陽能電池陣列與直流配電柜電連接，直流配電柜通過開關Kl與光伏逆變器電連接，光伏逆變器通過開關K2與交流配電柜電連接，交流配電柜通過開關KO外接市電；分布式光伏發電子系統主要實現采集太陽能轉變為直流電能，并進一步轉換為交流電能。所述負荷作為用能部分，包括不可中斷供電的一類負荷(如應急照明燈)和能中斷供電的二類負荷(如空調)，交流配電柜通過開關K4、開關K7與二類負荷電連接，交流配電柜通過開關K4、開關K8與一類負荷電連接；所述儲能子系統包括電池堆和雙向儲能逆變器，電池堆通過開關K5與雙向儲能逆變器雙向電連接，雙向儲能逆變器通過開關K6與交流配電柜雙向電連接；儲能子系統作為能量和功率的緩沖平臺，用于存儲太陽能電量，通過雙向儲能逆變器進一步饋送至電網利用，同時將一部分電能量作為后備，在市電發生故障不能供電情況下，釋放出來給一類負荷應急供電。集成管理子系統實施對整個雙模太陽能光伏發電系統的管理控制，指揮系統工作在各模式下，實現能量采集、生產、轉換、應急供電、儲能子系統管理、存儲能量釋放等功能。所述集成管理子系統包括市電監測模塊、新能源監測模塊、BMS監測模塊、階梯電價數據庫、負荷監測模塊和工作模式決策模塊，市電監測模塊、新能源監測模塊、BMS監測模塊、階梯電價數據庫和負荷監測模塊均與工作模式決策模塊雙向電連接，新能源監測模塊與分布式光伏發電子系統雙向電相連，BMS監測模塊與儲能子系統雙向電相連，負荷監測模塊與負荷雙向電相連，市電監測模塊與交流配電柜雙向電連接。市電監測模塊，主要監測市電的電壓、電流、功率、功率因素等電能質量相關信息。BMS監測模塊，主要監測儲能子系統的電壓、電流、溫度、SOC (充電狀態)、S0H (健康狀態)等信息。階梯電價數據庫存儲當前的階梯電價數據。負荷監測模塊，監測負荷的用能情況，應急情況下實現非一類負荷的切除。新能源監測模塊主要監測分布式光伏發電子系統的輸入電壓、輸入電流、輸入功率、輸出電壓、輸出電流、輸出功率、太陽能輻照度等信息。所述工作模式決策模塊所決定的工作模式有:光伏并網發電模式、平滑工作模式、光伏移峰模式和離網自治模式。所述儲能子系統的容量設置為:大于2倍一類負荷應急所需能量、小于10倍一類負荷應急所需能量；儲能子系統功率的設置為:取1.5倍一類負荷啟動最大功率、1.2倍光伏發電陣列最大功率兩者之間的最大值，作為儲能子系統的最小功率；取3倍一類負荷啟動最大功率與1.5倍光伏發電陣列最大功率兩者之間的最小值,作為儲能子系統的最大功率；由于儲能子系統功率取1.5倍一類負荷啟動最大功率與1.2倍光伏發電陣列最大功率兩者之間的最大值，作為儲能子系統的最小功率，因而可以滿足儲能子系統對太陽能光伏發電功率平衡需求，同時可以滿足應急情況下一類負荷用電啟動功率的需求。對儲能子系統的最大功率進行規定，是為了滿足成本投入和經濟性的需求。儲能子系統容量在2倍至10倍一類負荷應急所需求能量之間，即能滿足應急供電所需，同時還有一定的富余容量來滿足光伏發電量移峰需求，儲能子系統成本不會過高，控制在合理范圍。``市電非高峰時段，儲能子系統SOC (充電狀態)處于高位狀態運行，SOC (充電狀態)控制在70%~90% ;當市電高價時段，儲能子系統SOC (充電狀態)處于低位狀態運行，優選的SOC (充電狀態)控制在20%~50%，此時SOC最低狀態下儲能子系統帶電量大于1.5倍一類負荷應急所需能量。通過儲能子系統谷存峰放，最大限度降低峰值市電量的使用，同時將光伏發電的能量實現最大經濟價值。在太陽日出和日落前的一段時間內，太陽的福射照度較低，一般分布式光伏發電子系統發電功率小于光伏逆變器額定功率的5%，此時光伏逆變器逆變效率低甚至不能啟動，而且電能質量也很差，這個時段直接將光伏所發電量存儲在儲能子系統中，提高了太陽能光伏發電的整體發電效率。定義某時刻分布式光伏發電子系統的發電功率為Pl ;定義同一時刻負荷用電功率為P2 ;定義光伏逆變器額定功率為P3，則各種工作模式需滿足的條件依次描述如下:光伏并網發電模式下必須滿足的條件有:(I)分布式光伏發電子系統的發電功率Pl/負荷用電功率P2小于0.2 ; (2)電價為高峰段電價；(3)市電正常；(4)分布式光伏發電子系統的發電功率Pl/光伏逆變器額定功率P3大于0.05 ;該模式下開關狀態:開關K0、開關K4、開關K5、開關K6、開關K7、開關K8、開關K1、開關K2閉合，開關K3斷開； 平滑工作模式下必須滿足的條件有:(I)分布式光伏發電子系統的發電功率Pl/負荷用電功率P2大于0.2 ; (2)電價為高峰電價；(3)市電正常；(4)分布式光伏發電子系統的發電功率Pl/光伏本文檔來自技高網...

【技術保護點】
雙模太陽能光伏發電系統，其特征在于，由分布式光伏發電子系統、儲能子系統、負荷、集成管理子系統四個部分組成；?所述分布式光伏發電子系統包括太陽能電池陣列、直流配電柜、光伏逆變器，太陽能電池陣列與直流配電柜電連接，直流配電柜通過開關K1與光伏逆變器電連接，光伏逆變器通過開關K2與交流配電柜電連接，交流配電柜通過開關K0外接市電；分布式光伏發電子系統主要實現采集太陽能轉變為直流電能，并進一步轉換為交流電能；所述負荷包括不可中斷供電的一類負荷和能中斷供電的二類負荷，交流配電柜通過開關K4、開關K7與二類負荷電連接，交流配電柜通過開關K4、開關K8與一類負荷電連接；所述儲能子系統包括電池堆和雙向儲能逆變器，電池堆通過開關K5與雙向儲能逆變器雙向電連接，雙向儲能逆變器通過開關K6與交流配電柜雙向電連接；儲能子系統作為能量和功率的緩沖平臺，用于存儲太陽能電量，通過雙向儲能逆變器進一步饋送至電網利用，同時將一部分電能量作為后備，在市電發生故障不能供電情況下，釋放出來給一類負荷應急供電；集成管理子系統實施對整個雙模太陽能光伏發電系統的管理控制；所述集成管理子系統包括市電監測模塊、新能源監測模塊、BMS監測模塊、階梯電價數據庫、負荷監測模塊和工作模式決策模塊，市電監測模塊、新能源監測模塊、BMS監測模塊、階梯電價數據庫和負荷監測模塊均與工作模式決策模塊雙向電連接，新能源監測模塊與分布式光伏發電子系統雙向電相連，BMS監測模塊與儲能子系統雙向電相連，負荷監測模塊與負荷雙向電相連，市電監測模塊與交流配電柜雙向電連接；市電監測模塊，監測市電的電壓、電流、功率、功率因素電能質量相關信息；BMS監測模塊，監測儲能子系統的電壓、電流、溫度、充電狀態、健康狀態信息；階梯電價數據庫存儲當前的階梯電價數據；負荷監測模塊監測負荷的用能情況，應急情況下實現非一類負荷的切除；新能源監測模塊主要監測分布式光伏發電子系統的輸入電壓、輸入電流、輸入功率、輸出電壓、輸出電流、輸出功率、太陽能輻照度信息；所述工作模式決策模塊所決定的工作模式有：光伏并網發電模式、平滑工作模式、光伏移峰模式和離網自治模式。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉宏兵，周樹良，卓亨，夏敏，王宏，陳杰，
申請(專利權)人：深圳先進儲能材料國家工程研究中心有限公司，
類型：發明
國別省市：