CN103956820B - 光伏发电的多种储能模块混合调配系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏发电的多种储能模块混合调配系统及其控制方法，系统包括：第一铅酸蓄电池组、第二铅酸蓄电池组和锂电池组；双向储能逆变器；双端双向储能逆变器；交流调配开关；主控系统；数据采集器；柴油发电机；根据数据采集器的信号，主控系统能控制开关K1导通，酸蓄电池组经双向储能逆变器、第二铅酸蓄电池组以及锂电池组分别经双端双向储能逆变器到变压器，最终逆变发电到电网，也能够将电网上的电反向对电池组进行充电；柴油发电机能对第二铅酸蓄电池组和/或锂电池组进行充电以及第一铅酸蓄电池组充电。本发明具有结构合理、综合成本比使用单一电池降低、维护方便、性能价格比高的有益效果。

Description

光伏发电的多种储能模块混合调配系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种光伏发电的多种储能模块混合调配系统及其控制方法。

背景技术

储能系统是光伏离网发电系统中的一个重要组成部份，主要承担电能的储存，保障晚上及阴雨天气的电能供应，也是光伏离网电站投资最大的一个部份。现有的储能系统一般采用铅酸蓄电池作为主要的存储设备，蓄电池的配比量，一般按与光伏规模的1：8或1：10进行配比，这就需要配置大量的蓄电池，投资成本巨大。特别是一些负载较大的纯离网项目，当光伏的发电量无法满足负载需求时，为保证负载的稳定，储能蓄电池就会释放电能供负载使用，而这种释放的过程，就相当于蓄电池的一次循环使用过程。又或者太阳光被云彩遮挡，当光伏发电量不能满足负载的使用时，储能蓄电池又会释放电量供负载使用，这又是一次循环使用的过程。而铅酸蓄电池的循环使用寿命在600次左右，所以如采用现有的储能技术，这种大负载、纯离网的项目，储能系统不到半年就得报废，铅酸蓄电池又得重新更换。

发明内容

为了解决现有技术在大负载纯离网项目中的缺陷，本发明采用锂电池、管式胶体电池、普通的铅酸电池组组合供电，提供了一套全新的光伏发电的多种储能模块混合调配系统。需要说明的是，普通的铅酸电池组是指市面上最便宜的铅酸电池。

本发明的技术方案是：

一种光伏发电的多种储能模块混合调配系统，包括：

多个电池组，这些电池组包括第一铅酸蓄电池组、第二铅酸蓄电池组和锂电池组；这三种电池中，第一铅酸蓄电池组的成本最低，锂电池组的成本最高，第一铅酸蓄电池组的可充电次数最少，锂电池组的可充电次数最多。

双向储能逆变器，其直流端连接第一铅酸蓄电池组；

双端双向储能逆变器，有两组，其中一组的直流端连接第二铅酸蓄电池组，另一组的直流端连接锂电池组；

交流调配开关，其开关K1的一个端点K11连接到双向储能逆变器的交流端B和双端双向储能逆变器的第一交流端A1，其开关K2的一个端点K21连接到双端双向储能逆变器的第二交流端A2，开关K1的另一个端点K12与开关K2的另一个端点K22连接后经变压器到电网；

主控系统，用于控制交流调配开关的开关状态，同时，主控系统通过数据线与双向储能逆变器和双端双向储能逆变器的数据口连接；

数据采集器，该数据采集器的输入端分别连接电网负荷监测仪和光伏发电设备监测仪，该数据采集器的输出端连接到主控系统；

电网负荷监测仪用于检测电网负荷的各种电参数如电流、电压和功率等，光伏发电设备监测仪用于监测光伏发电设备的各种电参数如输出电流、电压和功率等；

柴油发电机，与交流调配开关中K2的公共端点连接；

根据数据采集器的信号，主控系统能控制开关K1导通，酸蓄电池组经双向储能逆变器、第二铅酸蓄电池组以及锂电池组分别经双端双向储能逆变器到变压器，最终逆变发电到电网，也能够将电网上的电反向对电池组进行充电，当K2的公共端点连接到开关K2的端点K21时，柴油发电机能经双端双向储能逆变器的第二交流端A2对第二铅酸蓄电池组和/或锂电池组进行充电，同时也能经第一交流端A1、双向储能逆变器的交流端B对第一铅酸蓄电池组充电。

作为优选，所述第一铅酸蓄电池组的冲放电次数少于所述第二铅酸蓄电池组的冲放电次数，第二铅酸蓄电池组的冲放电次数少于所述锂电池组冲放电次数。

作为优选，所述第一铅酸蓄电池组为普通的铅酸蓄电池组，所述第二铅酸蓄电池组为管式胶体电池组。

本发明还公开了一种光伏发电的多种储能模块混合调配系统的控制方法，按如下步骤进行控制。

A、根据电网供电量的大小，划分稳定供电时段、波动供电时段和跳变供电时段；

B、稳定供电时段由普通的铅酸蓄电池组为主进行供电，不足部分由管式胶体电池组和/或锂电池组补充供电；

C、波动供电时段由管式胶体电池组为主进行供电，不足部分由锂电池组和/或第一铅酸蓄电池组补充供电；

D、跳变供电时段由锂电池组为主进行供电，不足部分由管式胶体电池组和/或普通的铅酸蓄电池组补充供电。

作为优选，所述不足部分由胶体电池组补充供电。

作为优选，所述不足部分由锂电池组补充供电。

需要说明的是，本发明是与光伏配套使用的，稳定供电时段、波动供电时段和跳变供电时段的划分是相对的，这可参考历史的数据作为基本依据，结合天气、时段的变化进行划分，例如夜间供电可划分为稳定供电时段，上下班时间可划分为波动供电时段，白天云层变化大时的天气的时间可划分为跳变供电时段。

这套系统充分发挥各种电池的优势特性，利用锂电池的循环次数多、可以大电流快充快放等特性，将锂电池作为动力电池，主要解决光伏发电受天气变化影响，用锂电池代替铅酸电池可解决铅酸电池不断进行充放电时的寿命问题。而普通的铅酸电池作为主要的供电蓄电池，也不是所有的铅酸电池同时全部进行充放电，而是根据负载的情况，分组分类调控，负载需要多大的电量，就让多大电量的铅酸电池工作，其他铅酸电池则处于休息状态，这样就大大减少了铅酸电池的充放电次数，延长了铅酸电池的使用寿命，从而降低了铅酸电池的更换费用，提高了经济效益。

本发明具有结构合理、综合成本比使用单一电池降低、维护方便、性能价格比高的有益效果。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步的说明：

如图所示，一种光伏发电的多种储能模块混合调配系统，包括：

多个电池组，这些电池组包括第一铅酸蓄电池组、第二铅酸蓄电池组和锂电池组；

双向储能逆变器，其直流端连接第一铅酸蓄电池组；

双端双向储能逆变器，有两组，其中一组的直流端连接第二铅酸蓄电池组，另一组的直流端连接锂电池组；

交流调配开关，其开关K1的一个端点K11连接到双向储能逆变器的交流端B和双端双向储能逆变器的第一交流端A1，其开关K2的一个端点K21连接到双端双向储能逆变器的第二交流端A2，开关K1的另一个端点K12与开关K2的另一个端点K22连接后经变压器到电网；

主控系统，用于控制交流调配开关的开关状态，同时，主控系统通过数据线与双向储能逆变器和双端双向储能逆变器的数据口连接；

数据采集器，该数据采集器的输入端分别连接电网负荷监测仪和光伏发电设备监测仪，该数据采集器的输出端连接到主控系统；

柴油发电机，与交流调配开关中K2的公共端点连接；

根据数据采集器的信号，主控系统能控制开关K1导通，酸蓄电池组经双向储能逆变器、第二铅酸蓄电池组以及锂电池组分别经双端双向储能逆变器到变压器，最终逆变发电到电网，也能够将电网上的电反向对电池组进行充电，当K2的公共端点连接到开关K2的端点K21时，柴油发电机能经双端双向储能逆变器的第二交流端A2对第二铅酸蓄电池组和/或锂电池组进行充电，同时也能经第一交流端A1、双向储能逆变器的交流端B对第一铅酸蓄电池组充电，，柴油发电机还能直接连接到电网向负载供电。

第一铅酸蓄电池组的冲放电次数少于第二铅酸蓄电池组的冲放电次数，第二铅酸蓄电池组的冲放电次数少于锂电池组冲放电次数。

第一铅酸蓄电池组选用普通的铅酸蓄电池组，即价格最低廉的电池组，所述第二铅酸蓄电池组为管式胶体电池组。

下面结合附图进一步介绍具体的实施例：

在白天时段，光伏发电满足不了负荷时，优先锂电池组发电，再是通过第二铅酸蓄电池组来调节。比如光伏发电量是150kwh，而负荷使用量为200kwh，多余的50kwh电量就有上述的两个系统来调节。根据上述情况只要适当开启相应的电池组就行，根据需要多少电量开启相应的电池组数，锂电池优先。如有盈余的电能，先给普通的铅酸蓄电池充电，其次是给管式胶体电池组、最后是锂电池组充电。

在晚上时段，由于光伏发不了电，主要的供电单元由2个第一铅酸蓄电池组来完成供电，其余4个电池组从中调节，使供电平衡。针对供电的电池组也不一定是全部开启每个电池组。而是根据负荷使用量来确定相应的开启组数，有选择性的开启，例如先启动白天没有开启的蓄电池组，不足再补原则。

如果白天电池组没充满，供应不了晚上的负荷。这时系统就会切换到主要由柴油机组供电，同时也给各电池组充电。

各个电池组可以交叉错时充放电，只要合理调节分配各电池组的充放电，就能使每个铅酸蓄电池组的充放电次数维持在一天一次，从而大大延长了铅酸蓄电池组的使用寿命。

Claims (4)

1.一种光伏发电的多种储能模块混合调配系统，其特征是，包括：

多个电池组，这些电池组包括第一铅酸蓄电池组、第二铅酸蓄电池组和锂电池组；

双向储能逆变器，其直流端连接第一铅酸蓄电池组；

双端双向储能逆变器，有两组，其中一组的直流端连接第二铅酸蓄电池组，另一组的直流端连接锂电池组；

交流调配开关，其开关K1的一个端点K11连接到双向储能逆变器的交流端B和双端双向储能逆变器的第一交流端A1，其开关K2的一个端点K21连接到双端双向储能逆变器的第二交流端A2，开关K1的另一个端点K12与开关K2的另一个端点K22连接后经变压器到电网；

主控系统，用于控制交流调配开关的开关状态，同时，主控系统通过数据线与双向储能逆变器和双端双向储能逆变器的数据口连接；

数据采集器，该数据采集器的输入端分别连接电网负荷监测仪和光伏发电设备监测仪，该数据采集器的输出端连接到主控系统；

柴油发电机，与交流调配开关中K2的公共端点连接；

根据数据采集器的信号，主控系统能控制开关K1导通，第一铅酸蓄电池组经双向储能逆变器、第二铅酸蓄电池组以及锂电池组分别经双端双向储能逆变器到变压器，最终逆变发电到电网，也能够将电网上的电反向对电池组进行充电，当K2的公共端点连接到开关K2的端点K21时，柴油发电机能经双端双向储能逆变器的第二交流端A2对第二铅酸蓄电池组和/或锂电池组进行充电，同时也能经第二交流端A2、第一交流端A1、双向储能逆变器的交流端B对第一铅酸蓄电池组充电。

2.如权利要求1所述的一种光伏发电的多种储能模块混合调配系统，其特征是，所述第一铅酸蓄电池组的充电放电次数少于所述第二铅酸蓄电池组的充电放电次数，第二铅酸蓄电池组的充电放电次数少于所述锂电池组充电放电次数。

3.如权利要求1或2所述的一种光伏发电的多种储能模块混合调配系统，其特征是，所述第一铅酸蓄电池组为普通的铅酸蓄电池组，所述第二铅酸蓄电池组为管式胶体电池组。

4.一种光伏发电的多种储能模块混合调配系统的控制方法，包括如权利要求3所述的一种光伏发电的多种储能模块混合调配系统，其特征是，该系统按如下步骤进行控制：

A、根据电网供电量的大小，划分稳定供电时段、波动供电时段和跳变供电时段；

B、稳定供电时段由普通的铅酸蓄电池组为主进行供电，不足部分由管式胶体电池组和/或锂电池组补充供电；

C、波动供电时段由管式胶体电池组为主进行供电，不足部分由锂电池组和/或第一铅酸蓄电池组补充供电；

D、跳变供电时段由锂电池组为主进行供电，不足部分由管式胶体电池组和/或普通的铅酸蓄电池组补充供电。