CN106786889A - 一种多能互补系统 - Google Patents

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吴永钢
景俊甫
张玉何
王鹏凌
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Abstract

本发明公开了一种多能互补系统，包括光伏系统、储能馈网系统、充电站子系统、并网系统和能量监控管理系统；光伏系统包括太阳能电池组件、汇流箱、逆变器、用电负载；太阳能电池阵列通过汇流箱与逆变器相连接，逆变器通过并网配电装置与用电负载相连接；汇流箱、逆变器、并网配电装置分别发出数据线与数据采集装置相连接，数据采集装置的输入端与传感器连接、输出端与监控显示装置相连接；储能馈网系统由多个并列的模块化储能单元构成，每个模块化储能单元包括集成在一个集装箱内的电池组、充电机、馈网逆变器。本发明有效利用太阳能对电动汽车充电并回馈电网；利用蓄电池贮能作为移动的充电站，提高供电网络稳定性，降低用电成本。

Description

一种多能互补系统
技术领域
本发明涉及一种互补系统，尤其涉及一种多能互补系统。
背景技术
电动汽车不燃烧汽油和柴油，所使用的锂电池是国际公认的环保电池，具有极佳的环保性能，随着电动汽车的快速发展，电动汽车充电站的建设和有效利用变的尤为重要。因此，如何利用多种能源为电动汽车提供方便、稳定的电能供给是未来新能源运用中的重要课题之一，这也是目前制约电动洗车高速发展的主要因素。
发明内容
为了解决上述技术问题中的不足之处，本发明提供了一种多能互补系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种多能互补系统，包括光伏系统、储能馈网系统、充电站子系统、并网系统和能量监控管理系统；光伏系统包括太阳能电池组件、汇流箱、逆变器、用电负载；太阳能电池组件通过汇流箱与逆变器相连接，逆变器通过并网配电装置与用电负载相连接；汇流箱、逆变器、并网配电装置分别发出数据线与数据采集装置相连接，数据采集装置的输入端与传感器连接、输出端与监控显示装置相连接；
太阳能电池组件按20块组成一串，每个组串接入12路/16路智能直流汇流箱，汇流后接入逆变器的直流侧，经过逆变器输出三相400V交流电，通过升压变压器升压至10kV，形成一个发电单元；并网系统包括发电单元接线和电气主接线；发电单元通过发电单元接线接入发电系统，单个1000kW光伏阵列构成一个发电系统；
储能馈网系统由多个并列的模块化储能单元构成，每个模块化储能单元包括集成在一个集装箱内的电池组、充电机、馈网逆变器；馈网逆变器将电池组电能由直流逆变成交流，作固定式的储能电站使用时，与电网联接回馈电网，作移动储能电站时可用作应急三相交流电源。
充电站子系统包括直流充电桩和交流充电桩；直流充电桩和交流充电桩同时接入能量监控管理系统；能量监控系统包括电池管理系统。
用电负载接入有公共电网，用电负载包括直流配电柜、交流配电柜。
每个模块化储能功能单元配储能电池1000kWH,120KW充电机2台，正常工作时为电池组充电，作为移动储能电站使用时，兼作移动直流充电桩，为电动车进行大功率快速充电。电池组选取磷酸铁锂蓄电池组，经重组后形成标准电池组，电池组容量为500kWH。
本发明，采用多能互补方案，集市电、光伏和储能互补供电，有效利用太阳能对电动汽车充电、利用太阳能发电并回馈电网；利用蓄电池贮能作为移动的充电站、利用电网谷时贮电，峰时回馈电网，有效削峰填谷，提高供电网络稳定性，降低用电成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明光伏发电系统的结构框图。
图2是本发明的通信系统拓扑框图。
具体实施方式
如图1-图2所示，本发明包括光伏系统、储能馈网系统、充电站子系统、并网系统和能量监控管理系统；光伏系统包括太阳能电池组件、汇流箱、逆变器、用电负载；太阳能电池组件通过汇流箱与逆变器相连接，逆变器通过并网配电装置与用电负载相连接；汇流箱、逆变器、并网配电装置分别发出数据线与数据采集装置相连接，数据采集装置的输入端与传感器连接、输出端与监控显示装置相连接；
本发明的光伏组件采用国内生产的太阳能电池板，单块容量为260W。每个发电系统共布置太阳能组件15400块，组件布置于东源新能源厂房屋顶。其中，太阳能电池组件所发直流电通过逆变器逆变成50HZ、400V的交流电再升压至10kV送入电网；太阳能电池组件按20块组成一串，每个组串接入12路/16路智能直流汇流箱，汇流后接入逆变器的直流侧，经过逆变器输出三相400V交流电，通过升压变压器升压至10kV，形成一个发电单元；并网系统包括发电单元接线和电气主接线；发电单元通过发电单元接线接入发电系统，单个1000kW光伏阵列构成一个发电系统；发电系统的电压为400V，经汇流后，升压至10kV，其中并网点10kV为单母线接线，可采用在原10kV变电所新增一面并网柜，采用10kV高压侧并网(最终以供电局接入方案为准)。
储能馈网系统采用模块化设计，由多个并列的模块化储能单元构成，每个模块化储能单元包括集成在一个集装箱内的电池组、充电机、馈网逆变器；正常工作时，在光储充电站作固定储能，紧急情况下，每个集装箱又是一个移动储能电站，可通过专用拖车移动，用于紧急用电的应急三相交流电源及移动直流充电桩，为电动车提供大功率快速充电电源。馈网逆变器将电池组电能由直流逆变成交流，作固定式的储能电站使用时，与电网联接回馈电网，作移动储能电站时可用作应急三相交流电源。每个模块化储能功能单元配储能电池1000kWH,120KW充电机2台，正常工作时为电池组充电，作为移动储能电站使用时，兼作移动直流充电桩，为电动车进行大功率快速充电。电池组选取大巴退役的磷酸铁锂蓄电池组，经重组后形成标准电池组，电池组容量为500kWH。
本发明用电负载接入有公共电网，可通过市电电源为其供电，市电作为补充能源，晚上由市电给蓄电池充电，由市电给充电机供电。用电负载包括直流配电柜、交流配电柜，充电站子系统包括直流充电桩和交流充电桩；直流充电桩和交流充电桩同时接入能量监控管理系统；能量监控系统包括电池管理系统(BMS，BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)。
本发明集市电、光伏和储能互补供电，白天有光照时，由光伏系统发电，供给充电桩，多余部分优先给蓄电池充电，电池充满后，再供给厂内用电负载使用(如照明、发电设备等)，市电作为补充能源；晚上由市电给蓄电池充电，由市电给充电机供电，能有效地阶梯利用已经有一定使用年限，容量降低的电动汽车动力电池。
本发明的电池管理系统的工作方式如下：
a)全面电池信息管理
实时采集每一节电池电压、每个电池箱或电池柜内部温度(根据箱体、机柜尺寸和设计情况，具备多个温度检测点)、整组电池组端电压、充放电电流等；采样精度高，电压精度±(0.2％FS+0.2％RD)，电流精度±(0.5％FS+0.5％RD)。
b)在线SOC诊断
在实时数据采集的基础上，采用多种模式分段处理办法，建立专家数学分析诊断模型，在线测量每一节电池的剩余电量SOC。同时，智能化地根据电池的放电电流和环境温度等对SOC预测进行校正，给出更符合变化负荷下的电池剩余容量及可靠使用时间。
c)无损主动均衡充电管理
在充电过程中，采用“补偿式串联电流均衡法”和“集中式均衡法”两项发明专利技术调整单节电池充电电流，保证系统内所有电池的电池端电压在每一时刻有良好的一致性，同时减少有损均衡方法带来的能量浪费，最大均衡电流可达1A。
d)系统保护功能
对运行过程中可能出现的电池严重过压、欠压、过流(短路)、漏电(绝缘)等异常故障情况，通过高压控制单元实现快速切断电池回路，并隔离故障点、及时输出声光报警信息，保证系统安全可靠运行。
e)热管理功能
对电池箱的运行温度进行严格监控，如果温度高于或低于保护值将输出热管理启动信号，系统可配备风机或保温储热装置来调整温度；若温度达到设定的危险值，电池管理系统自动与系统保护机制联动，及时切断电池回路，保证系统安全。
f)自我故障诊断与容错技术
电池管理系统采用先进的自我故障诊断和容错技术，对模块自身软硬件具有自检功能，即使内部故障甚至器件损坏，也不会影响到电池运行安全。不会因电池管理系统故障导致储能系统发生故障，甚至导致电池损坏或发生恶性事故。
g)专业的负荷联动控制及优化
电池管理系统具备相应的数字通讯接口及开放的通讯协议，以及必要的输入输出干节点，可灵活接口PCS、储能电站监控调度系统等，实现联动控制，提高储能电站效率，优化负荷控制和调度决策。
h)灵活的模块化设计
系统采用模块化设计思路，针对储能电站电池增长扩容的需要，可灵活增加ESBMM模块配置，满足升级扩容要求；同时，针对储能电站用“智能一体化电池”的应用，可灵活配置ESBMM模块在电池箱中，方便用户运行维护。
上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种多能互补系统，其特征在于：包括光伏系统、储能馈网系统、充电站子系统、并网系统和能量监控管理系统；所述光伏系统包括太阳能电池组件、汇流箱、逆变器、用电负载；所述太阳能电池组件通过汇流箱与逆变器相连接，逆变器通过并网配电装置与用电负载相连接；所述汇流箱、逆变器、并网配电装置分别发出数据线与数据采集装置相连接，数据采集装置的输入端与传感器连接、输出端与监控显示装置相连接；
所述太阳能电池组件按20块组成一串，每个组串接入12路/16路智能直流汇流箱，汇流后接入逆变器的直流侧，经过逆变器输出三相400V交流电，通过升压变压器升压至10kV，形成一个发电单元；所述并网系统包括发电单元接线和电气主接线；发电单元通过发电单元接线接入发电系统，单个1000kW光伏阵列构成一个发电系统；
储能馈网系统由多个并列的模块化储能单元构成，每个模块化储能单元包括集成在一个集装箱内的电池组、充电机、馈网逆变器；所述馈网逆变器将电池组电能由直流逆变成交流，作固定式的储能电站使用时，与电网联接回馈电网，作移动储能电站时可用作应急三相交流电源。
2.根据权利了要求1所述的多能互补系统，其特征在于：所述充电站子系统包括直流充电桩和交流充电桩；直流充电桩和交流充电桩同时接入能量监控管理系统；所述能量监控系统包括电池管理系统。
3.根据权利了要求1所述的多能互补系统，其特征在于：所述用电负载接入有公共电网，用电负载包括直流配电柜、交流配电柜。
4.根据权利了要求1所述的多能互补系统，其特征在于：所述每个模块化储能功能单元配储能电池1000kWH,120KW充电机2台，正常工作时为电池组充电，作为移动储能电站使用时，兼作移动直流充电桩，为电动车进行大功率快速充电。
5.根据权利了要求1所述的多能互补系统，其特征在于：所述电池组选取磷酸铁锂蓄电池组，经重组后形成标准电池组，电池组容量为500kWH。
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