CN110768358A - 一种可拓展的智能光储系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可拓展的智能光储系统，包括光伏阵列、MPPT直流变压器、BMS电池管理系统、VF/PQ可拓展模块逆变器、整流器与储能电池，光伏阵列为用于将太阳光能转化为电能的光伏发电组件，且其至少包括四块，其与MPPT直流变压器连接；MPPT直流变压器用于智能检测判定并改变输出电压，MPPT直流变压器与BMS电池管理系统及VF/PQ可拓展模块逆变器相连；BMS电池管理系统与储能电池连接，其用于采集储能电池的状态参数，并依据状态参数判定电池系统的充电/放电。本发明可以调控储能电池充电/放电，保证负载不断电，且可动态扩容，使整个光储系统的适用性得到很大的提升，在电网发达地区，可作为备用电源，在电网欠发达地区，可作为不间断电源使用，提升用电质量。

Description

一种可拓展的智能光储系统

技术领域

本发明涉及光伏储能技术领域，具体为一种可拓展的智能光储系统。

背景技术

储能主要是指电能的储存。与传统机组相比，电池储能、飞轮储能等新兴储能资源具有爬坡能力强、响应速度快的优势，可以快速跟随系统负荷与间歇性可再生能源出力的变化。虽然储能系统的容量、总电量相对较小，但由于其在调频应用中跟踪的是波动快、幅度小、均值接近0的信号，这种缺点并不突出。这些特点使得储能资源在调频应用中具有天然的性能优势，在调频服务市场中具有一定竞争力，有助于缓解可再生能源发电大规模接入电网带来的调频压力。

随着全球能源危机的不断加剧和环境的日益恶化，能源领域的变革迫在眉睫，风光等新能源发电方式应运而生且逐渐发展。微电网作为实现大规模分布式光伏利用的重要途径，规划建设分布式光储微电网，可降低用能系统对大电网的依赖。总体来说，发展分布式光储微电网的意义主要有以下4个方面：

第一，平滑光伏发电的输出功率波动。由于光伏发电具有很强的间歇性、波动性和不确定性，接入电网时会带来很大的冲击。通过配置适量的储能装置，可使得光伏发电对整个电网来说具有功率可控性与可调度性，有效提高光伏发电接入电网的穿透率。

第二，降低电网负荷峰谷差值，提高电网设施利用率。现有电力系统如果配置了足够大容量的储能系统，能够大规模地储存电能，即在负荷低谷时段内将电能储存起来，并在负荷高峰时段将其释放出来，这样也可以减少电网设施的配置容量，提高输配电设备的利用率，延缓现有配电网的建设。

第三，提高电源的备用容量，增强电网安全稳定性和供电质量。为保证一定供电安全可靠性，必须对现有的电源提供备用容量，这样当大电网出现故障时，可将储能系统作为备用电源，临时组建微电网，为重要负荷提供备用电源直至电网恢复。

第四，应急备用电源。当出现电网电能质量很差、拉闸限电或故障停电时，光储微电网可脱离电网，由储能变流器通过电池建立稳定电压，保证光伏正常发电，为本地重要负荷独立供电，提供应急备用电源。

目前的光伏储能系统应用多样化，多采用胶体电池储能，胶体电池能量密度低，体积大，容易发生燃烧、爆炸等危险；同时光伏储能系统较为固定化，绝大多数系统需要定制，不能标准化生产，不能拓展，不支持热插拔；另外目前的产品多为单一并网或离网系统，不能实现并网/离网切换，使得现有储能系统适用性较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可拓展的智能光储系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可拓展的智能光储系统，包括光伏阵列、MPPT直流变压器、BMS电池管理系统、VF/PQ可拓展模块逆变器、整流器与储能电池，所述光伏阵列为用于将太阳光能转化为电能的光伏发电组件，且其至少包括四块，其与MPPT直流变压器连接；所述MPPT直流变压器用于智能检测判定并改变输出电压，MPPT直流变压器与BMS电池管理系统及VF/PQ可拓展模块逆变器相连；所述BMS电池管理系统与储能电池连接，其用于采集储能电池的状态参数，并依据状态参数判定电池系统的充电/放电。

优选的，VF/PQ可拓展模块逆变器连接有负载，其将光伏阵列及储能电池的电能进行逆变为负载供电并智能检测是否为孤岛模式下运行。。

优选的，VF/PQ可拓展模块逆变器可实现动态扩容能力，其采集BMS电池管理系统状态参数，并智能调控储能电池充电/放电。

优选的，整流器连接于市电模块的输出端，用于将市电模块输出的交流电转换成直流电，整流器输出端连接储能电池，其在光伏组件无法供电/充电的情况下，通过整流器为储能电池充电，并由储能电池为负载供电。

优选的，储能电池为磷酸铁锂电池，磷酸铁锂电池能量密度高于普通胶体电池，且热失控阈值为800℃更安全。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的储能系统使用磷酸铁锂电池进行储能，极大的提高了能量密度，适用范围更广，可24小时不间断充放电，提高了安全系数，还可以并网/离网瞬时切换，使得整套储能系统的适用性得到了极大提升，系统模块化可拓展，支持热插拔。而且BMS电池管理系统可对电池系统的充电/放电进行智能化控制，进一步提高了储能系统的安全性，有利于延长电池系统的使用寿命。并且支持功率拓展，可实现动态扩容。本发明的市电模块连接整流器，在光伏组件无法供电/充电的情况下，通过整流器为储能电池充电，由电池为负载供电；VF/PQ可拓展模块逆变器连接负载，对于光伏阵列及储能电池的电能进行逆变为负载供电并智能检测是否为孤岛模式下运行，还可以采集BMS电池管理系统状态参数，智能调控储能电池充电/放电，保证负载不断电，且可动态扩容，使整个光储系统的适用性得到很大的提升。

附图说明

图1为本发明的模块结构示意图。

图中：1、光伏阵列；2、MPPT直流变压器；3、BMS电池管理系统；4、VF/PQ可拓展模块逆变器；5、负载；6、市电模块；7、整流器；8、储能电池。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种可拓展的智能光储系统，包括光伏阵列1、MPPT直流变压器2、BMS电池管理系统3、VF/PQ可拓展模块逆变器4、整流器7与储能电池8，所述光伏阵列1为用于将太阳光能转化为电能的光伏发电组件，且其至少包括四块，且其与MPPT直流变压器2连接；所述MPPT直流变压器2用于智能检测判定并改变输出电压，MPPT直流变压器2与BMS电池管理系统3及VF/PQ可拓展模块逆变器4相连；所述BMS电池管理系统3与储能电池8连接，其用于采集储能电池8的状态参数，并依据状态参数判定电池系统的充电/放电。

具体的，VF/PQ可拓展模块逆变器4连接有负载5，其将光伏阵列及储能电池8的电能进行逆变为负载5供电并智能检测是否为孤岛模式下运行。

具体的，VF/PQ可拓展模块逆变器4可实现动态扩容能力，其采集BMS电池管理系统3状态参数，并智能调控储能电池8充电/放电。

具体的，整流器7连接于市电模块6的输出端，用于将市电模块6输出的交流电转换成直流电，整流器7输出端连接储能电池8，其在光伏组件无法供电/充电的情况下，通过整流器7为储能电池8充电，并由储能电池8为负载5供电。

具体的，储能电池8为磷酸铁锂电池，磷酸铁锂电池能量密度高于普通胶体电池，且热失控阈值为800℃更安全。

工作原理：

本发明的BMS电池管理系统3与储能电池8连接，其用于采集储能电池8的状态参数，并依据状态参数判定电池系统的充电/放电；储能系统使用磷酸铁锂电池进行储能，极大的提高了能量密度，适用范围更广，可24小时不间断充放电，提高了安全系数，还可以并网/离网瞬时切换，使得整套储能系统的适用性得到了极大提升，系统模块化可拓展，支持热插拔。而且BMS电池管理系统3可对电池系统的充电/放电进行智能化控制，进一步提高了储能系统的安全性，有利于延长电池系统的使用寿命。并且支持功率拓展，可实现动态扩容。本发明的市电模块6连接整流器7，在光伏组件无法供电/充电的情况下，通过整流器6为储能电池8充电，由电池为负载5供电；VF/PQ可拓展模块逆变器4连接负载5，对于光伏阵列1及储能电池8的电能进行逆变为负载供电并智能检测是否为孤岛模式下运行，还可以采集BMS电池管理系统3状态参数，智能调控储能电池8充电/放电，保证负载5不断电，且可动态扩容，使整个光储系统的适用性得到很大的提升。

光伏阵列1连接MPPT直流变压器2后经过VF/PQ可拓展模块逆变器4逆变给予负载供电，同时多余的电力经过BMS电池管理系统3为储能电池8充电。VF/PQ可拓展模块逆变器4可实现动态扩容，当系统内只有一个模块的时候处于离网工作状态，系统需要拓展功率时，增加DC/AC逆变模块，使增加的逆变器模块工作在并网状态，既能实现系统的稳定运行，且支持热插拔，单独模块的故障不影响整个系统的运行。

本发明可以实现智能光储系统的标准化流水线生产，可按需求增加/减少模块。系统可实现光伏/储能电池/无缝切换，确保负载不断电。

本系统在电网发达地区，可作为备用电源，调整用电峰平谷，参与智能微电网调度；在电网欠发达地区，可作为不间断电源使用，并提升电质量。系统高度智能。

值得注意的是：整个系统通过总控制按钮对其实现控制，由于控制按钮匹配的设备为常用设备，属于现有常熟技术，在此不再赘述其电性连接关系以及具体的电路结构。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种可拓展的智能光储系统，其特征在于，包括光伏阵列(1)、MPPT直流变压器(2)、BMS电池管理系统(3)、VF/PQ可拓展模块逆变器(4)、整流器(7)与储能电池(8)，所述光伏阵列(1)为用于将太阳光能转化为电能的光伏发电组件，且其至少包括四块，且其与MPPT直流变压器(2)连接；所述MPPT直流变压器(2)用于智能检测判定并改变输出电压，MPPT直流变压器(2)与BMS电池管理系统(3)及VF/PQ可拓展模块逆变器(4)相连；所述BMS电池管理系统(3)与储能电池(8)连接，其用于采集储能电池(8)的状态参数，并依据状态参数判定电池系统的充电/放电。

2.根据权利要求1所述的一种可拓展的智能光储系统，其特征在于：所述VF/PQ可拓展模块逆变器(4)连接有负载(5)，其将光伏阵列及储能电池(8)的电能进行逆变为负载(5)供电并智能检测是否为孤岛模式下运行。

3.根据权利要求2所述的一种可拓展的智能光储系统，其特征在于：所述VF/PQ可拓展模块逆变器(4)可实现动态扩容能力，其采集BMS电池管理系统状态参数，并智能调控储能电池(8)充电/放电。

4.根据权利要求1所述的一种可拓展的智能光储系统，其特征在于：所述整流器(7)连接于市电模块(6)的输出端，用于将市电模块(6)输出的交流电转换成直流电，整流器(7)输出端连接储能电池(8)，其在光伏组件无法供电/充电的情况下，通过整流器(7)为储能电池(8)充电，并由储能电池(8)为负载(5)供电。

5.根据权利要求4所述的一种可拓展的智能光储系统，其特征在于：所述储能电池(8)为磷酸铁锂电池。

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