CN110854879A - 一种应用于光伏直流侧的电网调频装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的一种应用于光伏直流侧的电网调频装置,包括:储能连接端子、低压直流总线、充电电路、放电电路、高压直流总线、充放电连接端子和控制器;储能连接端子用于连接储能电池,充放电控制单元用于并联连接光伏组件和光伏逆变器;充电电路和放电电路并联连接在低压直流总线和高压直流总线之间,储能连接端子与低压直流总线导电连接,充放电控制单元与高压直流总线连接;控制器分别连接充电电路和放电电路,用于控制充电电路和放电电路工作。本发明应用于光伏电网时,可提高光伏逆变器的调节上下限。且,本发明提出的一种应用于光伏直流侧的电网调频装置,应用于光伏直流侧,安装简单,成本低廉,便于现有光伏电网的改造。
Description
技术领域
本发明涉及电网调节技术领域,尤其涉及一种应用于光伏直流侧的电网调频装置。
背景技术
光伏组件的直流能量通过光伏逆变器进行变换,然后输出交流能量并入电网,光伏逆变器平常均为最大功率运行。
当电网频率越高限时,逆变器可以向下调整发电出力,起到参与电网降低频率的作用;但是当电网频率越低限时,逆变器无法向上新增出力,即无法参与电网提高频率。
随着新能源在电力系统中占比的提高,电网运行不确定性和风险加大,需要新能源接入和控制的灵活性进一步提升,在电网频率异常情况下,要求新能源电站应具备更强的频率适应能力以及主动支撑电网能力。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种应用于光伏直流侧的电网调频装置。
本发明提出的一种应用于光伏直流侧的电网调频装置,包括:储能连接端子、低压直流总线、充电电路、放电电路、高压直流总线、充放电连接端子和控制器;
储能连接端子用于连接储能电池,充放电控制单元用于并联连接光伏组件和光伏逆变器;
充电电路和放电电路并联连接在低压直流总线和高压直流总线之间,储能连接端子与低压直流总线导电连接,充放电控制单元与高压直流总线连接;
控制器分别连接充电电路和放电电路,用于控制充电电路和放电电路工作。
优选的,充放电控制单元包括充放电连接端子、光伏供电接口和光伏逆变器接口;充放电连接端子与高压直流总线连接,光伏供电接口用于连接光伏组件,光伏逆变器接口用于连接光伏逆变器;充放电连接端子分别连接光伏供电接口和光伏逆变器接口,光伏供电接口还连接光伏逆变器接口;
储能连接端子、低压直流总线、放电电路、高压直流总线和充放电连接端子所在串联线路作为放电支路,充放电连接端子、高压直流总线、充电电路、低压直流总线和储能连接端子所在串联线路作为充电支路;
放电支路导通状态下,储能连接端子接入的储能电池和光伏供电接口接入的光伏组件同时向通过光伏逆变器接口接入的光伏逆变器供电;
充电支路导通状态下,光伏供电接口接入的光伏组件同时给储能连接端子接入的储能电池和光伏逆变器接口接入的光伏逆变器供电。
优选的,还包括开关电路;开关电路包括低压继电器,低压继电器为常开继电器;低压继电器串联在充电支路上并位于储能连接端子和低压直流总线之间;低压继电器并联有第一电阻;控制器与低压继电器连接,用于控制低压继电器通断。
优选的,开关电路还包括高压继电器,高压继电器为常开继电器;高压继电器串联在充电支路上并位于高压直流总线和充放电连接端子之间,高压继电器并联有第二电阻;控制器与高压继电器连接,用于控制高压继电器通断。
优选的,开关电路还包括过充继电器,过充继电器为常闭继电器;过充继电器串联在充电支路上并位于储能连接端子和低压直流总线之间;过充继电器并联有二极管,二极管正极与储能连接端子等电位;控制器与过充继电器连接,用于控制过充继电器通断。
优选的,开关电路还包括保护继电器,保护继电器为常闭继电器;保护继电器串联在充电支路上并位于储能连接端子和低压直流总线之间;控制器与保护继电器连接,用于控制保护继电器通断。
优选的,还包括电气参数采集模块,电气参数采集模块用于采集充电支路和放电支路的高压侧和低压侧的电气参数,控制器与电气参数采集模块连接,用于根据电气参数采集模块的采集数据控制低压继电器、高压继电器、过充继电器和保护继电器工作。
优选的,低压直流总线由低压直流电容组成。
优选的,高压直流总线由高压直流电容组成。
优选的,储能连接端子内设有第一总开关,充放电连接端子内设有第二总开关。
本发明提出的一种应用于光伏直流侧的电网调频装置,应用于光伏电网时,可提高光伏逆变器的调节上下限,同时还可通过充电电路和放电电路的状态调节,实现在不调节光伏逆变器的情况下调整光伏逆变器的输出功率,从而通过光伏逆变器的稳定工作提高电网稳态。同时,由于储能电池释放的电能来源于光伏组件充电,提高了光伏放电的利用效率,降低了电能浪费。
且,本发明提出的一种应用于光伏直流侧的电网调频装置,应用于光伏直流侧,安装简单,成本低廉,便于现有光伏电网的改造。
附图说明
图1为本发明提出的一种应用于光伏直流侧的电网调频装置结构图;
图2为本发明提出的另一种应用于光伏直流侧的电网调频装置结构图。
具体实施方式
参照图1,本发明提出的一种应用于光伏直流侧的电网调频装置,包括:储能连接端子、低压直流总线、充电电路、放电电路、高压直流总线、充放电连接端子和控制器。
储能连接端子用于连接储能电池,充放电控制单元用于并联连接光伏组件和光伏逆变器。
充电电路和放电电路并联连接在低压直流总线和高压直流总线之间,储能连接端子与低压直流总线导电连接,充放电控制单元与高压直流总线连接。
如此,当充电电路导通,便可实现光伏组件给储能电池供电,从而储能电池进行分流,从而降低光伏逆变器的功率输出;当放电电路导通,便可实现储能电池给光伏逆变器供电,从而实现光伏逆变器由储能电池和光伏组件双电源供电,以提高光伏逆变器的输出功率。
故而,本实施方式中提供的电网调频装置应用于光伏电网时,可提高光伏逆变器的调节上下限,同时还可通过充电电路和放电电路的状态调节,实现在不调节光伏逆变器的情况下调整光伏逆变器的输出功率,从而通过光伏逆变器的稳定工作提高电网稳态。同时,由于储能电池释放的电能来源于光伏组件充电,提高了光伏放电的利用效率,降低了电能浪费。
且,本实施方式中的电网调频装置应用于光伏直流侧,安装简单,成本低廉,便于现有光伏电网的改造。
具体的,低压直流总线由低压直流电容组成,高压直流总线由高压直流电容组成。
控制器分别连接充电电路和放电电路,用于控制充电电路和放电电路工作。充电电路和放电电路在控制器控制下进行状态切换,有利于进一步通过该电网调频装置的自动控制实现电网的即时功率调节。具体的,控制器可参照现有技术,根据电网参数、或者该电网调频装置工作状态下的电气参数控制充电电路和放电电路工作。例如,当该电网调频装置接入电网,则控制器用于根据电网升频指令控制放电电路提高放电效率,用于根据电网降频指令控制充电电路提高充电效率。
本实施方式中,充放电控制单元包括充放电连接端子、光伏供电接口和光伏逆变器接口。充放电连接端子与高压直流总线连接,光伏供电接口用于连接光伏组件,光伏逆变器接口用于连接光伏逆变器。充放电连接端子分别连接光伏供电接口和光伏逆变器接口,光伏供电接口还连接光伏逆变器接口。
具体的,储能连接端子、低压直流总线、放电电路、高压直流总线和充放电连接端子所在串联线路作为放电支路,充放电连接端子、高压直流总线、充电电路、低压直流总线和储能连接端子所在串联线路作为充电支路。
放电支路导通状态下,储能连接端子接入的储能电池和光伏供电接口接入的光伏组件同时向通过光伏逆变器接口接入的光伏逆变器供电,以便提高光伏逆变器的输出功率上限,保证对电网进行升频调节时的可靠。
充电支路导通状态下,光伏供电接口接入的光伏组件同时给储能连接端子接入的储能电池和光伏逆变器接口接入的光伏逆变器供电,以便降低光伏逆变器的输出功率下限,保证对电网进行降频调节时的可靠。
本实施方式中,通过充放电连接端子、光伏供电接口和光伏逆变器接口的设置,保证了该电网调频装置连接储能电池、光伏组件和光伏逆变器的便利,从而有利于该电网调频装置的灵活应用,进一步方便了在现有电网的基础上,通过该电网调频装置进行改造。
参照图2,本实施方式中,还包括开关电路。开关电路包括低压继电器J2,低压继电器J2为常开继电器。低压继电器J2串联在充电支路上并位于储能连接端子和低压直流总线之间。低压继电器J2并联有第一电阻R1。控制器与低压继电器J2连接,用于控制低压继电器J2通断。
如此,本实施方式中,电网调频装置启动后,充电支路上电导通时,低压侧初始上电,低压继电器J2处于常开位置,第一电阻R1投入,以防止低压直流母线中冲击电流很大;直至低压侧电压电流稳定,控制器驱动低压继电器J2闭合,第一电阻R1旁路。
本实施方式中,开关电路还包括高压继电器J3,高压继电器J3为常开继电器。高压继电器J3串联在充电支路上并位于高压直流总线和充放电连接端子之间,高压继电器J3并联有第二电阻R2。控制器与高压继电器J3连接,用于控制高压继电器J3通断。具体的,电网调频装置启动后,充电支路上电导通时,高压侧初始上电,高压继电器J3处于常开位置,第二电阻R2投入,以防止高压直流母线中冲击电流很大;直至高压侧电压电流稳定,控制器驱动高压继电器J3闭合,第二电阻R2旁路。
如此,通过低压继电器J2、第一电阻R1、高压继电器J3、第二电阻R2的设置,有利于降低该电网调频装置在启动时的电能冲击,从而降低电气损伤,并避免电网受到不稳定电流的冲击,提高电网工作状态下的稳定。
本实施方式中,开关电路还包括过充继电器J1,过充继电器J1为常闭继电器。过充继电器J1串联在充电支路上并位于储能连接端子和低压直流总线之间。过充继电器J1并联有二极管D1,二极管D1正极与储能连接端子等电位。控制器与过充继电器J1连接,用于控制过充继电器J1通断。如此,当储能电池处于过充状态时,控制器控制过充继电器J1断开,从而反向投入二极管D1,断开低压侧充电回路。具体实施时,控制器还在断开过充继电器J1的同时停止驱动充电电路。充电支路断电状态下,放电支路正常工作,当储能电池内电量达到正常水平,控制器控制过充继电器J1复位到闭合状态,从而对储能电池进行循环利用,以避免光伏组件的电能浪费。
本实施方式中,开关电路还包括保护继电器J4,保护继电器J4为常闭继电器,保护继电器J4串联在充电支路上并位于储能连接端子和低压直流总线之间。控制器与保护继电器J4连接,用于控制保护继电器J4通断。如此,当电网异常,控制器通过断开保护继电器J4,便可实现对该电网调频装置的保护。
具体的,还包括电气参数采集模块,电气参数采集模块用于采集充电支路和放电支路的高压侧和低压侧的电气参数。具体的,本实施方式中,电气参数采集模块可根据充电支路和放电支路的高压侧和低压侧根本设置的传感器进行状态监测和数据采集。控制器与电气参数采集模块连接,用于根据电气参数采集模块的采集数据实时控制低压继电器J2、高压继电器J3、过充继电器J1和保护继电器J4工作,保证该电网调频装置工作状态的即时调节。
本实施方式中,储能连接端子内设有第一总开关QF1,充放电连接端子内设有第二总开关QF2。如此,在该电网调频装置安装时,可通过第一总开关QF1和第二总开关QF2的断开,保证安装安全。具体实施时,充电支路上还串联有保险丝FU。
以上所述,仅为本发明涉及的较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种应用于光伏直流侧的电网调频装置,其特征在于,包括:储能连接端子、低压直流总线、充电电路、放电电路、高压直流总线、充放电连接端子和控制器;
储能连接端子用于连接储能电池,充放电控制单元用于并联连接光伏组件和光伏逆变器;
充电电路和放电电路并联连接在低压直流总线和高压直流总线之间,储能连接端子与低压直流总线导电连接,充放电控制单元与高压直流总线连接;
控制器分别连接充电电路和放电电路,用于控制充电电路和放电电路工作。
2.如权利要求1所述的应用于光伏直流侧的电网调频装置,其特征在于,充放电控制单元包括充放电连接端子、光伏供电接口和光伏逆变器接口;充放电连接端子与高压直流总线连接,光伏供电接口用于连接光伏组件,光伏逆变器接口用于连接光伏逆变器;充放电连接端子分别连接光伏供电接口和光伏逆变器接口,光伏供电接口还连接光伏逆变器接口;
储能连接端子、低压直流总线、放电电路、高压直流总线和充放电连接端子所在串联线路作为放电支路,充放电连接端子、高压直流总线、充电电路、低压直流总线和储能连接端子所在串联线路作为充电支路;
放电支路导通状态下,储能连接端子接入的储能电池和光伏供电接口接入的光伏组件同时向通过光伏逆变器接口接入的光伏逆变器供电;
充电支路导通状态下,光伏供电接口接入的光伏组件同时给储能连接端子接入的储能电池和光伏逆变器接口接入的光伏逆变器供电。
3.如权利要求2所述的应用于光伏直流侧的电网调频装置,其特征在于,还包括开关电路;开关电路包括低压继电器J2,低压继电器J2为常开继电器;低压继电器J2串联在充电支路上并位于储能连接端子和低压直流总线之间;低压继电器J2并联有第一电阻R1;控制器与低压继电器J2连接,用于控制低压继电器J2通断。
4.如权利要求3所述的应用于光伏直流侧的电网调频装置,其特征在于,开关电路还包括高压继电器J3,高压继电器J3为常开继电器;高压继电器J3串联在充电支路上并位于高压直流总线和充放电连接端子之间,高压继电器J3并联有第二电阻R2;控制器与高压继电器J3连接,用于控制高压继电器J3通断。
5.如权利要求3所述的应用于光伏直流侧的电网调频装置,其特征在于,开关电路还包括过充继电器J1,过充继电器J1为常闭继电器;过充继电器J1串联在充电支路上并位于储能连接端子和低压直流总线之间;过充继电器J1并联有二极管D1,二极管D1正极与储能连接端子等电位;控制器与过充继电器J1连接,用于控制过充继电器J1通断。
6.如权利要求3所述的应用于光伏直流侧的电网调频装置,其特征在于,开关电路还包括保护继电器J4,保护继电器J4为常闭继电器;保护继电器J4串联在充电支路上并位于储能连接端子和低压直流总线之间;控制器与保护继电器J4连接,用于控制保护继电器J4通断。
7.如权利要求1所述的应用于光伏直流侧的电网调频装置,其特征在于,还包括电气参数采集模块,电气参数采集模块用于采集充电支路和放电支路的高压侧和低压侧的电气参数,控制器与电气参数采集模块连接,用于根据电气参数采集模块的采集数据控制低压继电器J2、高压继电器J3、过充继电器J1和保护继电器J4工作。
8.如权利要求1所述的应用于光伏直流侧的电网调频装置,其特征在于,低压直流总线由低压直流电容组成。
9.如权利要求1所述的应用于光伏直流侧的电网调频装置,其特征在于,高压直流总线由高压直流电容组成。
10.如权利要求1至9任一项所述的应用于光伏直流侧的电网调频装置,其特征在于,储能连接端子内设有第一总开关QF1,充放电连接端子内设有第二总开关QF2。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200228 |
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