CN115021262A - 一种新型风光储新能源一体化电源系统及其运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种新型风光储新能源一体化电源系统及其运行方法，所述电源系统包括储能电站、新能源发电设备和直流负荷，新能源发电设备以及直流负荷均直接连接在储能电站的直流母线上，所述储能电站用于在新能源发电设备供给直流负荷运行所需电量后，储存或使用新能源发电设备的剩余发电量。所述运行方法具体为新能源发电设备持续发电并实时获取其发电量，并获取其所属的直流母线分段上连接的直流负荷，判断直流负荷供给需求电量，将所发电能传输至直流负荷供其运行，除直流负荷供给需求电量以外的余电输入储能电站。本发明能够将新能源发电设备所发电能直接供给直流负荷，并储存余电，大幅提升负荷的消纳能力和发电效率。

Description

一种新型风光储新能源一体化电源系统及其运行方法
技术领域
本发明涉及电力系统用电技术领域，尤其是指一种新型风光储新能源一体化电源系统及其运行方法。
背景技术
新型电力系统是以承载实现碳达峰碳中和，贯彻新发展理念、构建新发展格局、推动高质量发展的内在要求为前提，确保能源电力安全为基本前提、以满足经济社会发展电力需求为首要目标、以最大化消纳新能源为主要任务，以坚强智能电网为枢纽平台，以源网荷储互动与多能互补为支撑，具有清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动基本特征的电力系统。而要实现新型电力系统的构建，在除了降低各行业能耗及碳排放之外，还需要广泛接入新能源。但现有的对于构建新型电力系统的研究方向基本都集中于电源和电网侧。而对于变电站端的碳中和演进，目前只有部分系统的节能降耗分析，如低损耗主变、SF6气体的回收、余热回收利用、二次设备整合等，而变电站作为电力系统中的重要一环，也需要从降低能耗以及接入广泛新能源入手，才能实现变电站端的零碳目标。但现有技术中并未对变电站端对于新能源的接入进行合理分析，使得新能源发电量不能被完整且合理地运用，造成资源浪费现象的出现，与此同时，还使得变电站供电可靠性遭到影响。
且光伏发电等分布式电源，其发出的都是直流电,需要逆变器将直流电转换成交流电才可并入交流配电网，而风力发电等分布式电源，由于其发出的都是交流电,需要变流器将交流电转换成直流电才可并入直流配电网，在接入新能源时，往往需要配备大量变流器。且由于交直流配电网络中存在各种各样的分布式电源和储能器件,故系统中采用的变流器类型各异,结构各不相同，这就会使得所构建的电力系统存在着设备复杂，检修困难以及制定供电参数困难等问题，对于新能源广泛接入造成障碍。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的缺点，提供一种新型风光储新能源一体化电源系统及其运行方法。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：
一种新型风光储新能源一体化电源系统，包括储能电站、新能源发电设备和直流负荷，所述新能源发电设备以及直流负荷均直接连接在储能电站的直流母线上，所述储能电站用于在新能源发电设备供给直流负荷运行所需电量后，储存或使用新能源发电设备的剩余发电量。
进一步的，所述储能电站还包括储能电池，所述储能电池连接在储能电站的直流母线上，所述储能电池用于储存新能源发电设备除直流负荷供电的剩余发电量。
进一步的，所述储能电站内还包括能量路由器和站控层服务器设备，所述能量路由器与储能电池连接，所述站控层服务器设备与能源路由器连接，能量路由器在检测到储能电池充电完成后，将新能源发电设备的剩余发电量用于为站控层服务器设备供能。
进一步的，储能电站内的直流母线的接线方式为单母线分段接线方式，储能电站内包括若干段距离相等的直流母线。
进一步的，所述新能源发电设备、直流负荷、储能电池、能量路由器以及站控层服务器设备均采用双重化配置，每段直流母线上均配备有对应的新能源发电设备、直流负荷、储能电池、能量路由器以及站控层服务器设备，且新能源发电设备、直流负荷、储能电池、能量路由器以及站控层服务器设备在每段直流母线上的接入位置互相对应。
一种新型风光储新能源一体化电源系统的运行方法，包括：
新能源发电设备持续发电，实时获取新能源发电设备的发电量，以及各新能源发电设备所属的直流母线分段，并调取新能源发电设备对应直流母线分段上连接的直流负荷；
判断直流负荷供给需求电量，并根据直流负荷供给需求电量将新能源发电设备所发电能传输至直流负荷，供直流负荷运行；
新能源发电设备将除直流负荷供给需求电量以外的余电输入储能电站。
进一步的，在将新能源发电设备将除直流负荷供给需求电量以外的余电输入储能电站内时，通过储能电站内的储能电池接收余电。
进一步的，在储能电池接收余电的过程中，还实时判断储能电池的充能情况，并在储能电池的充能完成时，将余电中的剩余电能通过能量路由器为站内服务器设备进行供电。
本发明的有益效果是：
能够通过新能源发电设备所发电能直接供给直流负荷以及进行储能，大幅提升负荷的消纳能力、发电效率，提高整个新能源运行的可靠性。且将整流桥、逆变器等电气设备及导体取消，降低了成本，简化配电网结构，提高清洁能源的安全与效率。且通过直流能源信息化，对新能源发电设备所发电量进行有效利用，保障新能源的广泛接入。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图；
图2是本发明实施例的一种新型风光储新能源一体化电源系统架构图；
图3是本发明的一种流程示意图。
其中：1、储能电站，11、储能电池，12、能量路由器，13、站控层服务器设备，2、新能源发电设备，3、直流负荷，4、分段开关。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。
实施例：
一种新型风光储新能源一体化电源系统，如图1所示，包括储能电站1、新能源发电设备2和直流负荷3，所述新能源发电设备以及直流负荷均直接连接在储能电站的直流母线上，所述储能电站用于在新能源发电设备供给直流负荷运行所需电量后，储存或使用新能源发电设备的剩余发电量。
本实施例中新能源发电设备包括屋顶分布式光伏发电系统和风能电机，所述直流负荷包括了直流充电站以及空调等负荷。
所述储能电站还包括储能电池11，所述储能电池连接在储能电站的直流母线上，所述储能电池用于储存新能源发电设备除直流负荷供电的剩余发电量。
所述储能电站内还包括能量路由器12和站控层服务器设备13，所述能量路由器与储能电池连接，所述站控层服务器设备与能源路由器连接，能量路由器在检测到储能电池充电完成后，将新能源发电设备的剩余发电量用于为站控层服务器设备供能。
本实施例中所述能量路由器具体为多端口电力能量路由器。
储能电站内的直流母线的接线方式为单母线分段接线方式，储能电站内包括若干段距离相等的直流母线。母线分段具体通过分段开关4实现。
所述新能源发电设备、直流负荷、储能电池、能量路由器以及站控层服务器设备均采用双重化配置，每段直流母线上均配备有对应的新能源发电设备、直流负荷、储能电池、能量路由器以及站控层服务器设备，且新能源发电设备、直流负荷、储能电池、能量路由器以及站控层服务器设备在每段直流母线上的接入位置互相对应。
本实施例中储能电站内的直流母线包括两段直流母线，具体的，设置直流母线电压为220V，储能电站即为变电站或光伏升压站，其中还包括有交流母线，其也通过分段开关分为两段，其他的交流负荷连接在交流母线上，且交流母线电压设置为400V。所述交流母线则通过储能电站内站用变压器连接在电网侧变电站的交流母线低压侧，对应的，电网侧变电站内也为单母线分段接线方式。且采用不间断电源UPS实现对于新能源发电设备的余电分配。
具体的，新型风光储新能源一体化电源系统的架构图如图2所示。
由图2可知，所述新型风光储新能源一体化电源系统主要区分为交流配电部分和直流配电部分。
交流配电部分的交流母线分为母线I和母线II，母线I接入能量路由器A，母线II接入多端口电力能量路由器B，总容量为200kVA，母线I和母线II之间通过交流断路器连接。交流配电部分在正常情况下，交流断路器闭合，多端口电力能量路由器A和多端口电力能量路由器B采用电压下垂控制实现母线I和母线II的电压稳定控制。在任意一段交流母线出现故障时，交流断路器快速分断，保证故障母线的快速隔离，保证交流负荷的可靠性供电。
直流部分的直流母线分为母线III和母线IV，母线III接入能量路由器A，母线IV接入多端口电力能量路由器B，总容量为200kVA，直流母线间通过直流断路器连接。直流配电部分在正常情况下，直流断路器闭合，多端口电力能量路由器A和多端口电力能量路由器B采用电压下垂控制实现直流母线电压稳定控制。在任意一段直流母线出现故障时，直流断路器快速分断，保证故障母线的快速隔离，保证直流负荷的可靠性供电。且多端口电力能量路由器A和多端口电力能量路由器B分别接入了储能电池和屋顶分布式光伏系统，能够实现储能、光伏及负荷的协调经济运行。
具体的，由于光伏发电所发出来的电本身就是直流电，因此屋顶分布式光伏发电系统所发电能的电压通过DC/DC模块转换到直流220V，再直接连至直流220V母线，相比交流上网减少了中间对于DC/AC逆变器的应用，发出来的电可直接供变电站内保护测控设备、直流空调、直流照明等直流负荷使用，具有大幅提长负荷的消纳能力、发电效率，提高整个新能源运行的可靠性等优点。而风机发电则采用整流模块至直流220V连至直流220V母线。其余变电站保护测控装置的控制、保护等直流负荷、直流空调、直流照明LED等负荷均连接至直流220V母线。通过光伏发电直流供给负荷、储能，大幅提长负荷的消纳能力、发电效率，提高整个新能源运行的可靠性。
一种新型风光储新能源一体化电源系统的运行方法，如图3所示，包括：
新能源发电设备持续发电，实时获取新能源发电设备的发电量，以及各新能源发电设备所属的直流母线分段，并调取新能源发电设备对应直流母线分段上连接的直流负荷；
判断直流负荷供给需求电量，并根据直流负荷供给需求电量将新能源发电设备所发电能传输至直流负荷，供直流负荷运行；
新能源发电设备将除直流负荷供给需求电量以外的余电输入储能电站。
在将新能源发电设备将除直流负荷供给需求电量以外的余电输入储能电站内时，通过储能电站内的储能电池接收余电。
在储能电池接收余电的过程中，还实时判断储能电池的充能情况，并在储能电池的充能完成时，将余电中的剩余电能通过能量路由器为站内服务器设备进行供电。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (8)

1.一种新型风光储新能源一体化电源系统，其特征在于，包括储能电站、新能源发电设备和直流负荷，所述新能源发电设备以及直流负荷均直接连接在储能电站的直流母线上，所述储能电站连接在电网侧变电站的交流母线上，所述储能电站用于在新能源发电设备供给直流负荷运行所需电量后，储存或使用新能源发电设备的剩余发电量。
2.根据权利要求1所述的一种新型风光储新能源一体化电源系统，其特征在于，所述储能电站还包括储能电池，所述储能电池连接在储能电站的直流母线上，所述储能电池用于储存新能源发电设备除直流负荷供电的剩余发电量。
3.根据权利要求2所述的一种新型风光储新能源一体化电源系统，其特征在于，所述储能电站内还包括能量路由器和站控层服务器设备，所述能量路由器与储能电池连接，所述站控层服务器设备与能源路由器连接，能量路由器在检测到储能电池充电完成后，将新能源发电设备的剩余发电量用于为站控层服务器设备供能。
4.根据权利要求1所述的一种新型风光储新能源一体化电源系统，其特征在于，储能电站内的直流母线的接线方式为单母线分段接线方式，储能电站内包括若干段距离相等的直流母线。
5.根据权利要求3或4所述的一种新型风光储新能源一体化电源系统，其特征在于，所述新能源发电设备、直流负荷、储能电池、能量路由器以及站控层服务器设备均采用双重化配置，每段直流母线上均配备有对应的新能源发电设备、直流负荷、储能电池、能量路由器以及站控层服务器设备，且新能源发电设备、直流负荷、储能电池、能量路由器以及站控层服务器设备在每段直流母线上的接入位置互相对应。
6.一种新型风光储新能源一体化电源系统的运行方法，其特征在于，包括：
新能源发电设备持续发电，实时获取新能源发电设备的发电量，以及各新能源发电设备所属的直流母线分段，并调取新能源发电设备对应直流母线分段上连接的直流负荷；
判断直流负荷供给需求电量，并根据直流负荷供给需求电量将新能源发电设备所发电能传输至直流负荷，供直流负荷运行；
新能源发电设备将除直流负荷供给需求电量以外的余电输入储能电站。
7.根据权利要求6所述的一种新型风光储新能源一体化电源系统的运行方法，其特征在于，在将新能源发电设备将除直流负荷供给需求电量以外的余电输入储能电站内时，通过储能电站内的储能电池接收余电。
8.根据权利要求7所述的一种新型风光储新能源一体化电源系统的运行方法，其特征在于，在储能电池接收余电的过程中，还实时判断储能电池的充能情况，并在储能电池的充能完成时，将余电中的剩余电能通过能源路由器为站内服务器设备进行供电。
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