CN115333132A - 一种储能系统、光储发电系统和储发一体电源及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种储能系统、光储发电系统和储发一体电源及其控制方法，该储发一体电源中的各第一双向DC/DC变换模块，一侧并联连接于储发一体电源的第一端内侧，另一侧并联连接后通过两个开关分别连接储发一体电源的第二端内侧和第三端内侧；且各第一双向DC/DC变换模块具备升降压双向功率变换功能，进而使该第二端和第三端可以分别连接电解制氢装置和燃料电池发电装置；且各第一双向DC/DC变换模块的运行功率及两个开关的通断，受控于控制器，进而在不同开关闭合时，可以复用各第一双向DC/DC变换模块，满足电解制氢装置或燃料电池发电装置的功率需求和电压要求，相比现有技术中节省了一组电源，降低了系统成本，提高了效率。

Description

一种储能系统、光储发电系统和储发一体电源及其控制方法

技术领域

本申请涉及新能源发电技术领域，特别涉及一种储能系统、光储发电系统和储发一体电源及其控制方法。

背景技术

近年来，光伏发电技术发展迅速，光伏新增装机容量逐年扩大。然而，由于光伏发电存在间歇性、波动性和随机性等缺点，光伏发电若不经处理直接大规模并至电网，会给电网带来较大冲击，影响电网安全稳定运行。另外，随着光伏发电逐步成为电网主体能源之一，其需要接受电网功率调度，参与调功调频，而光伏发电的上述缺点严重影响了其调功调频能力。为此，光储发电系统应运而生。

直流耦合式储能系统是一种应用广泛的光储发电系统，光伏发电设备和储能设备在直流母线处耦合，当光伏发电设备的发电量过高时，将多余电量存储至储能设备，当光伏发电设备的发电量过低时，储能设备协同放电，使光储发电系统发电平稳，保证电网的稳定运行；同时，可由储能设备响应电网功率调度指令，实现调功调频。现有技术中的储能设备多为蓄电池，但其存在储能时间短、寿命短等缺陷。氢储能是一种新型储能方案，其通过电解水制氢将电能转化为氢能存储，然后通过燃料电池将氢能转化为电能释放能量，虽然氢储能循环效率较蓄电池储能低，但其适合长时、大容量存储，且储、发过程无污染，优势独特，因此，氢储能具有广泛的应用前景。

在当前氢储能直流耦合式光储发电方案中，由于电解电源功率和燃料电池电源功率常常不等，且电解过程一般需要降压，燃料电池发电过程一般需要升压，因此制氢电源和燃料电池电源往往独立(如图1所示)，相较于蓄电池储能多一组电源；另外，由于采用光伏限发之外的电能制氢，多数情况下制氢电源一般工作于低载模式，效率较低。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种储能系统、光储发电系统和储发一体电源及其控制方法，以复用同一组电源分别实现储能和放电，节省系统成本，同时提高效率。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

本申请第一方面提供了一种储发一体电源，包括：控制器、第一开关、第二开关及至少两个第一双向DC/DC变换模块；其中，

各所述第一双向DC/DC变换模块的一侧，并联连接于所述储发一体电源的第一端内侧；

各所述第一双向DC/DC变换模块的另一侧并联连接后，通过所述第一开关连接所述储发一体电源的第二端内侧，并通过所述第二开关连接所述储发一体电源的第三端内侧；

各所述第一双向DC/DC变换模块均具备升降压双向功率变换功能；

所述控制器用于控制各所述第一双向DC/DC变换模块的运行功率，以及，所述第一开关和所述第二开关的通断。

可选的，所述控制器用于控制各所述第一双向DC/DC变换模块的运行功率时，具体用于：

控制各所述双向DC/DC变换模块分别工作于运行状态和休眠状态，使所述储发一体电源所接系统的工作效率处于当前功率等级下最高效率点的预设范围内。

可选的，所述控制器还用于：控制各所述双向DC/DC变换模块轮换工作于所述休眠状态，使各所述双向DC/DC变换模块的工作时长之间的差距小于预设阈值。

可选的，所述双向DC/DC变换模块，包括：至少两个双向DC/DC变换子模块；

各所述第一双向DC/DC变换子模块的两侧分别并联连接；

各所述双向DC/DC变换子模块均受控于所述控制器。

可选的，还包括：DC/DC变换单元；

所述DC/DC变换单元的一侧连接于所述储发一体电源的第一端内侧；

所述DC/DC变换单元的另一侧连接所述储发一体电源的第四端内侧；

所述DC/DC变换单元受控于所述控制器，能够实现双向功率变换；

所述控制器控制所述DC/DC变换单元响应储能指令或放电指令的暂态分量，并控制各所述第一双向DC/DC变换模块响应所述储能指令或所述放电指令的稳态分量。

可选的，所述DC/DC变换单元，包括：一个或者至少两个两侧分别并联连接的第二双向DC/DC变换模块；

各所述第二双向DC/DC变换模块均受控于所述控制器。

本申请第二方面提供了一种储发一体电源的控制方法，应用于如上述第一方面任一种所述的储发一体电源中的控制器；所述控制方法包括：

实时确定所述储发一体电源的运行负载率；

在所述运行负载率低于预设区间的下限值，且所述储发一体电源中第一双向DC/DC变换模块的运行个数大于1时，依次切除至少一个处于运行状态的所述第一双向DC/DC变换模块；

在所述运行负载率高于所述预设区间的上限值，且存在至少一个所述第一双向DC/DC变换模块处于休眠状态时，依次投入至少一个所述第一双向DC/DC变换模块。

可选的，实时确定所述储发一体电源的运行负载率，包括：

实时确定所述第一双向DC/DC变换模块的运行个数，以及，所述储发一体电源的总运行功率；

计算所述总运行功率与各处于运行状态的所述第一双向DC/DC变换模块的额定运行功率之和的比值，作为所述运行负载率。

可选的，依次切除至少一个处于运行状态的所述第一双向DC/DC变换模块，包括：

按照投运量表征参数从大到小的顺序，依次切除相应各所述第一双向DC/DC变换模块；

直至所述运行负载率等于或高于所述下限值，或者，所述运行个数等于1。

可选的，依次投入至少一个所述第一双向DC/DC变换模块，包括：

按照投运量表征参数从小到大的顺序，依次投入相应各所述第一双向DC/DC变换模块；

直至所述运行负载率等于或低于所述上限值，或者，所述运行个数等于所述第一双向DC/DC变换模块的总数。

可选的，所述投运量表征参数为：相应所述第一双向DC/DC变换模块运行于制氢工况时的功率对于工作时间的积分量，与其运行于发电工况时的功率对于工作时间的积分量之和。

可选的，所述运行状态为：运行于制氢工况时的状态，或者，运行于发电工况时的状态。

本申请第三方面提供了一种储能系统，包括：电解制氢装置、燃料电池发电装置、储气装置和如上述第一方面任一种所述的储发一体电源；

所述储发一体电源的第一端用于连接发电系统的直流母线；

所述储发一体电源的第二端用于连接所述电解制氢装置的输入端；

所述储发一体电源的第三端用于连接所述燃料电池发电装置的输出端；

所述电解制氢装置生成的气体，通过相应管道传输至所述储气装置中；

所述储气装置中的气体，通过另外的管道传输至所述燃料电池发电装置。

可选的，所述储发一体电源中包括DC/DC变换单元时，所述储能系统还包括：超级电容组，或者，蓄电池组；

所述储发一体电源的第四端用于连接所述超级电容组或者所述蓄电池组。

本申请第四方面提供了一种光储发电系统，包括：光伏阵列、逆变系统和如上述第三方面任一种所述的储能系统；

所述逆变系统的直流侧与所述光伏阵列相连；

所述逆变系统的交流侧用于连接电网；

所述储能系统中储发一体电源的第一端用于连接所述逆变系统的直流母线；

所述储能系统中储发一体电源的控制器与所述逆变系统通信连接。

可选的，所述逆变系统，包括：DC/AC变换器和至少两个DC/DC MPPT控制器；

各所述DC/DC MPPT控制器的输入端，作为所述逆变系统的各直流侧，分别连接所述光伏阵列中相应的光伏组串；

各所述DC/DC MPPT控制器的输出端，分别与所述直流母线相连；

所述DC/AC变换器的直流侧，连接所述直流母线；

所述DC/AC变换器的交流侧，作为所述逆变系统的交流侧；

所述DC/AC变换器分别与各所述DC/DC MPPT控制器及所述储发一体电源的所述控制器通信连接。

可选的，所述逆变系统和所述储能系统的个数均为至少一个，且一一对应相连。

本申请提供的储发一体电源，其各第一双向DC/DC变换模块，一侧并联连接于储发一体电源的第一端内侧，另一侧并联连接后通过两个开关分别连接储发一体电源的第二端内侧和第三端内侧；并且，各第一双向DC/DC变换模块具备升降压双向功率变换功能，进而使该储发一体电源的第二端和第三端可以分别连接电解制氢装置和燃料电池发电装置；另外，该储发一体电源的控制器能够控制各第一双向DC/DC变换模块的运行功率，以及，该第一开关和该第二开关的通断；仅第一开关闭合时，各第一双向DC/DC变换模块受控后能够将第一端接收的电压进行降压处理后，通过第二端传输至电解制氢装置的输入端；仅第二开关闭合时，各第一双向DC/DC变换模块受控后能够将第三端接收到的燃料电池发电装置输出的电压进行升压处理后，放电至第一端；进而在不同开关闭合时，可以复用各第一双向DC/DC变换模块，满足电解制氢装置或燃料电池发电装置的功率需求和电压要求，相比现有技术中节省了一组电源，降低了系统成本，提高了效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的氢储能直流耦合式光储发电方案的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的储发一体电源的具体结构示意图；

图3为本申请实施例提供的储发一体电源的另一具体结构示意图；

图4为本申请实施例提供的储发一体电源的控制方法的流程图；

图5为本申请实施例提供的光储发电系统的结构示意图。

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。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本申请提供一种储发一体电源，以复用同一组电源分别实现储能和放电，节省系统成本，同时提高效率。

参见图2，该储发一体电源，包括：控制器(图中未示出)、第一开关S1、第二开关S2及至少两个第一双向DC/DC变换模块(如图中所示的双向DC/DC#1、双向DC/DC#2、…、双向DC/DC#n)101；其中：

第一开关S1和第二开关S2具体可以是继电器、接触器等机械开关，此处不做具体限定，视其应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

各第一双向DC/DC变换模块101的一侧，并联连接于该储发一体电源的第一端内侧；该储发一体电源的第一端外侧，具体可以连接光伏发电系统的直流母线，但并不仅限于此，实际应用中也可以连接风力发电系统的直流母线，视其应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

各第一双向DC/DC变换模块101的另一侧并联连接后，分别与第一开关S1的一端以及第二开关S2的一端相连；该第一开关S1的另一端，连接该储发一体电源的第二端内侧；而第二开关S2的另一端，连接该储发一体电源的第三端内侧。实际应用中，该储发一体电源的第二端外侧可以用于连接电解制氢装置11的输入端，而该储发一体电源的第三端外侧可以用于连接燃料电池发电装置12的输出端。

各第一双向DC/DC变换模块101均能够实现双向功率变换，其运行功率可调，且具备升降压变换功能；该控制器能够控制各第一双向DC/DC变换模块101的运行功率，以及，第一开关S1和第二开关S2的通断。具体的：

仅第一开关S1闭合时，也即第一开关S1闭合、第二开关S2断开时，各第一双向DC/DC变换模块101受控后，将第一端接收的电压进行降压处理，再通过第二端传输至电解制氢装置11的输入端；此时，该储发一体电源工作于电解制氢模式，将第一端所接光伏或风机多发电量转换为氢能存储。

仅第二开关S2闭合时，也即第一开关S1断开、第二开关S2闭合时，各第一双向DC/DC变换模块101受控后，将第三端接收到的燃料电池发电装置12输出的电压进行升压处理，再通过第一端放电至直流母线；此时，该储发一体电源工作于燃料电池发电模式，将存储的氢能转化为电能。

本实施例提供的该储发一体电源，通过上述结构设置和工作原理，可以使该储发一体电源的第二端和第三端分别连接电解制氢装置11和燃料电池发电装置12，以在不同开关闭合时，复用各第一双向DC/DC变换模块101进行相应的功率变换；而且，各第一双向DC/DC变换模块101的运行功率可调，并具备升降压双向变换功能，进而当其实现储能或者放电时，可以分别满足电解制氢装置11或燃料电池发电装置12的功率需求和电压要求，相比现有技术中节省了一组电源，降低了系统成本。

而且，即便电解制氢装置11是采用光伏限发之外的电能进行制氢，由于各第一双向DC/DC变换模块101的运行功率可调，所以电解制氢装置11运行功率较低时，该储发一体电源也会调整为相适应的功率，进而避免低载运行带来的效率低的问题。

实际应用中，可以设置各第一双向DC/DC变换模块101均能够工作于运行状态或休眠状态；具体可以根据当前电解制氢功率或燃料电池发电功率，即储发一体电源的总运行功率P1，计算其与各处于运行状态的第一双向DC/DC变换模块的额定运行功率之和P_总之间的比值，先确定该储发一体电源的运行负载率μ＝P1/P_总；然后再结合使该运行负载率μ能够处于一个预设高效负载率区间的目标，选择合适数量的第一双向DC/DC变换模块101工作于运行状态，而其他第一双向DC/DC变换模块101工作于休眠状态，也即使各第一双向DC/DC变换模块101分别工作于运行状态和休眠状态，进而可以使该储发一体电源所接系统比如光伏发电系统的工作效率处于当前功率等级下最高效率点的预设范围内，也即使整个系统的工作效率接近当前功率等级下的最高效率点，提高系统效率。该高效负载率区间以及第一双向DC/DC变换模块101的运行数量，均可以根据实际应用环境而定，此处不做限定，均在本申请的保护范围内。

更为优选的，可以设置该控制器还能够控制各第一双向DC/DC变换模块101轮换工作于休眠状态，进而使各自工作时长之间的差距小于预设阈值。实际应用中，该控制器可以控制各第一双向DC/DC变换模块101分别根据自身的工作时长轮换休眠，以保证各第一双向DC/DC变换模块101处于运行状态的时间大致相等，可延长各第一双向DC/DC变换模块101的使用寿命。

而且，面对燃料电池发电功率等级小于电解制氢功率等级，导致容量不匹配的问题，本实施例在采用多个具备升降压功能的第一双向DC/DC变换模块101并联的基础上，也可以通过灵活切换运行模块数，实现该储发一体电源的运行功率可调，解决电解制氢装置11与燃料电池发电装置12对于升降压需求不一致、功率不一致的问题。

另外，通过上述设置，本实施例提供的该储发一体电源，还可以具备故障冗余功能，当某一第一双向DC/DC变换模块101故障失效时，其他第一双向DC/DC变换模块101可继续工作；且采用模块化方案，方便更换和扩容。

值得说明的是，实际应用中，各第一双向DC/DC变换模块101，还可以分别包括：至少两个双向DC/DC变换子模块，各第一双向DC/DC变换子模块的两侧分别并联连接，且各双向DC/DC变换子模块均受控于该控制器。也即，每个第一双向DC/DC变换模块101可分别包括1个或多个输入输出均并联的双向DC/DC变换子模块，实际应用中，各第一双向DC/DC变换模块101内部双向DC/DC变换子模块的并联个数可以相同，方便各第一双向DC/DC变换模块101轮换休眠；当然，各第一双向DC/DC变换模块101内部双向DC/DC变换子模块的并联个数也可以不同，视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

在上述各实施例的基础之上，优选的，如图3所示，该储发一体电源，还包括：DC/DC变换单元102；该DC/DC变换单元102的一侧连接于储发一体电源的第一端内侧，也即该DC/DC变换单元102可以与各第一双向DC/DC变换模块101通过该储发一体电源的第一端连接系统同一位置，比如光伏发电系统或者风力发电系统的直流母线；该DC/DC变换单元102的另一侧连接储发一体电源的第四端内侧，该储发一体电源的第四端外侧可以用于连接超级电容组14(如图3中所示)或者蓄电池组(未进行图示)，视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

该DC/DC变换单元102也受控于该控制器，且能够实现直流母线与超级电容组14之间的双向功率变换，进而，该控制器可以控制该DC/DC变换单元102响应储能指令或放电指令的暂态分量，而控制各第一双向DC/DC变换模块101响应储能指令或放电指令的稳态分量，确保了系统运行时对于电网调度指令的及时响应，实现相应的并网功率。

DC/DC变换单元102，具体也可以包括：一个第二双向DC/DC变换模块(如图3中所示的双向DC/DC#0)，或者，至少两个两侧分别并联连接的第二双向DC/DC变换模块(未进行图示)；该第二双向DC/DC变换模块受控于该控制器，且也可以由1个或多个双向DC/DC变换子模块并联而成；其具体结构设置视其所接超级电容组14或者蓄电池组的功率需求即可，此处不做限定，均在本申请的保护范围内。

此时，该储发一体电源具体包括：n+1个具备升降压功能的双向DC/DC变换模块(如图3中所示的双向DC/DC#0、双向DC/DC#1、双向DC/DC#2、…、双向DC/DC#n)；在这n+1个双向DC/DC变换模块中，其中一个双向DC/DC变换模块(如图3中所示的双向DC/DC#0)用于控制超级电容组14(或蓄电池组)的充放电，以响应储能指令和放电指令的暂态分量；其他n个双向DC/DC变换模块(如图3中所示的双向DC/DC#1、双向DC/DC#2、…、双向DC/DC#n)的两侧分别并联连接，并联后的两侧中，其中一侧(如图3中所示的左侧)连接至其所接系统的直流母线比如光伏发电系统中逆变器的直流母线处，另一侧(如图3中所示的右侧)分别通过第一开关S1和第二开关S2连接接至电解制氢装置11的输入端和燃料电池发电装置12的输出端。

该储发一体电源的其余结构及原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

本申请另一实施例还提供了一种储发一体电源的控制方法，应用于如上述任一实施例所述的储发一体电源中的控制器；参见图4，该控制方法包括：

S101、实时确定储发一体电源的运行负载率。

可选的，步骤S101，包括：

(1)实时确定第一双向DC/DC变换模块的运行个数n1，以及，储发一体电源的总运行功率P1。

(2)计算总运行功率P1与各处于运行状态的第一双向DC/DC变换模块的额定运行功率之和P_总的比值P1/P_总，作为运行负载率μ。

实际应用中，若各第一双向DC/DC变换模块的额定运行功率Pn相同，则该额定运行功率之和P_总＝Pn×n1。

若各第一双向DC/DC变换模块i的额定运行功率Pi不相同，则该额定运行功率之和

在运行负载率μ低于预设区间的下限值μ_min，且储发一体电源中第一双向DC/DC变换模块的运行个数大于1时，执行步骤S102；在运行负载率μ高于预设区间的上限值μ_max，且存在至少一个第一双向DC/DC变换模块处于休眠状态时，执行步骤S103。

该预设区间[μ_min，μ_max]，也即上述实施例中所述的预设高效负载率区间，其上下限值的取值可以根据实际应用环境而定，此处不做限定，均在本申请的保护范围内。

S102、依次切除至少一个处于运行状态的第一双向DC/DC变换模块。

可选的，该运行状态是指：运行于制氢工况时的状态，或者，运行于发电工况时的状态。也即，不论该储发一体电源当前是处于制氢工况，还是处于发电工况，其控制器都可以采用图4所示的控制方法来实现对于各第一双向DC/DC变换模块的控制。

处于运行状态的第一双向DC/DC变换模块被切除后，即处于上述实施例中所述的休眠状态。

S103、依次投入至少一个第一双向DC/DC变换模块。

该储发一体电源处于制氢工况时，投入的第一双向DC/DC变换模块将会运行于制氢工况时的状态，也即，将从储发一体电源的第一端接收到的电能进行相应变换后，通过图2或图3中所示的第一开关S1，传输至电解制氢装置进行制氢。

该储发一体电源处于发电工况时，投入的第一双向DC/DC变换模块将会运行于发电工况时的状态，也即，将通过图2或图3中所示的第二开关S2从燃料电池发电装置12接收到的电能进行变换后，传输至该储发一体电源的第一端进行发电。

本实施例提供的该控制方法，通过上述控制，可以实时根据当前的运行负载率μ，调节第一双向DC/DC变换模块的运行个数，进而可以使该储发一体电源所接系统比如光伏发电系统的工作效率接近当前功率等级下的最高效率点，提高系统效率。

实际应用中，该步骤S102，具体可以包括：按照投运量表征参数从大到小的顺序，依次切除相应各第一双向DC/DC变换模块；直至运行负载率等于或高于下限值，或者，运行个数等于1。

相应的，该步骤S103，具体可以包括：按照投运量表征参数从小到大的顺序，依次投入相应各第一双向DC/DC变换模块；直至运行负载率等于或低于上限值，或者，运行个数等于第一双向DC/DC变换模块的总数。

该投运量表征参数是为了表征各第一双向DC/DC变换模块已经投入运行状态的多寡，其可以直接以相应第一双向DC/DC变换模块的工作时长来进行表示，更为优选的，其可以是：相应第一双向DC/DC变换模块运行于制氢工况时的功率对于工作时间的积分量，与其运行于发电工况时的功率对于工作时间的积分量之和。

当切除和投入的顺序分别根据该投运量表征参数进行排序时，可以使得各第一双向DC/DC变换模块能够轮换工作于休眠状态，进而使其各自的工作时长相差不多，以延长各第一双向DC/DC变换模块的使用寿命。

另外，由于该步骤S101是实时执行的，所以执行步骤S102或S103的同时，该储发一体电源的运行负载率μ也会跟随第一双向DC/DC变换模块的运行个数发生相应变化，只要该运行负载率μ被调节至该预设区间内，即可停止步骤S102或S103。而且，由于制氢工况和发电工况下，第一双向DC/DC变换模块的运行个数最少为1，最多为当前无故障、可工作的第一双向DC/DC变换模块数N，若各第一双向DC/DC变换模块均无故障，则该数量N即为上述实施例中所述的第一双向DC/DC变换模块的总数n。

本申请另一实施例还提供了一种储能系统，如图2和图3中所示，其具体包括：电解制氢装置11、燃料电池发电装置12、储气装置13和如上述任一实施例所述的储发一体电源10；其中：

储发一体电源10的第一端用于连接发电系统的直流母线，比如光伏发电系统的直流母线，或者，风力发电系统的直流母线。

储发一体电源10的第二端用于连接电解制氢装置11的输入端，储发一体电源10的第三端用于连接燃料电池发电装置12的输出端。

电解制氢装置11生成的气体，通过相应管道传输至储气装置13中；储气装置13中的气体，通过另外的管道传输至燃料电池发电装置12；该储气装置13至少包括各图中所示的储氢装置，电解制氢装置11的输出端连接至储氢装置输入端，将制得的氢气储存起来，储氢装置的输出端接燃料电池发电装置12的输入端，用于氢能发电。实际应用中，该储气装置13还可以包括储氧装置，视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

该储发一体电源10的结构及工作原理均可以参见上述实施例，此处不再一一赘述。

需要说明的是，当该储发一体电源10中包括DC/DC变换单元102时，该储能系统还包括：超级电容组14或者蓄电池组；此时，该储发一体电源10的第四端用于连接超级电容组14或者蓄电池组。

在该储能系统中，该储发一体电源10可以分别匹配电解制氢装置11与燃料电池发电装置12运行，最优可以实现多档控制工作；而且，根据系统功率以及预设的高效负载率区间，灵活的选择运行和休眠模块数，可使储发一体电源10始终工作于效率较高区间，系统效率高；另外，还可以结合储发一体电源10中各双向DC/DC变换模块的休眠时长，使各双向DC/DC变换模块轮换工作，有效提高各双向DC/DC变换模块的寿命。

本申请另一实施例还提供了一种光储发电系统，如图5中所示，其具体包括：光伏阵列(包括图5中所示的各个PV)、逆变系统20和上述任一实施例所述的储能系统；其中：

逆变系统20的直流侧与光伏阵列相连；逆变系统20的交流侧用于连接电网。

该储能系统中储发一体电源10的第一端用于连接逆变系统20的直流母线；该储能系统中储发一体电源10的控制器与逆变系统20通信连接。

整个光储发电系统的工作模式为：当光伏发电受电网调度限发时，储发一体电源10将富余电量通过超级电容组14(或蓄电池组)以及电解水制氢装置11存储起来；当光伏发电欠发或受电网调度需多发有功时，通过燃料电池发电装置12将存储的氢能转化为电能，并协同超级电容组14(或蓄电池组)放电满足多发有功的需求。

实际应用中，该逆变系统20，具体可以包括：DC/AC变换器(如图5中所示的DC/AC)和至少两个DC/DC MPPT控制器(如图5中所示的DC/DC MPPT#1、DC/DC MPPT#2、…、DC/DCMPPT#m)。

各DC/DC MPPT控制器的输入端，作为逆变系统20的各直流侧，分别连接光伏阵列中相应的光伏组串；各DC/DC MPPT控制器的输出端，分别与该直流母线相连。

该DC/AC变换器的直流侧，连接该直流母线；该DC/AC变换器的交流侧，作为逆变系统20的交流侧。

该DC/AC变换器分别与各DC/DC MPPT控制器及储发一体电源10的控制器通信连接，该DC/AC变换器会下发储能指令或者放电指令给该储发一体电源10的控制器。

实际应用中，逆变系统20和储能系统的个数可以均为至少一个，且一一对应相连。也即，该光储发电系统中可以包括多个光储子阵，各光储子阵中分别设置有相应的逆变系统20及其光伏阵列和储能系统；视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

本说明书中的各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (17)

1.一种储发一体电源，其特征在于，包括：控制器、第一开关、第二开关及至少两个第一双向DC/DC变换模块；其中，

各所述第一双向DC/DC变换模块的一侧，并联连接于所述储发一体电源的第一端内侧；

各所述第一双向DC/DC变换模块的另一侧并联连接后，通过所述第一开关连接所述储发一体电源的第二端内侧，并通过所述第二开关连接所述储发一体电源的第三端内侧；

各所述第一双向DC/DC变换模块均具备升降压双向功率变换功能；

所述控制器用于控制各所述第一双向DC/DC变换模块的运行功率，以及，所述第一开关和所述第二开关的通断。

2.根据权利要求1所述的储发一体电源，其特征在于，所述控制器用于控制各所述第一双向DC/DC变换模块的运行功率时，具体用于：

控制各所述双向DC/DC变换模块分别工作于运行状态和休眠状态，使所述储发一体电源所接系统的工作效率处于当前功率等级下最高效率点的预设范围内。

3.根据权利要求2所述的储发一体电源，其特征在于，所述控制器还用于：控制各所述双向DC/DC变换模块轮换工作于所述休眠状态，使各所述双向DC/DC变换模块的工作时长之间的差距小于预设阈值。

4.根据权利要求1所述的储发一体电源，其特征在于，所述双向DC/DC变换模块，包括：至少两个双向DC/DC变换子模块；

各所述第一双向DC/DC变换子模块的两侧分别并联连接；

各所述双向DC/DC变换子模块均受控于所述控制器。

5.根据权利要求1至4任一项所述的储发一体电源，其特征在于，还包括：DC/DC变换单元；

所述DC/DC变换单元的一侧连接于所述储发一体电源的第一端内侧；

所述DC/DC变换单元的另一侧连接所述储发一体电源的第四端内侧；

所述DC/DC变换单元受控于所述控制器，能够实现双向功率变换；

所述控制器控制所述DC/DC变换单元响应储能指令或放电指令的暂态分量，并控制各所述第一双向DC/DC变换模块响应所述储能指令或所述放电指令的稳态分量。

6.根据权利要求5所述的储发一体电源，其特征在于，所述DC/DC变换单元，包括：一个或者至少两个两侧分别并联连接的第二双向DC/DC变换模块；

各所述第二双向DC/DC变换模块均受控于所述控制器。

7.一种储发一体电源的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至6任一项所述的储发一体电源中的控制器；所述控制方法包括：

实时确定所述储发一体电源的运行负载率；

在所述运行负载率低于预设区间的下限值，且所述储发一体电源中第一双向DC/DC变换模块的运行个数大于1时，依次切除至少一个处于运行状态的所述第一双向DC/DC变换模块；

在所述运行负载率高于所述预设区间的上限值，且存在至少一个所述第一双向DC/DC变换模块处于休眠状态时，依次投入至少一个所述第一双向DC/DC变换模块。

8.根据权利要求7所述的储发一体电源的控制方法，其特征在于，实时确定所述储发一体电源的运行负载率，包括：

实时确定所述第一双向DC/DC变换模块的运行个数，以及，所述储发一体电源的总运行功率；

计算所述总运行功率与各处于运行状态的所述第一双向DC/DC变换模块的额定运行功率之和的比值，作为所述运行负载率。

9.根据权利要求7所述的储发一体电源的控制方法，其特征在于，依次切除至少一个处于运行状态的所述第一双向DC/DC变换模块，包括：

按照投运量表征参数从大到小的顺序，依次切除相应各所述第一双向DC/DC变换模块；

直至所述运行负载率等于或高于所述下限值，或者，所述运行个数等于1。

10.根据权利要求7所述的储发一体电源的控制方法，其特征在于，依次投入至少一个所述第一双向DC/DC变换模块，包括：

按照投运量表征参数从小到大的顺序，依次投入相应各所述第一双向DC/DC变换模块；

直至所述运行负载率等于或低于所述上限值，或者，所述运行个数等于所述第一双向DC/DC变换模块的总数。

11.根据权利要求9或10所述的储发一体电源的控制方法，其特征在于，所述投运量表征参数为：相应所述第一双向DC/DC变换模块运行于制氢工况时的功率对于工作时间的积分量，与其运行于发电工况时的功率对于工作时间的积分量之和。

12.根据权利要求7至10任一项所述的储发一体电源的控制方法，其特征在于，所述运行状态为：运行于制氢工况时的状态，或者，运行于发电工况时的状态。

13.一种储能系统，其特征在于，包括：电解制氢装置、燃料电池发电装置、储气装置和如权利要求1至6任一项所述的储发一体电源；

所述储发一体电源的第一端用于连接发电系统的直流母线；

所述储发一体电源的第二端用于连接所述电解制氢装置的输入端；

所述储发一体电源的第三端用于连接所述燃料电池发电装置的输出端；

所述电解制氢装置生成的气体，通过相应管道传输至所述储气装置中；

所述储气装置中的气体，通过另外的管道传输至所述燃料电池发电装置。

14.根据权利要求13所述的储能系统，其特征在于，所述储发一体电源中包括DC/DC变换单元时，所述储能系统还包括：超级电容组，或者，蓄电池组；

所述储发一体电源的第四端用于连接所述超级电容组或者所述蓄电池组。

15.一种光储发电系统，其特征在于，包括：光伏阵列、逆变系统和如权利要求13或14所述的储能系统；

所述逆变系统的直流侧与所述光伏阵列相连；

所述逆变系统的交流侧用于连接电网；

所述储能系统中储发一体电源的第一端用于连接所述逆变系统的直流母线；

所述储能系统中储发一体电源的控制器与所述逆变系统通信连接。

16.根据权利要求15所述的光储发电系统，其特征在于，所述逆变系统，包括：DC/AC变换器和至少两个DC/DC MPPT控制器；

各所述DC/DC MPPT控制器的输入端，作为所述逆变系统的各直流侧，分别连接所述光伏阵列中相应的光伏组串；

各所述DC/DC MPPT控制器的输出端，分别与所述直流母线相连；

所述DC/AC变换器的直流侧，连接所述直流母线；

所述DC/AC变换器的交流侧，作为所述逆变系统的交流侧；

所述DC/AC变换器分别与各所述DC/DC MPPT控制器及所述储发一体电源的所述控制器通信连接。

17.根据权利要求15或16所述的光储发电系统，其特征在于，所述逆变系统和所述储能系统的个数均为至少一个，且一一对应相连。

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