CN116706972A - 一种光伏储能系统及其储能方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光伏储能系统,包括:电池管理模块,用于电池智能化监控、管理和维护电池模组;储能交流器模块,用于控制电池充电和放电过程;EMS管理模块,用于能源系统的管理与采集,对储能系统进行控制和安全分析;多段直流线和多段交流线,多段所述直流线用以连接光伏逆变器和光伏板;一种光伏储能方法,所述光伏储能方法适用于以上任意一种光伏储能系统,且光伏储能方法包括以下步骤;S1:获取光伏板组件的总功率;S2:在光伏板发电高峰时,通过储能交流器对储能电池进行充电。本发明有效解决了光伏发电不稳定性的问题,平滑功率随机波动,提高光伏大点电能输出质量,使光伏发电成为可调度电力。

Description

一种光伏储能系统及其储能方法
技术领域
本发明涉及光伏能源技术领域,尤其涉及一种光伏储能系统及其储能方法。
背景技术
近年来,随着新能源的提倡与完善,太阳能作为一种绿色能源,是一种取之不尽,用之不竭的清洁能源,但是光伏发电受光照和温度的影响,在外部环境快速变化时,光伏发电功率也会快速变化,严重影响交流电网供电质量,导致电网公司对光伏发电并网接受度低,储能是指通过介质或设备把能量存储起来,在需要的时候释放出来,储能系统作为一种储存电能的行之有效的方式,在光伏发电电网中逐渐应用开来。
在光伏能源领域由于光伏发电的方式出力不稳定,不能做到随用随发,波动性较大,光伏发电站发电高峰时,与电网连接的工业负荷无法用完光伏发电站的发电电力,进而导致光伏发电站弃光率高,当光伏发电站发电效率不足,其发电的电力负担不了与电网连接工业负荷无法正常运行,导致光伏发电站电能输出质量差,因此需要设计一种光伏储能系统及其储能方法来解决上述问题。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊,而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有一种光伏储能系统及其储能方法存在的问题,提出了本发明。
因此,本发明目的是提供一种光伏储能系统及其储能方法,其适用于解决光伏发电的方式出力不稳定,不能做到随用随发,波动性较大,光伏发电站发电高峰时,与电网连接的工业负荷无法用完光伏发电站的发电电力,进而导致光伏发电站弃光率高的问题。
为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:一种光伏储能系统,包括:
电池管理模块,用于电池智能化监控、管理和维护电池模组;
储能交流器模块,用于控制电池充电和放电过程;
EMS管理模块,用于能源系统的管理与采集,对储能系统进行控制和安全分析;
多段直流线和多段交流线,多段所述直流线用以连接光伏逆变器和光伏板,多段所述交流线用以连接光伏逆变器和升压变压器;
双向DC-DC交换器,包括N个双向DC-DC交换子模块,每个所述双向DC-DC交换子模块的高压侧分别通过对应的直流线与光伏逆变器直流侧和光伏板组件的输出端。
作为本发明所述一种光伏储能系统及其储能方法的一种优选方案,其中:EMS管理模块包括数据采集与监视子模块、运行与电网调度子模块、状态评估子模块、安全分析子模块和配电自动化与管理子模块。
作为本发明所述一种光伏储能系统及其储能方法的一种优选方案,其中:所述储能交流器模块包括逆变桥、滤波子模块、交流充电子模块、直流充电子模块和交流断路器。
作为本发明所述一种光伏储能系统及其储能方法的一种优选方案,其中:所述储能系统还包括监控模块,所述监控模块包括本地监控终端和远程监控终端,所述本地监控终端与储能交流器模块通过RS485标线协议连接。
作为本发明所述一种光伏储能系统及其储能方法的一种优选方案,其中:所述远程监控终端与本地监控终端通过GPRS网络连接,所述本体监控终端和远程监控终端还通过TCP/IP协议连接。
作为本发明所述一种光伏储能系统及其储能方法的一种优选方案,其中:所述电池管理模块与储能交流器模块之间设置有交流断路器,且储能交流器模块通过交流断路器与工业负荷连接。
作为本发明所述一种光伏储能系统及其储能方法的一种优选方案,其中:所述电池管理模块与储能交流器模块还通过RS485协议连接。
8.一种光伏储能方法,所述光伏储能方法适用于以上任意一种光伏储能系统,且光伏储能方法包括以下步骤;
S1:获取光伏板组件的总功率;
S2:在光伏板发电高峰时,通过储能交流器对储能电池进行充电;
S3:在光伏板发电低谷时,通过储能电池放电;
S4:通过储能交流器模块对储能电池充放电量进行调节,辅助平滑光伏板发电的波动性和辅助储能系统调峰,消除光伏随机波动。
本发明的有益效果:在光伏变电站发电高峰时,对储能电池进行充电,在光伏发电低估时,通过储能电池放电,降低光伏变电站的弃光率,有效解决了光伏发电不稳定性的问题,平滑功率随机波动,提高光伏大点电能输出质量,使光伏发电成为可调度电力,光伏储能系统还能参与调峰调频等辅助服务。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需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一些实施例,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,还可以根据这些附图获得其它的附图。其中:
图1为本发明提出的一种光伏储能系统的整体框架结构示意图;
图2为本发明提出的一种光伏储能系统的原理结构示意图;
图3为本发明提出的一种光伏储能系统的EMS框架结构示意图;
图4为本发明提出的一种光伏储能系统的储能交流器框架结构示意图;
图5为本发明提出的一种光伏储能方法的步骤示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次,此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例,也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
再其次,本发明结合示意图进行详细描述,在详述本发明实施例时,为便于说明,表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大,而且所述示意图只是示例,其在此不应限制本发明保护的范围。此外,在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
参照图1-图5,为本发明的一个实施例,提供了一种光伏储能系统,包括:
电池管理模块,用于电池智能化监控、管理和维护电池模组,电池管理模块包括多个储能电池组,该储能电池组采用锂电池进行储能;
储能交流器模块,用于控制电池充电和放电过程;
EMS管理模块,用于能源系统的管理与采集,对储能系统进行控制和安全分析,电池管理模块、储能交换器模块和EMS管理模块构成了光伏储能系统的储能大脑,是确保整个储能系统安全、高效运行的核心,通过储能电池进行能量的储能与释放;
多段直流线和多段交流线,多段直流线用以连接光伏逆变器和光伏板,多段交流线用以连接光伏逆变器和升压变压器;
双向DC-DC交换器,包括N个双向DC-DC交换子模块,每个双向DC-DC交换子模块的高压侧分别通过对应的直流线与光伏逆变器直流侧和光伏板组件的输出端,双向DC-DC交换器是实现直流电能双向流动的装置,双向直流交换器擦爱用BUCK/BOOST电路拓扑,具备升降压双向交换功能,即升降压斩波电路,能够从C1流向C2时,直流变换器工作在BOOST模式下,实现升压功能,能量从C2流向C1时,直流变换器工作在BUCK模式下,实现降压功能。
EMS管理模块包括数据采集与监视子模块、运行与电网调度子模块、状态评估子模块、安全分析子模块和配电自动化与管理子模块。
储能交流器模块包括逆变桥、滤波子模块、交流充电子模块、直流充电子模块和交流断路器;储能变流器能够实现电网与电池之间电能的双向交直流转换,实现对电池的充放电管理,逆变桥与整流相对应,直流电变成交流电,滤波子模块是由电容、电感和电阻组成的滤波电路,可以对电源线中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除,得到一个特定频率的电源信号,或消除一个特定频率后的电源信号,交流断路器是当系统正常运行时,它能切断和接通线路及各种电气设备的空载和负载电流。
储能系统还包括监控模块,监控模块包括本地监控终端和远程监控终端,本地监控终端与储能交流器模块通过RS485标线协议连接,RS-485工业总线标准能够有效支持多个分节点和通信距离远,并且对于信息的接收灵敏度较高等特性。在工业通信网络中,RS-485总线一般主要用于与外部各种工业设备进行信息传输和数据交换,所具备的对于噪声的有效抑制能力、高效的数据传输速率与良好的数据传输的可靠性能以及可扩展的通信电缆的长度是其他的许多工业通信标准所无法比拟的。
远程监控终端与本地监控终端通过GPRS网络连接,本体监控终端和远程监控终端还通过TCP/IP协议连接,TCP/IP是指能够在多个不同网络间实现信息传输的协议簇,TCP/IP协议不仅仅指的是TCP和IP两个协议,而是指一个由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等协议构成的协议簇。
电池管理模块与储能交流器模块之间设置有交流断路器,且储能交流器模块通过交流断路器与工业负荷连接,电池管理模块与储能交流器模块还通过RS485协议连接。
一种光伏储能方法,光伏储能方法适用于以上任意一种光伏储能系统,且光伏储能方法包括以下步骤;
S1:获取光伏板组件的总功率;
S2:在光伏板发电高峰时,通过储能交流器对储能电池进行充电;
S3:在光伏板发电低谷时,通过储能电池放电;
S4:通过储能交流器模块对储能电池充放电量进行调节,辅助平滑光伏板发电的波动性和辅助储能系统调峰,消除光伏随机波动。
使用过程中,通过电池管理模块、储能交换器模块和EMS管理模块的配合使用,电池管理模块能够对电池智能化监控、管理和维护电池模组,储能交流器模块能够控制电池充电与放电,EMS管理模块,能够对储能系统的管理与采集,对储能系统的运行进行控制和安全分析,在光伏变电站发电高峰时,对储能电池进行充电,在光伏发电低估时,通过储能电池放电,降低光伏变电站的弃光率,有效解决了光伏发电不稳定性,平滑功率随机波动,提高光伏大点电能输出质量,使光伏发电成为可调度电力,光伏储能系统还能参与调峰调频等辅助服务。
应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种光伏储能系统,其特征在于,包括:
电池管理模块,用于电池智能化监控、管理和维护电池模组;
储能交流器模块,用于控制电池充电和放电过程;
EMS管理模块,用于能源系统的管理与采集,对储能系统进行控制和安全分析;
多段直流线和多段交流线,多段所述直流线用以连接光伏逆变器和光伏板,多段所述交流线用以连接光伏逆变器和升压变压器;
双向DC-DC交换器,包括N个双向DC-DC交换子模块,每个所述双向DC-DC交换子模块的高压侧分别通过对应的直流线与光伏逆变器直流侧和光伏板组件的输出端。
2.根据权利要求1所述的一种光伏储能系统,其特征在于:EMS管理模块包括数据采集与监视子模块、运行与电网调度子模块、状态评估子模块、安全分析子模块和配电自动化与管理子模块。
3.根据权利要求1所述的一种光伏储能系统及其储能方法,其特征在于:所述储能交流器模块包括逆变桥、滤波子模块、交流充电子模块、直流充电子模块和交流断路器。
4.根据权利要求1所述的一种光伏储能系统,其特征在于:所述储能系统还包括监控模块,所述监控模块包括本地监控终端和远程监控终端,所述本地监控终端与储能交流器模块通过RS485标线协议连接。
5.根据权利要求4所述的一种光伏储能系统,其特征在于:所述远程监控终端与本地监控终端通过GPRS网络连接,所述本体监控终端和远程监控终端还通过TCP/IP协议连接。
6.根据权利要求1所述的一种光伏储能系统,其特征在于:所述电池管理模块与储能交流器模块之间设置有交流断路器,且储能交流器模块通过交流断路器与工业负荷连接。
7.根据权利要求1所述的一种光伏储能系统,其特征在于:所述电池管理模块与储能交流器模块还通过RS485协议连接。
8.一种光伏储能方法,所述光伏储能方法适用于以上权利要求1-7中任意一种光伏储能系统,其特征在于:且光伏储能方法包括以下步骤;
S1:获取光伏板组件的总功率;
S2:在光伏板发电高峰时,通过储能交流器对储能电池进行充电;
S3:在光伏板发电低谷时,通过储能电池放电;
S4:通过储能交流器模块对储能电池充放电量进行调节,辅助平滑光伏板发电的波动性和辅助储能系统调峰,消除光伏随机波动。
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