CN203398800U - 一种清洁能源用储能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种清洁能源用储能装置，该储能装置包括一个双向AC/DC模块、至少一个用于连接光伏的光伏DC/DC模块、至少一个用于连接风机的风机DC/DC模块和至少一个用于连接电池组的电池组DC/DC模块，所述双向AC/DC模块的交流侧用于与电网连接，直流侧与各所述DC/DC模块的一侧连接，各所述DC/DC模块的另一侧设有用于接入风机或光伏或电池组的接口。解决了现有储能装置无法将清洁能源接入同一套储能装置的问题。

Description

一种清洁能源用储能装置

技术领域

本实用新型涉及一种清洁能源用储能装置。

背景技术

当今世界在利用能源多元化、清洁化的大背景下，为了充分利用清洁能源，稳定电网电压，风力光伏发电、电池储能在电动汽车充换电、城市及海岛微网等领域得到了广泛应用。风力光伏发电系统和各种不同类型的电池组分别通过风机、光伏逆变器和储能装置接入电网，风机和光伏电源自身输出具有不稳定性，并网后会对电网造成冲击；不同类型的电池特性不同，成组后需选择合适的储能装置接入以完成与电网的连接。在同一个微系统中，如果需要同时接入风机、光伏和不同类型的电池储能系统，就需要选择不同的储能装置及协调控制设备，增加了运行成本及控制难度。

我国现行的储能与并网技术都是各种类型的储能单元分别通过不同逆变器并入电网，在实现对清洁能源高效利用、对电网削峰填谷的同时存在以下突出问题：

(1)             设备类型较多，投资较大；

(2)             监控系统复杂；

现有的微网系统一般都包含有风光储设备，风光等分布式电源通过各自的逆变器连接到电网，同时实时采集电网的电压、相位信号，通过闭环控制，使得设备输出电压和相位与电网同步，系统中存在小容量风光电源和不同类型电池组时需要分别配置逆变器，且需要集中控制器进行协调控制。各储能装置连接不同类型电池和电网，在应用于并网模式时，储能装置具备整流和逆变两种工作模态，实现并网模式下的能量的双向流动和P/Q的快速响应控制，从而能够满足电网削峰填谷、无功电压控制和电能质量治理的要求；在应用于离网孤岛模式时，储能装置能实现离网模式下V/F暂态、稳态稳定控制和多机孤岛运行，满足本地负载的供电质量要求。风光储设备需要通过接入柜、测控柜等接入到电网，并有管理控制系统协调控制，以使微网安全、稳定运行。

将风机、光伏和不同类型电池接入同一套储能装置，可以实现混合接入、集中管理、协调控制，有效的降低了不同装置并网对电网造成的冲击，实现此功能有以下技术难点：1）由于不同类型电池组的端口直流电压差异较大，需要分别通过不同的斩波单元连接到公共直流母线；2）不同类型的电池特性不同，需要考虑接入后的协调控制问题。这些技术难点决定了该储能装置的研制具有非常大的技术难度。目前国内的微网系统还没有能够同时接入风机、光伏和不同电池组的储能装置，目前应用最为广泛的为只连接电池的双向储能变流装置。可接入清洁能源的储能装置的主电路拓扑结构和一般的两级变换拓扑类似，核心是对所连接的不同类型直流电源充放电的控制策略，目前国内还未见到成熟的方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种清洁能源用储能装置，用以解决现有储能装置无法将清洁能源接入同一套储能装置的问题。

为实现上述目的，本实用新型的方案是：一种清洁能源用储能装置，包括一个双向AC/DC模块、至少一个用于连接光伏的DC/DC模块、至少一个用于连接风机的DC/DC模块和至少一个用于连接电池组的DC/DC模块，所述双向AC/DC模块的交流侧用于与电网连接，直流侧与各所述光伏、风机和电池组DC/DC模块的一侧连接，各所述光伏、风机和电池组DC/DC模块的另一侧分别设有用于接入光伏、风机和电池组的接口，各所述光伏、风机和电池组DC/DC模块为双向DC/DC模块。

所述双向AC/DC模块连接直流母线的一侧，直流母线的另一侧连接各所述光伏、风机和电池组DC/DC模块的一侧，光伏、风机和电池组DC/DC模块的另一侧分别用于连接光伏、风机和电池组。

所述双向AC/DC模块的直流母线侧还设有直流母线支撑电容。

所述双向AC/DC模块由三相全桥IGBT功率单元组成。

所述双向AC/DC模块交流侧通过一个隔离降压变压器连接到电网。

本实用新型达到的有益效果，本实用新型采用AC/DC+DC/DC两级变换拓扑设计，通过一个AC/DC连接多个DC/DC模块，风机、光伏、电池组可分别接入对应的DC/DC模块相应的接口，该储能装置可以接入不同类型、不同电压的电池，降低了储能装置的成本，在一台储能装置中实现风机、光伏和电池的并网，不用通过上层控制器即可实现风机和光伏的安全并网和功率的稳定输出，风机、光伏不用通过专门的逆变器就可实现对电池的充电。很好的整合了不同类型清洁能源接入电网，简化了微网系统结构，工作稳定性高。

附图说明

图1是本实用新型主电路拓扑。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

本实用新型装置实施例：

本实用新型储能装置的额定电压为0.4kV，额定容量为250 kW。包括一个双向AC/DC模块、至少一个用于连接光伏的DC/DC模块、至少一个用于连接风机的DC/DC模块和至少一个用于连接电池组的DC/DC模块，双向AC/DC模块的交流侧用于与电网连接，直流侧与各光伏、风机和电池组DC/DC模块的一侧连接，各光伏、风机和电池组DC/DC模块的另一侧分别设有用于接入光伏、风机和电池组的接口，各所述光伏、风机和电池组DC/DC模块为双向DC/DC模块。

如图1，储能装置主电路由主接触器KM1、预充电电路、LC滤波回路、AC/DC功率单元、DC/DC功率单元组成，AC/DC功率单元的交流侧通过一个隔离降压变压器用于与电网连接，其直流侧通过直流母线与各DC/DC功率单元连接，每个DC/DC功率单元的一侧连接在直流母线上，另一侧用于连接风机或光伏或电池组，AC/DC功率单元的直流母线侧还设有直流母线支撑电容。本实施例中，AC/DC功率单元和DC/DC功率单元均采用模块化结构，也可采用柜式一体化结构，本实施例共设有一个双向AC/DC模块和5个双向DC/DC模块。

双向AC/DC模块由三相全控桥电路构成，可工作在整流状态或逆变状态。在并网充电工作模式下， 双向AC/DC模块处于整流工作状态，将电网侧交流电转换为直流电，通过公共直流母线经双向DC/DC模块对电池充电，将能量储存到电池中；在并网放电工作模式下，双向AC/DC模块处于逆变工作状态，将公共直流母线直流电转换为交流电回馈到交流电网。

双向DC/DC模块采用传统的Buck-Boost电路，用以实现直流母线电压和风光及电池电压的匹配并控制充放电电流，可工作在Buck降压方式或Boost升压方式。可以控制能量进行双向流动，实现充放电在同一单元内实现，并可自由快速的切换充放电状态。

风机的能量变换一般为交直交变换，去掉后级的逆变部分，在整流后接入到双向DC/DC模块；光伏将太阳能转化为电能，通过最大功率点跟踪控制后输出相应的最大功率，得到直流电源，直接接入到双向DC/DC模块。

储能装置并网时，在放电状态下，风机、光伏和电池可以分别通过各自连接的双向DC/DC模块升压或降压，将能量变换到公共直流母线，再经过双向AC/DC模块逆变后进入电网；在充电状态下，用于连接电池的双向DC/DC模块通过Boost升压将电能储存到电池中，此时风机和光伏处于发电状态，储能装置对双向DC/DC模块进行电压采样后控制其工作在升压或降压状态，使风机、光伏产生的能量通过其各自连接的双向DC/DC模块送到公共直流母线上，然后再通过降压储存到电池中。

储能装置离网时，监控系统根据负荷功率下发指令，储能装置通过检测计算风机、光伏功率得到电池放电功率，从而达到系统稳定运行的目的。

Claims (5)

1.一种清洁能源用储能装置，其特征在于，包括一个双向AC/DC模块、至少一个用于连接光伏的DC/DC模块、至少一个用于连接风机的DC/DC模块和至少一个用于连接电池组的DC/DC模块，所述双向AC/DC模块的交流侧用于与电网连接，直流侧与各所述光伏、风机和电池组DC/DC模块的一侧连接，各所述光伏、风机和电池组DC/DC模块的另一侧分别设有用于接入光伏、风机和电池组的接口，各所述光伏、风机和电池组DC/DC模块为双向DC/DC模块。

2.根据权利要求1所述的清洁能源用储能装置，其特征在于，所述双向AC/DC模块连接直流母线的一侧，直流母线的另一侧连接各所述光伏、风机和电池组DC/DC模块的一侧，光伏、风机和电池组DC/DC模块的另一侧分别用于连接光伏、风机和电池组。

3.根据权利要求1所述的清洁能源用储能装置，其特征在于，所述双向AC/DC模块的直流母线侧还设有直流母线支撑电容。

4.根据权利要求1所述的清洁能源用储能装置，其特征在于，所述双向AC/DC模块由三相全桥IGBT功率单元组成。

5.根据权利要求1所述的清洁能源用储能装置，其特征在于，所述双向AC/DC模块交流侧通过一个隔离降压变压器连接到电网。

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