CN206041652U - 一种基于虚拟电厂的分布式光伏发电储能管理控制系统 - Google Patents

Abstract

一种基于虚拟电厂的分布式光伏发电储能管理控制系统，包括多个中小型光伏发电储能子系统，任意一中小型光伏发电储能子系统的一端与电网直接连接、另一端通过有线或无线的方式与服务器相连，服务器与虚拟电厂相连，所述中小型光伏发电储能子系统包括控制器，控制器用于将光伏发电信息经有线或无线的方式打包上传到服务器。虚拟电厂与云计算中心连接，汇总到服务器中的信息经虚拟电厂再上传到云计算中心。调度中心连接虚拟电厂，调度中心将指令经过虚拟电厂传送到服务器，再下达给各中小型光伏发电储能子系统中的控制器。手机终端与服务器无线连接。本实用新型系统基于虚拟电厂技术，根据所接受的气象预测、发电指标、上网分时电价、储能装置等信息，综合决策系统中众多光伏发电储能系统能量的存储与释放。

Description

一种基于虚拟电厂的分布式光伏发电储能管理控制系统

技术领域

本实用新型涉及电网技术领域，具体涉及一种基于虚拟电厂的分布式光伏发电储能管理控制系统。

背景技术

近年来，由于人们对能源的需求越来越大，对节能的要求也越来越高。中国政府引导、鼓励、扶植光伏行业的发展，国家光伏补助政策的陆续出台，加速了光伏行业的发展。光伏发电具有分布式的特点，它不需要考虑严格的安装场地，并且可以给电网难以涉及的区域供电。由于光伏发电受天气因素影响大，发电出力难以控制，给制定发电计划和电网管理带来了困难。并网时光伏所发的电对电网的冲击很大，电网排斥分散的中小型光伏发电储能系统并网，没能发挥光伏发电参与电网削峰填谷的作用，造成大量的光伏发电量浪费，没有实现经济效益的最大化。造成现有光伏发电储能系统能源利用率低、经济效益差、电能质量及供电可靠性差。

发明内容

本实用新型提供一种基于虚拟电厂的分布式光伏发电储能管理控制系统，该系统基于虚拟电厂技术，根据所接受的气象预测、发电指标、上网分时电价、储能装置等信息，综合决策系统中众多光伏发电储能系统能量的存储与释放。该系统基于虚拟电厂技术，将分布式光伏发电储能系统看成一个统一的电厂，通过控制光伏发电的出力和储能装置的充放电，将虚拟电厂所管理区域内的分布式光伏发电储能系统的发电出力控制在一定范围内，减小天气因素对其处理的影响，降低光伏发电储能系统的控制和调度难度，减小光伏发电出力波动对电网的影响。解决大量的分散的中小型光伏发电储能系统并网时对电网造成的冲击，帮助电网削峰填谷，用户可将多余的电卖给电网公司实现经济效益的最大化。

本实用新型采取的技术方案为；

一种基于虚拟电厂的分布式光伏发电储能管理控制系统，包括多个中小型光伏发电储能子系统，任意一中小型光伏发电储能子系统的一端与电网直接连接、另一端通过有线或无线的方式与服务器相连，服务器与虚拟电厂相连，所述中小型光伏发电储能子系统包括控制器，控制器用于将光伏发电信息经有线或无线的方式打包上传到服务器。虚拟电厂与云计算中心连接，汇总到服务器中的信息经虚拟电厂再上传到云计算中心。调度中心连接虚拟电厂，调度中心将指令经过虚拟电厂传送到服务器，再下达给各中小型光伏发电储能子系统中的控制器。手机终端与服务器无线连接。手机终端与服务器无线连接，用户通过手机终端实时查看、控制中小型光伏发电储能子系统。

所述中小型光伏发电储能子系统包括光伏电池、控制器、储能装置、负载，光伏电池连接控制器，控制器分别连接储能装置和负载；

所述控制器包括双向逆变器、MPPT追踪器、能量管理模块、信息交互模块。

所述双向逆变器，用于在放电时，将储能装置产生的直流电压转换成交流电压；在充电时,将光伏电池电压或电网电压转换成直流电压；

所述MPPT追踪器，用于使控制器工作在最大功率的输出状态；

所述能量管理模块，用于白天有多余电量时，存储在储能装置中或输送给电网；夜晚或阴天情况下，可以将电网或储能装置中的电用于自身消费；

所述信息交互模块，用于通过有线或无线的形式，将电能等相关信息上传到服务器。

本实用新型一种基于虚拟电厂的分布式光伏发电储能管理控制系统，技术效果如下：

1：采用上述结构，中小型光伏发电储能子系统的用户可将光伏发的电优先供自己使用，多余的存储到储能装置中或送入电网，在满足自给自足用电的情况下，可从电网公司获得一定的经济效益。

2：虚拟电厂可整合各种分布式能源，通过该系统将电网中分布式电源、负载和储能装置聚合成一个虚拟的可控集合体，参与电网的运行和调度，协调电网和分布式电源间的矛盾，充分挖掘分布式能源为电网和用户所带来的价值和效益。众多中小型光伏发电储能子系统按照一定的规则或目标进行聚合，以一个整体参与电力市场或辅助服务市场，最后将利益分配给用户。

3：调度中心可根据电网数据、用户发用电数据等制订用户电量分配最优化方案，使用户根据方案提供最优比例电能参与电网削峰填谷，增加电网的稳定性、安全性，提高电能质量，也可以从电网公司获取利益，增加年平均收入。

4：该系统基于虚拟电厂技术，可利用气象预测技术进行功率预测制定发电计划，减小分布式光伏发电功率的不可控范围，方便调度管理；可以用优化控制技术进行储能控制，提高储能电池的利用率；根据电价进行储能充放电控制，可提高光伏发电效益；利用与预测技术可有效平抑输出能量波动，提高发电的电能质量；利用优化控制和通讯技术实现光伏发电储能系统的自动控制、减小系统维护工作量；利用功率预测技术及优化控制策略减小储能电池的充放电次数，延长储能电池寿命。

5：该系统可以提高能源利用效率，减轻能源动力系统对环境造成的影响，增加经济效益，有助于推动分布式电源上网，降低大电网的负担，改善电能质量及供电可靠性，减小天气因素对其处理的影响，降低光伏发电储能系统的控制和调度难度，减小光伏发电出力波动对电网的影响，并促进社会向绿色、环保、节能方向发展，用以解决现有光伏发电储能系统能源利用率低、环境效益差、经济效益低、电能质量及供电可靠性差的问题。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构示意图。

图2为本实用新型的中小型光伏发电储能子系统的系统结构示意图。

具体实施方式

一种基于虚拟电厂的分布式光伏发电储能管理控制系统，包括多个分散的：中小型光伏发电储能子系统，任意一中小型光伏发电储能子系统的一端与电网直接连接、另一端通过有线或无线的方式与服务器相连，所述中小型光伏发电储能子系统包括控制器，控制器用于将光伏发电信息经有线或无线的方式打包上传到服务器。

服务器与虚拟电厂相连，虚拟电厂与云计算中心连接，汇总到服务器中的信息经虚拟电厂再上传到云计算中心。所述云计算中心用于将服务器汇聚的信息，通过云计算设备进行大数据的分析、对比、计算和预测。

调度中心连接虚拟电厂，调度中心将指令经过虚拟电厂传送到服务器，再下达给各中小型光伏发电储能子系统中的控制器，实现中小型光伏发电储能子系统的统一管理和统一调度。手机终端与服务器无线连接，用户通过手机终端实时查看、控制中小型光伏发电储能子系统。

所述中小型光伏发电储能子系统包括光伏电池、控制器、储能装置、负载，光伏电池连接控制器，控制器分别连接储能装置和负载；

所述控制器以艾罗SK-SU5000E为原型，加入能量管理模块和信息交互模块。在起到光伏逆变器的作用下，可满足发用电量信息的收集和发送，可实现智能控制，是实现电能统一调度统一管理的基础。

所述储能装置为可充式磷酸铁锂电池,充电限制电压为14.6V，标称值为12.8V、170Ah、2176Wh。光伏电池所发电量在满足用户自身消费的情况下将多余电量存储在电池中，夜晚时用户优先使用电池中的电，可充式磷酸铁锂电池主要起到存储电能、缓解光伏并网时对电网造成严重冲击的作用。

所述负载是指连接在电路中消耗电能的电源两端的电子元件。它是用电能进行工作的装置，又称“用电器”。本实用新型所述负载为家庭中所有用电器的总称。例如常见的负载有：冰箱、空调器、电扇、洗衣机、电熨斗、电灯、微波炉、电饭锅等。

所述控制器包括双向逆变器、MPPT追踪器、能量管理模块、信息交互模块。

双向逆变器采用如艾罗SK-SU5000型双向逆变器。光伏电池所发的直流电经双向逆变器逆变成交流电送入电网或者变换成低电压的直流电储存在储能装置中，电网中多余的交流电经双向逆变器整流成直流电储存在储能装置中，双向逆变器的主要起到电能变换的作用。

MPPT追踪器采用如德国伏科MPPT 100/20-1型MPPT追踪器。MPP控制器的全称“最大功率点跟踪”太阳能控制器。所谓最大功率点跟踪，即是指控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值(VI)，使系统以最高的效率对蓄电池充电。

能量管理模块包括三种模式：独立运行、并网运行和系统关闭，分为光伏控制子系统，电池管理子系统。通过对逆变器和蓄电池的充放电控制，实现向电网提供更多的电能、负荷侧电能质量提高、UPS、无功功率补偿、谐波抑制、为电网提供电压和频率支持、电能的统一调度统一管理等功能。电池管理子系统充电时包括横流充电和恒压充电两种模式，放电时则维持直流母线电压等于光伏最大功率跟踪电压不便，当光伏发电少于设定值且电池无电时，则系统关闭。

信息交互模块的主要功能是采集用户发用电信息数据和指令通路，通过有线或无线的形式将数据上传到服务器，再汇总到云计算中心，云计算中心生成相关指令层层下达，指令通过信息交互装置分流实现各指令功能。

所述双向逆变器，是为电网和储能装置充放电的电压特性之间提供电气接口,在放电时，其将储能装置充产生的直流电压转换成交流电压,而在充电时,将光伏电池电压或电网电压转换成直流电压。

所述MPPT追踪器，能根据光伏阵列的伏安特性，保证其在不同温度和不同光照条件下，能够工作在该环境下的最大功率的输出状态，以最大限度地利用太阳能。

所述能量管理模块，能确保储能装置的安全运行，白天有多余电量时，存储在储能装置中或输送给电网；夜晚或阴天等特殊情况下，可以将电网或储能装置中的电用于自身消费｡防止电池过充过放，放电入网时，保持一定的储能量以供与电网非计划断开时使用｡

所述信息交互模块，用于收集系统发、用电信息，通过有线或无线的形式，将电能信息打包经路由器上传到指定服务器中。

虚拟电厂（Virtual Power Plant），又称“能效电厂”是通过减少终端用电设备和装置的用电需求的方式来产生“富余”的电能，即通过在用电需求方安装一些提高用电效能的设备，达到建设实际电厂的效果。

Claims (2)

1.一种基于虚拟电厂的分布式光伏发电储能管理控制系统，包括多个中小型光伏发电储能子系统，其特征在于：任意一中小型光伏发电储能子系统的一端与电网直接连接、另一端通过有线或无线的方式与服务器相连，所述中小型光伏发电储能子系统包括控制器，控制器用于将光伏发电信息经有线或无线的方式打包上传到服务器；服务器与虚拟电厂相连，虚拟电厂与云计算中心连接，汇总到服务器中的信息经虚拟电厂再上传到云计算中心；

调度中心连接虚拟电厂，调度中心将指令经过虚拟电厂传送到服务器，再下达给各中小型光伏发电储能子系统中的控制器；手机终端与服务器无线连接，用户通过手机终端实时查看、控制中小型光伏发电储能子系统；所述中小型光伏发电储能子系统包括光伏电池、控制器、储能装置、负载，光伏电池连接控制器，控制器分别连接储能装置和负载。

2.根据权利要求1所述一种基于虚拟电厂的分布式光伏发电储能管理控制系统，其特征在于：所述控制器包括双向逆变器、MPPT追踪器、能量管理模块、信息交互模块；

所述双向逆变器，用于在放电时，将储能装置产生的直流电压转换成交流电压；在充电时,将光伏电池电压或电网电压转换成直流电压；

所述MPPT追踪器，用于使控制器工作在最大功率的输出状态；

所述能量管理模块，用于白天有多余电量时，存储在储能装置中或输送给电网；夜晚或阴天情况下，可以将电网或储能装置中的电用于自身消费；

所述信息交互模块，用于通过有线或无线的形式，将电能信息上传到服务器。