CN207218263U - 光储联合发电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种光储联合发电系统，包括光伏装置和储能装置；光伏装置连接电网，用于将太阳能转化为与电网频率和相位相同的交流电输送至电网；储能装置连接电网，具有充电模式和放电模式；当储能装置处于充电模式时，储能装置从电网中获取交流电，并将电网的交流电转换为直流电进行存储；当储能装置处于放电模式时，储能装置将自身存储的直流电转换为与电网频率和相位相同的交流电，输送至电网；储能装置还连接光伏装置，用于对光伏装置以及电网的工作状态进行监控，根据监控结果切换自身的工作模式。本实用新型的光储联合发电系统，在用电高峰期配合电网一起发电，能达到平滑光伏输出功率、削峰填谷的目的，保证电网稳定运行和供用电平衡。
Description
技术领域
本实用新型涉及光伏发电技术领域，特别涉及一种光储联合发电系统。
背景技术
寻求新型能源、实现洁净无污染且可再生发电，是人类社会持续健康发展的迫切需求。作为可再生能源的一种，太阳能具有资源丰富、开发方便、清洁无污染等优点。光伏发电作为太阳能发电的主要应用形式，已成为一种重要的发电技术。
目前，光伏发电的输出功率具有不稳定、不可预测的特点，光伏发电系统并网后会影响电力系统的电能质量和安全稳定运行。另外，随着用户负荷不断增加，以及负荷的波动会导致电力负荷峰谷差大，从而导致现有的电网在用电高峰期无法较好地满足用户的用电需求。
实用新型内容
基于此，本实用新型提出了一种光储联合发电系统，主要解决光伏发电输出功率不稳定、不可控的问题。
本实用新型提供的光储联合发电系统，包括光伏装置和储能装置；
所述光伏装置，连接电网，用于将太阳能转化为与电网频率和相位相同的交流电输送至电网；
所述储能装置，连接电网，具有充电模式和放电模式；
当所述储能装置处于充电模式时，所述储能装置从电网中获取交流电，并将电网的交流电转换为直流电进行存储；当所述储能装置处于放电模式时，所述储能装置将自身存储的直流电转换为与电网频率和相位相同的交流电，输送至电网；
所述储能装置，还连接所述光伏装置，用于对所述光伏装置以及电网的工作状态进行监控，根据监控结果切换自身的工作模式；
当所述储能装置监测到所述光伏装置的输出功率达到预设的光伏输出上限值且小于电网上的用电需求时，切换自身的工作模式至放电模式，以平滑所述光伏装置的输出功率；当所述储能装置监测到所述光伏装置的输出功率大于电网上的用电需求时，切换自身的工作模式至充电模式。
作为一种可实施方式，所述储能装置还用于在预设的用电高峰期，切换自身的工作模式至放电模式；在预设的用电谷期，切换自身的工作模式至充电模式。
作为一种可实施方式，所述储能装置包括电池模块、储能双向逆变器以及监控模块；
所述电池模块用于存储直流电；
所述储能双向逆变器，连接所述电池模块和电网；
在所述电池模块处于充电状态时，所述储能双向逆变器将电网的交流电逆变为直流电，输送至所述电池模块进行存储；在所述电池模块处于放电状态时，所述储能双向逆变器将所述电池模块存储的直流电逆变为与电网频率和相位相同的交流电，输送至电网；
所述监控模块，连接所述光伏装置、电池模块、储能双向逆变器以及电网，用于对所述光伏装置、电池模块、储能双向逆变器以及电网的工作状态进行监控；
当所述监控模块监测到所述光伏装置的输出功率达到预设的光伏输出上限值且小于电网上的用电需求时，控制所述储能双向逆变器将所述电池模块存储的直流电逆变为与电网频率和相位相同的交流电，输送至电网；当所述监控模块监测到所述光伏装置的输出功率大于电网上的用电需求时，控制所述储能双向逆变器将电网的交流电逆变为直流电，输送至所述电池模块进行存储。
作为一种可实施方式，所述光伏装置包括相互电连接的光伏组件和单向逆变器；
所述光伏组件，用于接收太阳能，并将接收到的太阳能转化为电能，以直流电的形式传输至所述单向逆变器；
所述单向逆变器，连接电网，接收所述光伏组件产生的直流电，并将其逆变为与电网频率和相位相同的交流电输送至电网。
作为一种可实施方式，所述光伏组件包括多个并联的电池组；
每个所述电池组包括若干串联的单体电池。
作为一种可实施方式，所述单体电池为铅炭电池。
作为一种可实施方式，本实用新型的光储联合发电系统，具有待机模式；
所述待机模式为：当所述监控模块监测到无光照时，控制所述光伏装置处于待机状态；当所述监控模块监测到所述电池模块的剩余电量达到预设的电池电量下限阈值时，控制所述储能装置处于待机状态；当所述监控模块监测到当前时间处于用电平时段时，控制所述储能装置处于待机状态；
作为一种可实施方式，本实用新型的光储联合发电系统，具有停机模式；
所述停机模式为：当所述监控模块监测到所述光伏装置出现故障信号时，控制所述光伏装置进入停机状态；当所述监控模块监测到所述储能装置出现故障信号时，控制所述储能装置进入停机状态。
本实用新型相比于现有技术的有益效果在于：
本实用新型提供的光储联合发电系统，通过设置光伏装置，利用可再生能源太阳能发电，储能装置可平滑光伏的功率输出，以储存光伏装置发出的多余的电能，提高供电可靠性。本实用新型提供的光储联合发电系统，可以在用电高峰期配合电网一起发电，向电网输送与电网频率、相位相同的电能，在用电谷期将电网的电能储存在储能装置中，达到平滑光伏输出功率、削峰填谷的目的，保证电网稳定运行和供用电平衡。
附图说明
图1为本实用新型实施例二提供的光储联合发电系统的原理示意图；
图2为本实用新型实施例三提供的光储联合发电系统的原理示意图；
图3为储能装置通过充电或者放电来补偿光伏平滑值与期望值的偏差的原理图；
图4为储能装置进行需量电费管理的原理图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的部分实施例，而不是全部实施例。
本实用新型实施例一提供的光储联合发电系统，包括光伏装置和储能装置。光伏装置连接电网，用于将太阳能转化为与电网频率和相位相同的交流电输送至电网。储能装置连接电网，具有充电模式和放电模式。
其中，当储能装置处于充电模式时，储能装置从电网中获取交流电，并将电网的交流电转换为直流电进行存储。当储能装置处于放电模式时，储能装置将自身存储的直流电转换为与电网频率和相位相同的交流电，输送至电网。
储能装置还连接光伏装置，用于对光伏装置以及电网的工作状态进行监控，根据监控结果切换自身的工作模式。当储能装置监测到光伏装置的输出功率达到预设的光伏输出上限值且小于电网上的用电需求时，切换自身的工作模式至放电模式，以平滑光伏装置的输出功率；当储能装置监测到光伏装置的输出功率大于电网上的用电需求时，切换自身的工作模式至充电模式。
实施例一提供的光储联合发电系统，通过设置光伏装置，利用可再生能源太阳能发电，储能装置可平滑光伏的功率输出，以储存光伏装置发出的多余的电能，提高供电可靠性。同时，本实用新型提供的光储联合发电系统，可以在用电高峰期配合电网一起发电，向电网输送与电网频率、相位相同的电能，在用电谷期将电网的电能储存在储能装置中，达到平滑光伏输出功率、削峰填谷的目的。储能装置还可以跟踪用电负荷情况，保证用电功率小于最大需量，实现需量电费管理。
对于用户而言，变压器负载率偏低，基本电费采取按容计算的方式导致基本电费偏高；选择按照最大需量计算基本电费的方式，可能会出现功率波动较大的情况，导致短时间最大功率超过申报的最大需量，电力局会对用户进行处罚。所以，采用本实施例提供的光储联合发电系统，可以节省基本电费。
具体地，参见图1，本实用新型实施例二提供的光储联合发电系统，包括光伏装置和储能装置。
光伏装置包括相互电连接的光伏组件和逆变器。光伏组件接收太阳能，并将接收到的太阳能转化为电能，以直流电的形式传输至逆变器；逆变器连接电网，接收光伏组件产生的直流电，并将其逆变为与电网频率和相位相同的交流电输送至电网。
光伏组件是光伏装置的核心部分，负责将太阳能转化为电能；逆变器是单向逆变器，用于将光伏组件产生的直流电逆变为与电网频率和相位相同的交流电，同时保障输出电压在一定范围内。
光伏组件可以包括多个并联的电池组，每个电池组包括若干串联的单体电池。单体电池可以选择铅炭电池，额定电压可以为2V，或者也可以选择其他类型的电池。
储能装置包括电池模块、储能双向逆变器以及监控模块。电池模块用于存储直流电，储能双向逆变器连接电池模块和电网。
在电池模块处于充电状态时，储能双向逆变器将电网的交流电逆变为直流电，输送至电池模块进行存储；在电池模块处于放电状态时，储能双向逆变器将电池模块存储的直流电逆变为与电网频率和相位相同的交流电，输送至电网。储能双向逆变器包括整流和滤波功能，能自动跟踪电网的频率和相位，将电池模块输出的直流电转换为与电网同步的交流电。
监控模块连接光伏装置、电池模块、储能双向逆变器以及电网。监控模块用于对光伏装置、电池模块、储能双向逆变器以及电网的工作状态进行监控。当监控模块监测到光伏装置的输出功率达到预设的光伏输出上限值且小于电网上的用电需求时，控制储能双向逆变器将电池模块存储的直流电逆变为与电网频率和相位相同的交流电，输送至电网；当监控模块监测到光伏装置的输出功率大于电网上的用电需求时，控制储能双向逆变器将电网的交流电逆变为直流电，输送至电池模块进行存储。
参见图2，本实用新型实施例三提供的光储联合发电系统，其中监控模块包括监测部分和控制部分，监控模块可以监控到整个系统的运行情况，同时检测负载(即电网上连接的用电设备)的大小，当检测到负载值达到预定值时，控制部分电池模块放电，以减小变压器的负载率，避免负载超过用户申报的最大需量。
由于电网在不同时段的用电负荷极度不均衡，本实施例中的储能装置可以在用电谷时段将电能储存，用电高峰期将储存的电能释放出来，以缓解电网供电压力。即储能装置在预设的用电高峰期，切换自身的工作模式至放电模式；在预设的用电谷期，切换自身的工作模式至充电模式。
例如，在有阳光的白天，光伏装置和储能装置一起配合发电，储能装置可以平滑光伏装置的输出功率。在此基础上，在有阳光的白天，如果负载不能完全消化光伏装置发出的电能，多余的电能就可以给储能装置充电；在没有阳光的白天，储能装置单独在高峰期配合电网发电，以减小电网用电压力。本实用新型基于光伏出力预测，通过控制储能装置的充放电，以减小光伏装置出力的不确定性。
储能装置可以采用铅炭电池存储电量，铅炭电池是把高电容和高电导的炭材料应用于铅酸电池负极，结合了铅酸电池和超级电容器的优点，具有高比能量和高功率，超长的循环寿命。
进一步地，本实用新型实施例提供的光储联合发电系统，还具有待机模式：当监控模块监测到无光照时，控制光伏装置处于待机状态；当监控模块监测到电池模块的剩余电量达到预设的电池电量下限阈值时，控制储能装置处于待机状态；当监控模块230监测到当前时间处于用电平时段时，控制储能装置处于待机状态。
更进一步地，本实用新型实施例提供的光储联合发电系统，具有停机模式：当监控模块监测到光伏装置出现故障信号时，控制光伏装置进入停机状态；当监控模块监测到储能装置出现故障信号时，控制储能装置进入停机状态。
如图3所示，是储能装置通过充电或者放电来补偿光伏平滑值与期望值的偏差的原理图。光伏装置发电波动特征比较复杂，波动的时间尺度可从分钟延伸到小时级甚至更长。选取光伏装置的输出功率作为控制信号，基于一阶滤波器原理得到平滑后的光伏输出功率，通过储能装置的充电或放电来补偿光伏平滑值与期望值的偏差，从而达到平滑光伏功率波动的目的。其中，PPV为光伏阵列发出的有功功率；PPO为光伏阵列经低通滤波后的输出有功功率期望；Pref为储能装置有功功率参考值；PB为储能装置实际补偿功率；PG为光储联合发电注入电网功率。
如图4所示，是储能装置进行需量电费管理的原理图。当监控模块检测到用户侧母线上的负载达到一定值时，监控模块即下发命令给储能装置，储能装置进入以一定功率大小的放电模式。储能装置配合电网一起发电，保证用户侧总的有功功率不超过申报的最大需量值，达到需量电费管理。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种光储联合发电系统，其特征在于，包括光伏装置和储能装置；
所述光伏装置，连接电网，用于将太阳能转化为与电网频率和相位相同的交流电输送至电网；
所述储能装置，连接电网，具有充电模式和放电模式；
当所述储能装置处于充电模式时，所述储能装置从电网中获取交流电，并将电网的交流电转换为直流电进行存储；当所述储能装置处于放电模式时，所述储能装置将自身存储的直流电转换为与电网频率和相位相同的交流电，输送至电网；
所述储能装置，还连接所述光伏装置，用于对所述光伏装置以及电网的工作状态进行监控，根据监控结果切换自身的工作模式；
当所述储能装置监测到所述光伏装置的输出功率达到预设的光伏输出上限值且小于电网上的用电需求时，切换自身的工作模式至放电模式，以平滑所述光伏装置的输出功率；当所述储能装置监测到所述光伏装置的输出功率大于电网上的用电需求时，切换自身的工作模式至充电模式。
2.根据权利要求1所述的光储联合发电系统，其特征在于，所述储能装置还用于在预设的用电高峰期，切换自身的工作模式至放电模式；在预设的用电谷期，切换自身的工作模式至充电模式。
3.根据权利要求1所述的光储联合发电系统，其特征在于，所述储能装置包括电池模块、储能双向逆变器以及监控模块；
所述电池模块用于存储直流电；
所述储能双向逆变器，连接所述电池模块和电网；
在所述电池模块处于充电状态时，所述储能双向逆变器将电网的交流电逆变为直流电，输送至所述电池模块进行存储；在所述电池模块处于放电状态时，所述储能双向逆变器将所述电池模块存储的直流电逆变为与电网频率和相位相同的交流电，输送至电网；
所述监控模块，连接所述光伏装置、电池模块、储能双向逆变器以及电网，用于对所述光伏装置、电池模块、储能双向逆变器以及电网的工作状态进行监控；
当所述监控模块监测到所述光伏装置的输出功率达到预设的光伏输出上限值且小于电网上的用电需求时，控制所述储能双向逆变器将所述电池模块存储的直流电逆变为与电网频率和相位相同的交流电，输送至电网；当所述监控模块监测到所述光伏装置的输出功率大于电网上的用电需求时，控制所述储能双向逆变器将电网的交流电逆变为直流电，输送至所述电池模块进行存储。
4.根据权利要求1至3任一项所述的光储联合发电系统，其特征在于，所述光伏装置包括相互电连接的光伏组件和单向逆变器；
所述光伏组件，用于接收太阳能，并将接收到的太阳能转化为电能，以直流电的形式传输至所述单向逆变器；
所述单向逆变器，连接电网，接收所述光伏组件产生的直流电，并将其逆变为与电网频率和相位相同的交流电输送至电网。
5.根据权利要求4所述的光储联合发电系统，其特征在于，所述光伏组件包括多个并联的电池组；
每个所述电池组包括若干串联的单体电池。
6.根据权利要求5所述的光储联合发电系统，其特征在于，所述单体电池为铅炭电池。
7.根据权利要求3所述的光储联合发电系统，其特征在于，具有待机模式；
所述待机模式为：当所述监控模块监测到无光照时，控制所述光伏装置处于待机状态；当所述监控模块监测到所述电池模块的剩余电量达到预设的电池电量下限阈值时，控制所述储能装置处于待机状态；当所述监控模块监测到当前时间处于用电平时段时，控制所述储能装置处于待机状态。
8.根据权利要求3所述的光储联合发电系统，其特征在于，具有停机模式；
所述停机模式为：当所述监控模块监测到所述光伏装置出现故障信号时，控制所述光伏装置进入停机状态；当所述监控模块监测到所述储能装置出现故障信号时，控制所述储能装置进入停机状态。
9.根据权利要求3所述的光储联合发电系统，其特征在于，系统可以进行负荷跟踪及预测，当负载达到一定值，系统调节输出功率，避免负载超过申报的最大需量值，达到对需量电费管理的目的。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN109462250A (zh) * | 2018-09-12 | 2019-03-12 | 国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司 | 一种光电火电及储能电容的联合调度方法 |
| CN117543636A (zh) * | 2023-11-08 | 2024-02-09 | 中国建筑第四工程局有限公司 | 一种采用光储柔能源系统的低碳光电模块化房屋 |
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| CN109462250B (zh) * | 2018-09-12 | 2022-05-24 | 国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司 | 一种光电火电及储能电容的联合调度方法 |
| CN117543636A (zh) * | 2023-11-08 | 2024-02-09 | 中国建筑第四工程局有限公司 | 一种采用光储柔能源系统的低碳光电模块化房屋 |
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