CN210927119U - 一种光伏并网混合储能控制系统 - Google Patents

一种光伏并网混合储能控制系统 Download PDF

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魏红亮
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张宇
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胡昊
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刘娟娟
宋艳
耿新宇
李肖肖
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Abstract

本实用新型提供一种光伏并网混合储能控制系统，包括电能生成流动部以及与电能生成流动部电连接的能耗检测部，其中，电能生成流动部具有用于产生电能的光伏阵列、用于消耗电能的电能消耗单元以及用于存储电能的电能存储单元，能耗检测部用于检测电能是否充足，从而在电能充足时将电能中的剩余部分存储至电能存储单元，并在电能不足时将存储电能输送至电能消耗单元，本实用新型够根据实际情况进行灵活调整，从而避免受到光照强度的影响，能够不间断的为负载供电，且能够提供稳定的电能输出，有利于节约能源，能够适用需要稳定电能供应的企业。

Description

一种光伏并网混合储能控制系统
技术领域
本实用新型属于储能控制领域，涉及一种储能控制系统，特别涉及一种光伏并网混合储能控制系统。
背景技术
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，光伏发电装置主要由太阳电池板、控制器和逆变器三大部分组成。随着光伏发电技术的日益成熟，利用太阳能发电不仅可以获得大量的电能，还能够减小对环境的污染，因此应用越来越广泛。
现有的光伏发电装置通过是通过变压器、转换器等直接与负载连接，使得光伏发电装置产生的电能能够直接被利用，如太阳能路灯等，或者直接与电池连接，使得光伏发电装置产生的电能能够被存储起来，以便随时使用，如太阳能电池等。
但是，在实际光伏发电时，若光照强度较高，可产生大量的电能，从而超过负载的消耗量以及电池的存储量，造成资源的浪费，而当光照强度较低时，只会有很少的电能产生，这些电能往往不足以维持整个系统的用电需求，从而难以对需要稳定电能供应的企业等进行推广。
实用新型内容
为解决上述问题，提供一种能够存储多余的电能并在光伏发电产生的电能不足时供电的光伏并网混合储能控制系统，本实用新型采用了如下技术方案：
本实用新型提供了一种光伏并网混合储能控制系统，其特征在于，包括：电能生成流动部以及与电能生成流动部电连接的能耗检测部，其中，电能生成流动部具有：光伏阵列，用于产生电能；电能消耗单元，与光伏阵列电连接，用于消耗电能或电能中的一部分，作为消耗电能；以及电能存储单元，与光伏阵列电连接，用于存储电能中的剩余部分，能耗检测部用于检测电能是否充足，从而在电能充足时将电能中的剩余部分存储至电能存储单元，作为存储电能，并在电能不足时将存储电能输送至电能消耗单元，作为消耗电能。
本实用新型提供的光伏并网混合储能控制系统，还可以具有这样的技术特征，其中，电能消耗单元具有直流负载模块以及交流负载模块，直流负载模块通过直流母线与光伏阵列相连接，从而将光伏阵列产生的电能输送至直流负载模块，交流负载模块通过交流母线与直流母线相连接，从而将流过直流母线中的电能中的一部分输送至交流负载模块。
本实用新型提供的光伏并网混合储能控制系统，还可以具有这样的技术特征，其中，光伏阵列通过DC/DC转换电路模块与直流母线相连接。
本实用新型提供的光伏并网混合储能控制系统，还可以具有这样的技术特征，其中，直流母线通过DC/AC转换电路模块与交流母线相连接。
本实用新型提供的光伏并网混合储能控制系统，还可以具有这样的技术特征，其中，电能存储单元包括蓄电池和超级电容，蓄电池的输出端和超级电容的输出端均通过双向DC/DC转换电路模块与直流母线相连接，蓄电池的输出端还通过DC/AC转换电路模块与交流母线相连接。
本实用新型提供的光伏并网混合储能控制系统，还可以具有这样的技术特征，其中，当光伏阵列产生的电能充足时，蓄电池和超级电容均用于存储剩余电能，当光伏阵列产生的电能不足时，蓄电池和超级电容将存储电能输送至直流母线，作为直流补充电能，或蓄电池将存储电能输送至交流母线，作为交流补充电能。
本实用新型提供的光伏并网混合储能控制系统，还可以具有这样的技术特征，其中，电能生成流动部还包括PCS储能变流器，PCS储能变流器的输入端和输出端分别与直流母线、交流母线相连接，用于将流过直流母线的直流电变换为流向交流母线的交流电，或将流过交流母线的交流电变换为流向直流母线的直流电。
本实用新型提供的光伏并网混合储能控制系统，还可以具有这样的技术特征，其中，能耗检测部具有控制电路模块，控制电路模块与PCS储能变流器相连接，用于控制PCS储能变流器变换电能。
本实用新型提供的光伏并网混合储能控制系统，还可以具有这样的技术特征，其中，控制电路模块还连接有驱动电路模块，该驱动电路模块用于驱动电能的流动。
本实用新型提供的光伏并网混合储能控制系统，还可以具有这样的技术特征，其中，能耗检测部还具有采样检测电路模块，该采样检测电路模块与光伏阵列、电能消耗单元以及电能存储单元相连接，用于检测电能是否充足。
实用新型作用与效果
根据本实用新型提供的光伏并网混合储能控制系统，由于包括电能生成流动部以及与电能生成流动部电连接的能耗检测部，电能生成流动部具有产生电能的光伏阵列、消耗电能的电能消耗单元以及存储电能的电能存储单元，能耗检测部用于检测光伏阵列产生的电能是否充足，并在电能充足时将电能中的一部分存储至电能存储单元，在电能不足时将存储电能输送至电能消耗单元，因此，相比于现有技术中，将产生的电能直接利用或存储，本实用新型能够根据实际情况进行灵活调整，从而避免受到光照强度的影响，能够不间断的为负载供电，且能够提供稳定的电能输出，有利于节约能源，能够适用需要稳定电能供应的企业。
附图说明
图1是本实用新型实施例的光伏并网混合储能控制系统的电能生成流动部的结构框图；
图2是本实用新型实施例的光伏并网混合储能控制系统的能耗检测部的结构框图；
图3是本实用新型实施例的光伏并网混合储能控制系统的整体结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。
图1是本实用新型实施例的光伏并网混合储能控制系统的电能生成流动部的结构框图，图2是本实用新型实施例的光伏并网混合储能控制系统的能耗检测部的结构框图。
如图1和图2所示，本实用新型提供了一种光伏并网混合储能控制系统，用于维持系统内部的电力平衡，并提供稳定的电能输出，包括电能生成流动部10以及与电能生成流动部10电连接的能耗检测部20。
图3是本实用新型实施例的光伏并网混合储能控制系统的整体结构示意图。
如图1和图3所示，电能生成流动部10具有光伏阵列11、电能消耗单元12、电能存储单元13以及PCS储能变流器14(即附图3中的PCS)。
光伏阵列11用于产生电能，在本实施例中，光伏阵列11采用均匀阵列的多片片状的FC-GA3000型太阳能光伏板连接而成，用于根据光生伏特效应将太阳光能转换为直流电能。
电能消耗单元12与光伏阵列11电连接，用于消耗光伏阵列11产生的电能或电能中的一部分，作为消耗电能。
电能消耗单元12具有直流负载模块121以及交流负载模块122(即附图3中的直流负载和交流负载)，直流负载模块121通过直流母线123与光伏阵列11相连接，从而将光伏阵列11产生的电能输送至直流负载模块121，交流负载模块122通过交流母线124与直流母线123相连接，从而将流过直流母线123中的电能中的一部分输送至交流负载模块122。
在本实施例中，光伏阵列11通过DC/DC转换电路模块125与直流母线相连接，直流母线123通过DC/AC转换电路模块126与交流母线124相连接。
电能存储单元13与光伏阵列11电连接，用于存储电能中的剩余部分。
在本实施例中，电能存储单元13包括蓄电池131和超级电容132，蓄电池131的输出端和超级电容132的输出端均通过双向DC/DC转换电路模块133与直流母线123相连接，蓄电池131的输出端还通过DC/AC转换电路模块126与交流母线相连接，蓄电池131为FM1200型号的太阳能蓄电池。
蓄电池131和超级电容132在存储电能时，流经直流母线123的电能通过双向DC/DC转换电路模块133流向蓄电池131和超级电容132内，蓄电池131和超级电容132在放电时，存储在蓄电池131和超级电容132内的电能通过双向DC/DC转换电路模块133流向直流母线123中。
当光伏阵列11产生的电能充足时，蓄电池131和超级电容132均用于存储剩余电能，当光伏阵列11产生的电能不足时，蓄电池131和超级电容132将存储电能输送至直流母线123，作为直流补充电能，或蓄电池131将存储电能输送至交流母线124，作为交流补充电能，从而保证电能的稳定供应。
PCS储能变流器14的输入端和输出端分别与直流母线123、交流母线124相连接，用于将流过直流母线123的直流电变换为流向交流母线124的交流电，或将流过交流母线124的交流电变换为流向直流母线123的直流电。
如图2和图3所示，能耗检测部20具有采样检测电路模块21、控制电路模块22以及驱动电路模块23。
采样检测电路模块21与光伏阵列11、电能消耗单元12以及电能存储单元13相连接，用于检测电能是否充足，从而在电能充足时将电能中的剩余部分存储至电能存储单元13，作为存储电能，并在电能不足时将存储电能输送至电能消耗单元12，作为消耗电能，在本实施例中，采样检测电路模块21采用高精度霍尔传感器。
控制电路模块22与PCS储能变流器14相连接，用于控制PCS储能变流器14按照直流负载模块121和交流负载模块122的耗能变换电能，在本实施例中，控制电路模块22采用TMS30F28335芯片的MINI2812开发板，且PCS储能变流器14与DC/AC转换电路模块126相连接，通过调节输出PWM的占空比驱动MOSFET管进行充放电，从而变换电能的特性。
驱动电路模块23用于驱动电能的流动，在本实施例中，驱动电路模块23用于控制DC/DC转换电路模块125、DC/AC转换电路模块126以及双向DC/DC转换电路模块133，从而根据采样检测电路模块21采集的电能数据对电能的转换、存储等进行控制，以维持系统的电力平衡。
以下结合附图对本实用新型实施例的光伏并网混合储能控制系统的工作流程进行描述，具体为：
光伏阵列11产生电能，能耗检测部20实时检测电能生成的量以及电能消耗单元12正常工作需要消耗的电能；若产生的电能大于消耗的电能，则通过电能存储单元13存储多余的电能；若产生的电能小于消耗的电能，则电能存储单元13释放存储的电能至电能消耗单元12，以保证系统输出电能的稳定。
实施例作用与效果
根据本实用新型提供的光伏并网混合储能控制系统，由于包括电能生成流动部以及与电能生成流动部电连接的能耗检测部，电能生成流动部具有产生电能的光伏阵列、消耗电能的电能消耗单元以及存储电能的电能存储单元，能耗检测部用于检测光伏阵列产生的电能是否充足，并在电能充足时将电能中的一部分存储至电能存储单元，在电能不足时将存储电能输送至电能消耗单元，因此，相比于现有技术中，将产生的电能直接利用或存储，本实用新型能够根据实际情况进行灵活调整，从而避免受到光照强度的影响，能够不间断的为负载供电，且能够提供稳定的电能输出，有利于节约能源，能够适用需要稳定电能供应的企业。
在本实施例中，由于电能消耗单元具有直流负载模块以及交流负载模块，直流负载模块通过直流母线与光伏阵列相连接，交流负载模块通过交流母线与直流母线相连接，因此，能够使光伏发电产生的电能同时为直流负载和交流负载供电，能够适用更多的供电情况。
进一步地，由于光伏阵列通过DC/DC转换电路模块与直流母线相连接，因此，能够使光伏发电产生的电能在经过升压或降压后流向直流母线，从而适应不同的直流负载。
进一步地，由于直流母线通过DC/AC转换电路模块与交流母线相连接，因此，能够使经过直流母线的直流电在流向交流母线时转换成交流电，从而适应交流负载。
在本实施例中，由于电能存储单元包括蓄电池和超级电容，蓄电池的输出端和超级电容的输出端均通过双向DC/DC转换电路模块与直流母线相连接，蓄电池的输出端还通过DC/AC转换电路模块与交流母线相连接，因此，当光伏阵列产生的电能充足时，蓄电池和超级电容能够存储多余的电能，而当光伏阵列产生的电能不足时，蓄电池和超级电容释能够放存储的电能至直流母线，用于直流负载的供电，或蓄电池释放存储的电能至交流母线，用于交流负载的供电，从而保证供电的不中断。
在本实施例中，由于电能生成流动部还包括PCS储能变流器，PCS储能变流器的输入端和输出端分别与直流母线、交流母线相连接，因此，能够将流过直流母线的直流电变换为流向交流母线的交流电，或将流过交流母线的交流电变换为流向直流母线的直流电，从而使得直流电和交流电能够相互转换，有利于保证供电的平衡。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种光伏并网混合储能控制系统，其特征在于，包括：
电能生成流动部以及与所述电能生成流动部电连接的能耗检测部，
其中，所述电能生成流动部具有：
光伏阵列，用于产生电能，
电能消耗单元，与所述光伏阵列电连接，用于消耗所述电能或所述电能中的一部分，作为消耗电能，以及
电能存储单元，与所述光伏阵列电连接，用于存储所述电能中的剩余部分，
所述能耗检测部用于检测所述电能是否充足，从而在所述电能充足时将所述剩余部分存储至所述电能存储单元，作为存储电能，并在所述电能不足时将所述存储电能输送至所述电能消耗单元，作为所述消耗电能，
所述电能消耗单元具有直流负载模块以及交流负载模块，
所述直流负载模块通过直流母线与所述光伏阵列相连接，从而将所述光伏阵列产生的所述电能输送至所述直流负载模块，
所述交流负载模块通过交流母线与所述直流母线相连接，从而将流过所述直流母线中的所述电能中的一部分输送至所述交流负载模块，
所述直流母线通过DC/AC转换电路模块与所述交流母线相连接，
所述电能存储单元包括蓄电池和超级电容，
所述蓄电池的输出端和所述超级电容的输出端均通过双向DC/DC转换电路模块与所述直流母线相连接，
所述蓄电池的输出端还通过DC/AC转换电路模块与所述交流母线相连接。
2.根据权利要求1所述的光伏并网混合储能控制系统，其特征在于：
其中，所述光伏阵列通过DC/DC转换电路模块与所述直流母线相连接。
3.根据权利要求1所述的光伏并网混合储能控制系统，其特征在于：
其中，当所述光伏阵列产生的所述电能充足时，所述蓄电池和所述超级电容均用于存储所述剩余电能，
当所述光伏阵列产生的所述电能不足时，所述蓄电池和所述超级电容将所述存储电能输送至所述直流母线，作为直流补充电能，
或所述蓄电池释放所述存储电能至所述交流母线，作为交流补充电能。
4.根据权利要求1所述的光伏并网混合储能控制系统，其特征在于：
其中，所述电能生成流动部还包括PCS储能变流器，
所述PCS储能变流器的输入端和输出端分别与所述直流母线、所述交流母线相连接，用于将流过所述直流母线的直流电变换为流向所述交流母线的交流电，或将流过所述交流母线的交流电变换为流向所述直流母线的直流电。
5.根据权利要求4所述的光伏并网混合储能控制系统，其特征在于：
其中，所述能耗检测部具有控制电路模块，所述控制电路模块与所述PCS储能变流器相连接，用于控制所述PCS储能变流器变换所述电能。
6.根据权利要求5所述的光伏并网混合储能控制系统，其特征在于：
其中，所述控制电路模块还连接有驱动电路模块，该驱动电路模块用于驱动所述电能的流动。
7.根据权利要求1所述的光伏并网混合储能控制系统，其特征在于：
其中，所述能耗检测部还具有采样检测电路模块，该采样检测电路模块与所述光伏阵列、所述电能消耗单元以及所述电能存储单元相连接，用于检测所述电能是否充足。
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TWI755107B (zh) * 2020-10-22 2022-02-11 澳芯國際有限公司 儲能系統

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