CN211183437U - 光伏储能型抽蓄电站备用电源系统 - Google Patents
光伏储能型抽蓄电站备用电源系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及发电技术领域,尤其涉及光伏储能型抽蓄电站备用电源系统,所述系统包括:光伏储能系统,用于作为抽蓄电站的备用电源;控制系统,用于针对抽蓄电站和电网的工作状态,控制光伏储能系统为抽蓄电站供电;所述光伏储能系统通过开关分别与电网和抽蓄电站相连;所述控制系统的输入端分别与电网和抽蓄电站相连,输出端与光伏储能系统相连。所述系统不但易于控制、启动可靠,而且清洁无污染。
Description
技术领域
本实用新型涉及发电技术领域,尤其涉及光伏储能型抽蓄电站备用电源系统。
背景技术
抽水蓄能电站在电力系统中担负着削峰填谷、调频、调相、事故备用和黑启动等任务,对电网安全、经济、稳定具有十分重要的作用。目前国内大部分抽水蓄能电站均采用柴油发电机组作为厂用电事故备用电源。但是柴油发电机组作为备用电源存在很多问题,比如:柴油发电机是非在线式供电,响应时间较长;存在启动不成功的风险;存在环境污染与后期维护成本较高等问题。因此,为了提高国网新源公司抽水蓄能电站厂用电的可靠性和稳定性,需要补充安全可靠、性能优越、维护成本低的备用电源来保证厂用电系统的稳定运行。
目前,国内已投运抽水蓄能电站基本均采用柴油发电机组作为厂用电事故应急电源,但是柴油发电机组作为应急电源存在以下问题:1)非在线式供电;2)存在启动不成功的风险;3)存在环境污染。4)后期维护成本较高。
实用新型内容
本实用新型提供的光伏储能型抽蓄电站备用电源系统,针对上述现有技术中的问题,不但易于控制、启动可靠,而且清洁无污染。
本实用新型提供光伏储能型抽蓄电站备用电源系统,包括:
光伏储能系统,用于作为抽蓄电站的备用电源;
控制系统,用于针对抽蓄电站和电网的工作状态,控制光伏储能系统为抽蓄电站供电;
所述光伏储能系统通过开关分别与电网和抽蓄电站相连;
所述控制系统的输入端分别与电网和抽蓄电站相连,输出端与光伏储能系统相连。
进一步地,所述光伏储能系统包括相互并联的储能系统和光伏系统;
所述储能系统包括:依次串联的储能电池,储能侧DC/AC变换器和储能侧滤波调节器;
所述光伏系统包括:依次串联的光伏板、光伏侧DC/DC变换器、光伏侧DC/AC变换器和光伏侧滤波调节器;
所述储能侧滤波调节器的输出端和光伏侧滤波调节器的输出端相互并联后,分别与通过开关分别与电网和抽蓄电站相连。
更进一步地,所述控制系统包括:并离网选择器、并网控制器和离网控制器;所述控制系统的输入端包括:并离网选择器的输入端;
所述并离网选择器,用于实时采集电网和抽蓄电站的并网点的电压和频率判断电网的工作状态:
当电网正常工作时,向并网控制器发送触发信号,向离网控制器发送截止信号,从而使光伏储能系统进入并网模式;
当电网暂态故障时,向并网控制器发送截止信号,向离网控制器发送触发信号,从而使光伏储能系统进入离网模式。
再进一步地,所述控制系统还包括:
黑启动控制器,用于接收抽蓄电站调度室发出的黑启动信号;
当黑启动控制器未接收黑启动信号时,才能启动并离网选择器;
当黑启动控制器接收到黑启动信号后,驱动光伏储能系统进入黑启动模式;
所述控制系统的输入端还包括:黑启动控制器的输入端。
还进一步地,所述并网控制器的输出端分别与储能侧DC/AC变换器和光伏侧DC/DC变换器相连;
所述离网控制器的输出端分别与储能侧DC/AC变换器和光伏侧DC/DC变换器相连;
所述并网控制器和离网控制器的输入端都与并离网选择器的输出端相连。
在本实用新型中,用光伏储能系统作为备用电源,相比与柴油发电机组光伏储能系统以太阳能为一次能源,通过光能转换进行发电,基本为零污染,符合国家清洁绿色发展大方向。另外针对光伏储能系统的控制系统,能够判定抽蓄电站和电网的工作状态后,在对光伏储能系统进行控制。由此,光伏储能系统的可靠性高,并且易于控制。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例,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他的附图。
图1为本实用新型实施例中系统的结构示意图;
图2为本实用新型实施例的工作流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示,本实用新型提供的光伏储能型抽蓄电站备用电源系统,包括:
光伏储能系统1,用于作为抽蓄电站的备用电源;
控制系统,用于针对抽蓄电站和电网的工作状态,控制光伏储能系统1为抽蓄电站供电;
所述光伏储能系统1通过开关分别与电网20和抽蓄电站相连;
所述控制系统的输入端分别与电网20和抽蓄电站相连,输出端与光伏储能系统1相连。
所述光伏储能系统1包括相互并联的储能系统和光伏系统;
所述储能系统包括:依次串联的储能电池11,储能侧DC/AC变换器12和储能侧滤波调节器16;
所述光伏系统包括:依次串联的光伏板13、光伏侧DC/DC变换器14、光伏侧DC/AC变换器15和光伏侧滤波调节器26;
所述储能侧滤波调节器16的输出端和光伏侧滤波调节器26的输出端相互并联后,分别与通过开关分别与电网20和抽蓄电站相连。光伏侧DC/AC变换器15将直流电逆变为交流电。储能侧滤波调节器16和光伏侧滤波调节器26都是用于对输入交流电流滤波。
在本实施例中,光伏侧DC/DC变换器14用于将直流电电压升高,又被称为升压变换器BOOST。
所述控制系统包括:并离网选择器2、并网控制器4和离网控制器5;所述控制系统的输入端包括:并离网选择器2的输入端;
所述并离网选择器2,用于实时采集电网20和抽蓄电站的并网点的电压Ua、Ub、Uc和频率f判断电网20的工作状态:
当电网20正常工作时,向并网控制器4发送触发信号,向离网控制器5发送截止信号,从而使光伏储能系统1进入并网模式;
当电网20暂态故障时,向并网控制器4发送截止信号,向离网控制器5发送触发信号,从而使光伏储能系统1进入离网模式。
所述控制系统还包括:
黑启动控制器6,用于接收抽蓄电站调度室3发出的黑启动信号;
当黑启动控制器6未接收黑启动信号时,才能启动并离网选择器2;
当黑启动控制器6接收到黑启动信号后,驱动光伏储能系统1进入黑启动模式;
所述控制系统的输入端还包括:黑启动控制器6的输入端。
所述并网控制器4的输出端分别与储能侧DC/AC变换器12和光伏侧DC/DC变换器14相连;
所述离网控制器5的输出端分别与储能侧DC/AC变换器12和光伏侧DC/DC变换器14相连;
所述并网控制器4和离网控制器5的输入端都与并离网选择器2的输出端相连。
在本实施例中,电网20与光伏储能系统1之间连接有变压器17、变压器18和电抗器19。变压器18的两侧各设置有一个开关。变压器17为0.4/10.5KV升压变压器,变压器18为15.75/10.5KV降压变压器。变压器17和变压器18之间为抽蓄电站的接入点,所述接入点的两侧分别作为并网点取电压和频率送至并离网选择器2。变压器17与接入点之间也设置有一个开关。储能系统和光伏系统中分别也设置有一个开关。
在本实施例中,为方便举例,抽蓄电站由四组并联负载表示。负载包括:重要负载7、重要负载8、重要负载9和重要负载10。每个重要负载都分别串联一个开关和一个变压器(如图1中变压器21至24)。变压器21至24为10.5/0.4KV降压变压器。
本实用新型所述的备用电源系统的有益效果在于:
1.在线式供电:并网与离网供电模式间可实现无缝切换,从厂用电出现故障到光伏储能系统开始离网供电之间无中断时间;
2.可靠性高:当厂用电系统出现故障时,重要负荷可立刻切换至光伏储能系统供电,控制灵活可靠;在厂用电正常运行时,光伏储能系统亦可为电站办公及生活供电,降低生产成本,提高电站综合转换效率;
3.清洁无污染:光伏储能系统以太阳能为一次能源,通过光能转换进行发电,基本为零污染,符合国家清洁绿色发展大方向;
4.后期维护成本低:可以实现无人值守,定期维护工作量小。
所述备用电源系统的控制方法如下:
如图2所示,针对光伏储能系统1,设置有九种工作模式:
工作模式一:光伏侧DC/DC变换器14采用MPPT控制方式,储能侧DC/AC变换器12采用PQ控制方式,储能系统的输出功率为光伏系统的发电功率,光伏系统的多余电量输送至电网(20);
工作模式二:光伏侧DC/DC变换器14采用MPPT控制方式,储能侧DC/AC变换器12采用PQ控制方式,储能系统的输出功率为抽蓄电站的负载功率,光伏系统的多余电量输出至储能系统;
其中,多余电量是指光伏系统发出的功率提供负载功率后还剩下的多余功率;
工作模式三:光伏侧DC/DC变换器14采用MPPT控制方式,储能侧DC/AC变换器12采用PQ控制方式,储能系统的输出功率为抽蓄电站的负载功率,储能系统与光伏系统共同为抽蓄电站供电;
工作模式四:光伏侧DC/DC变换器14采用MPPT控制方式,储能侧DC/AC变换器12采用PQ控制方式,储能系统的输出功率为光伏系统的发电功率,光伏系统与电网(20)共同为抽蓄电站供电;
工作模式五:光伏侧DC/DC变换器14采用NON-MPPT控制方式,储能侧DC/AC变换器12采用VF控制方式;
工作模式六:光伏侧DC/DC变换器14采用MPPT控制方式,储能侧DC/AC变换器12采用VF控制方式,光伏系统的多余电量输出至储能系统;
工作模式七:光伏侧DC/DC变换器14采用MPPT控制方式,储能侧DC/AC变换器12采用VF控制方式,储能系统与光伏系统共同为抽蓄电站供电;
工作模式八:光伏侧DC/DC变换器14采用MPPT控制方式,储能侧DC/AC变换器12采用VF控制方式,切除抽水蓄能电站的Ⅲ类负荷,使得功率平衡;
其中,Ⅰ类负荷是指短时停电也可能造成设备损坏,危及人身安全、导致主机停运的负荷,如调速器、球阀油泵电源等;Ⅱ类负荷指的是允许短时停电,恢复供电后,不至于造成生产紊乱的厂用负荷;
工作模式九:断开光伏系统,储能侧DC/AC变换器12采用VF控制方式,由储能系统为抽蓄电站供电。
其中,MPPT控制方式指的是最大功率点跟踪控制,它能够实现光伏系统的最大功率输出;PQ控制方式指的是恒功率控制,它能够实现储能系统的恒定有功功率和无功功率输出;NON-MPPT控制指的是非最大功率跟踪控制,当负荷功率小于光伏能够发出的最大功率时,它能够实现光伏系统根据负荷大小来发出功率;VF控制指的是恒压恒频控制,它能够实现储能系统为并网点提供稳定的电压与频率。
步骤1、判断黑启动控制器6是否接收到黑启动信号;
步骤1.1、若黑启动控制器6未接收到黑启动信号,则并离网选择器2实时采集电网20和抽蓄电站的并网点的电压和频率判断电网20的工作状态;
步骤1.2、若黑启动控制器6接收到黑启动信号,则先断开抽蓄电站的所有用电的负荷负载,判断储能电池11电荷状态SOC是否大于预设黑启动值(70%);若储能电池11SOC大于70%,则进入工作模式九;
步骤1.3、若储能电池11SOC小于等于70%,则光伏侧DC/DC变换器14采用MPPT控制方式,储能侧DC/AC变换器12采用VF控制方式,光伏系统的多余电量输出至储能系统,直至储能电池11大于70%。
步骤2、若电网20正常工作,则并离网选择器2向并网控制器4发送触发信号,向离网控制器5发送截止信号,使光伏储能系统1进入并网模式;
步骤2.1、当光伏系统发电功率Ppv大于抽蓄电站负载功率Pload时,且储能电池11电荷状态SOC大于等于上限值(80%)时,则进入工作模式一;
步骤2.2、当光伏系统发电功率Ppv大于抽蓄电站负载功率Pload时,且储能电池11电荷状态SOC小于80%时,则进入工作模式二;
步骤2.3、当光伏系统发电功率Ppv小于抽蓄电站负载功率Pload时,且储能电池11电荷状态SOC大于预设值(20%)时,则进入工作模式三;
步骤2.4、当光伏系统发电功率Ppv小于抽蓄电站负载功率Pload时,且储能电池11电荷状态SOC小于等于20%时,则进入工作模式四。
步骤3、若电网20暂态故障,则并离网选择器2向并网控制器4发送截止信号,向离网控制器5发送触发信号,使光伏储能系统1进入离网模式;
步骤3.1、当光伏系统发电功率Ppv大于抽蓄电站负载功率Pload时,且储能电池11电荷状态SOC大于等于80%时,则进入工作模式五;
步骤3.2、当光伏系统发电功率Ppv大于抽蓄电站负载功率Pload时,且储能电池11电荷状态SOC小于80%时,则进入工作模式六;
步骤3.3、当光伏系统发电功率Ppv小于抽蓄电站负载功率Pload时,且储能电池11电荷状态SOC大于20%时,则进入工作模式七;
步骤3.4、当光伏系统发电功率Ppv小于抽蓄电站负载功率Pload时,且储能电池11电荷状态SOC小于等于20%时,则进入工作模式八。
本用于储能系统作为抽蓄电站备用电源的控制方法的有益效果是:对抽蓄电站厂用电的特点与需求,有针对性的提出了光伏储能系统的控制方法。实现了并离网的无缝切换,从厂用电出现故障到光伏储能系统开始离网供电之间无中断时间;考虑到了光伏发电的间歇性、随机性、波动性给机组黑启动带来的影响,故在进行机组黑启动时,将光伏系统切除。
应该明白,公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好,应该理解,过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素,并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
在上述的详细描述中,各种特征一起组合在单个的实施方案中,以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图,即,所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反,如所附的权利要求书所反映的那样,本实用新型处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此,所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中,其中每项权利要求独自作为本实用新型单独的优选实施方案。
为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本实用新型,上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说;这些实施例的各种修改方式都是显而易见的,并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此,本公开并不限于本文给出的实施例,而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然,为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的,但是本领域普通技术人员应该认识到,各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此,本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外,就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”,该词的涵盖方式类似于术语“包括”,就如同“包括,”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外,使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
以上所述的具体实施方式,对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已,并不用于限定本实用新型的保护范围,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 (5)
1.一种光伏储能型抽蓄电站备用电源系统,其特征在于,包括:
光伏储能系统(1),用于作为抽蓄电站的备用电源;
控制系统,用于针对抽蓄电站和电网的工作状态,控制光伏储能系统(1)为抽蓄电站供电;
所述光伏储能系统(1)通过开关分别与电网(20)和抽蓄电站相连;
所述控制系统的输入端分别与电网(20)和抽蓄电站相连,输出端与光伏储能系统(1)相连。
2.根据权利要求1所述的光伏储能型抽蓄电站备用电源系统,其特征在于,所述光伏储能系统(1)包括相互并联的储能系统和光伏系统;
所述储能系统包括:依次串联的储能电池(11),储能侧DC/AC变换器(12)和储能侧滤波调节器(16);
所述光伏系统包括:依次串联的光伏板(13)、光伏侧DC/DC变换器(14)、光伏侧DC/AC变换器(15)和光伏侧滤波调节器(26);
所述储能侧滤波调节器(16)的输出端和光伏侧滤波调节器(26)的输出端相互并联后,分别与通过开关分别与电网(20)和抽蓄电站相连。
3.根据权利要求2所述的光伏储能型抽蓄电站备用电源系统,其特征在于,所述控制系统包括:并离网选择器(2)、并网控制器(4)和离网控制器(5);所述控制系统的输入端包括:并离网选择器(2)的输入端;
所述并离网选择器(2),用于实时采集电网(20)和抽蓄电站的并网点的电压和频率判断电网(20)的工作状态:
当电网(20)正常工作时,向并网控制器(4)发送触发信号,向离网控制器(5)发送截止信号,从而使光伏储能系统(1)进入并网模式;
当电网(20)暂态故障时,向并网控制器(4)发送截止信号,向离网控制器(5)发送触发信号,从而使光伏储能系统(1)进入离网模式。
4.根据权利要求3所述的光伏储能型抽蓄电站备用电源系统,其特征在于,所述控制系统还包括:
黑启动控制器(6),用于接收抽蓄电站调度室(3)发出的黑启动信号;
当黑启动控制器(6)未接收黑启动信号时,才能启动并离网选择器(2);
当黑启动控制器(6)接收到黑启动信号后,驱动光伏储能系统(1)进入黑启动模式;
所述控制系统的输入端还包括:黑启动控制器(6)的输入端。
5.根据权利要求4所述的光伏储能型抽蓄电站备用电源系统,其特征在于,所述并网控制器(4)的输出端分别与储能侧DC/AC变换器(12)和光伏侧DC/DC变换器(14)相连;
所述离网控制器(5)的输出端分别与储能侧DC/AC变换器(12)和光伏侧DC/DC变换器(14)相连;
所述并网控制器(4)和离网控制器(5)的输入端都与并离网选择器(2)的输出端相连。
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GR01 | Patent grant | ||
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