CN216146103U - 光伏电站的储能系统以及光伏电站 - Google Patents
光伏电站的储能系统以及光伏电站 Download PDFInfo
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Abstract
本申请涉及一种光伏电站的储能系统以及光伏电站,通过储能系统的储能控制器,可以将光伏组件的电能分别输送至逆变器和第一储能模块,那么,当光伏组件输出的功率超过逆变器的最大允许功率时,可以将超过的部分功率转变为电能储存至第一储能模块,减少资源的浪费,提升资源的利用率。当光伏组件输出的功率小于逆变器的最大允许功率时,第一储能模块释放电能,对光伏组件输出的功率进行补充,弥补光伏发电的不足。
Description
技术领域
本申请涉及光伏发电技术领域,特别是涉及一种光伏电站的储能系统以及光伏电站。
背景技术
光伏电站,是指一种利用太阳光能、采用特殊材料诸如晶硅板、逆变器等电子元件组成的发电体系,与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。
在传统技术中,光伏电站容配比较低,由于灰尘、线损、温度损耗等原因,光伏组件发出的功率基本上不超过逆变器最大允许功率。但是,随着光伏发电技术的发展,光伏电站的高容配比已经是行业发展趋势。针对高容配比的光伏电站,存在资源浪费的技术问题。
实用新型内容
基于此,有必要提供一种光伏电站的储能系统以及光伏电站,以提升太阳能资源的利用率,减少资源浪费。
一种光伏电站的储能系统,包括:
光伏组件;
储能控制器,具有输入端和输出端,所述储能控制器的输入端与所述光伏组件的输出端电连接;
逆变器,具有DC输入端和AC输出端,所述DC输入端与所述储能控制器的输出端电连接,所述AC输出端连接电网;
第一储能模块,与所述储能控制器的输出端电连接。
在其中一个实施例中,所述储能系统还包括第二储能模块、储能变流器;
所述逆变器的AC输出端与所述储能变流器电连接,所述储能变流器与所述第二储能模块电连接。
本实施例中,逆变器的AC输出端同时连接电网和储能变流器,储能变流器与所述第二储能模块电连接。当电网限电,即逆变器输出的功率超过电网需求时,可以将超出部分通过第二储能模块进行存储。当逆变器输出的功率不能电网需求时,可以利用第二储能模块的储能对逆变器的输出功率进行补充,提升光伏电站供电的稳定性。
在其中一个实施例中,所述储能系统还包括电压调节模块,所述电压调节模块的输入端与所述储能控制器的输出端电连接,所述电压调节模块的输出端与所述第一储能模块电连接。
本实施例中,通过电压调节模块对储能控制器的输出端输出的电压进行调节,使得电压调节模块的输出端输出的电压在第一储能模块的充电电压范围内,不仅可以确保第一储能模块的正常充电,也可以确保第一储能模块充电的安全性。
在其中一个实施例中,所述第一储能模块包括多个储能单元,各所述储能单元的输入端分别与所述电压调节模块的输出端电连接。
在其中一个实施例中,所述电压调节模块的数量为多个,所述第一储能模块包括多个储能单元,所述储能单元的数量与所述电压调节模块的数量相等,所述电压调节模块的输出端与对应的储能单元电连接。
在其中一个实施例中,所述光伏组件的输出功率大于所述逆变器的最大允许功率,所述储能控制器向第一储能模块发送第一控制信号,所述第一储能模块收到所述第一控制信号后打开储能开关进行储能。
在其中一个实施例中,所述光伏组件的输出功率小于所述逆变器的最大允许功率,所述储能控制器向第一储能模块发送第二控制信号,所述第一储能模块收到所述第二控制信号后打开输电开关进行输出电能。
在其中一个实施例中,所述储能系统还包括跟踪器,所述光伏组件通过所述跟踪器与所述逆变器连接。
在其中一个实施例中,所述第一储能模块采用锂电池。
一种光伏电站,包括上述的储能系统。
上述光伏电站的储能系统以及光伏电站,通过储能系统的储能控制器,可以将光伏组件的电能分别输送至逆变器和第一储能模块,那么,当光伏组件输出的功率超过逆变器的最大允许功率时,可以将超过的部分功率转变为电能储存至第一储能模块,减少资源的浪费,提升资源的利用率。当光伏组件输出的功率小于逆变器的最大允许功率时,第一储能模块释放电能,对光伏组件输出的功率进行补充,弥补光伏发电的不足。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案,下面将对实施例或传统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申请的一些实施例,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1a至图1b为一实施例的光伏电站的储能系统的示意图;
图2为一实施例的光伏电站的储能系统的示意图;
图3a为一实施例的光伏电站的储能系统的示意图;
图3b为一实施例的光伏电站的储能系统的示意图;
图4为一实施例的光伏电站的储能系统的示意图。
具体实施方式
为了便于理解本申请,下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是,本申请可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请。
可以理解,本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件,但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说,在不脱离本申请的范围的情况下,可以将第一电阻称为第二电阻,且类似地,可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻,但其不是同一电阻。
可以理解,以下实施例中的“连接”,如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递,则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
在此使用时,单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式,除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是,术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在,但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时,在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
在相关技术中,在平价上网时代,对光伏电站的成本造价控制越来越严,为了降低成本,光伏电站的容配比趋势越来越高,造成设备限电,本申请通过在光伏电站配置储能系统,解决限电问题,从而提高光伏电站有效利用小时数,降低度电成本,增强供电稳定性。
光伏组件容量与逆变器的容配比基本在1.0至1.2之间,根据区域辐照情况进行调整容配比。光伏组件利用光电效应输出直流电,通过逆变器转化为交流电,然后升压后连接电网。在平价上网时代之前,一是光伏电站容配比较低,二是灰尘、线损、温度损耗等原因,光伏组件的输出功率基本上不超过逆变器最大允许功率,在逆变器侧很少发生限电情况。
然而,随着平价上网时代到来,设计规范对容配比也放开要求,光伏电站高容配比是行业发展趋势,容配比甚至达到1.8,组件输出功率远大于逆变器最大允许功率,因此存在逆变器限电的情况,这不仅造成资源的浪费,还会影响度电成本。
基于此,本申请通过为光伏电站配置储能系统,通过储能系统的灵活充放电特性,能够有效解决设备限电情况,提高光伏电站的功率输出可控性。具体地,本申请提供一种光伏电站的储能系统,包括光伏组件、储能控制器、逆变器和第一储能模块。其中,储能控制器具有输入端和输出端,储能控制器的输入端与光伏组件的输出端电连接。逆变器具有DC输入端和AC输出端。逆变器的DC输入端与储能控制器的输出端电连接,逆变器的AC输出端连接电网。第一储能模块,与储能控制器的输出端电连接。通过储能系统的储能控制器,可以将光伏组件的电能分别输送至逆变器和第一储能模块,那么,当光伏组件输出的功率超过逆变器的最大允许功率时,可以将超过的部分功率转变为电能储存至第一储能模块。当光伏组件输出的功率小于逆变器的最大允许功率时,第一储能模块释放电能,对光伏组件输出的功率进行补充,弥补光伏发电的不足。
在一个实施例中,本申请提供一种光伏电站的储能系统,如图1a所示,储能系统100包括:光伏组件110、储能控制器120、逆变器130和第一储能模块140。其中,储能控制器120具有输入端和输出端,储能控制器120的输入端与光伏组件110的输出端电连接。逆变器130具有DC输入端和AC输出端,逆变器130的DC输入端与储能控制器120的输出端电连接,第一储能模块140与储能控制器140的输出端电连接。逆变器130的AC输出端连接电网150。
具体地,光伏组件110的输出端电与储能控制器120的输入端电连接,储能控制器120的输出端与逆变器130的DC输入端电连接,逆变器130的DC输入端同时与光伏组件110的输出端、第一储能模块140的输入端电连接。逆变器130的AC输出端连接电网。储能控制器120用于根据光伏组件110的输出功率对光伏组件110输出的电能进行管理。
在一些实施方式中,将光伏组件110的输出功率记为Parray;逆变器最大允许输入功率PN。
当Parray≤PN时,即光伏组件的输出功率能够全部输入到逆变器,不存在限发。
当Parray>PN时,光伏组件的输出功率部分输入到逆变器,超出逆变器最大允许输入功率的部分输入到第一储能模块,即逆变器存在限发。
超出逆变器最大允许输入功率的部分功率通过被第一储能模块加以利用,且第一储能模块吸收的功率记为Pb。即:
Pb=Parray-PN
本实施例中,通过储能系统的储能控制器,可以将光伏组件的电能分别输送至逆变器和第一储能模块,那么,当光伏组件输出的功率超过逆变器的最大允许功率时,可以将超过的部分功率转变为电能储存至第一储能模块,减少资源的浪费,提升资源的利用率。当光伏组件输出的功率小于逆变器的最大允许功率时,第一储能模块释放电能,对光伏组件输出的功率进行补充,弥补光伏发电的不足。
在一个实施例中,如图1b所示,储能控制器120可以集成在逆变器130中,储能控制器120即判断模块,判断模块用于判断光伏组件输出的功率与逆变器最大允许输入功率的大小。光伏组件110的输出端以第一储能模块140的输入端与逆变器130中的判断模块电连接。同样的,将光伏组件110的输出功率记为Parray;逆变器最大允许输入功率PN。当Parray≤PN时,即光伏组件的输出功率能够全部输入到逆变器,不存在限发。当Parray>PN时,光伏组件的输出功率部分输入到逆变器,超出逆变器最大允许输入功率的部分输入到第一储能模块,即逆变器存在限发。
在一个实施例中,如图2所示,储能系统还包括第二储能模块210、储能变流器220;其中,逆变器的AC输出端与储能变流器220电连接,储能变流器220与第二储能模块210电连接。
其中,储能变流器220(PCS,Power Conversion System)可控制蓄电池的充电和放电过程,进行交直流的变换,在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。PCS由DC/AC双向变流器、控制单元等构成。PCS具有PCS控制器,PCS控制器可以获取第二储能模块的状态信息,可实现对第二储能模块执行保护性充放电,确保第二储能模块运行安全。具体地,逆变器130的AC输出端同时连接电网和储能变流器220,储能变流器220与第二储能模块210电连接。当电网限电,即逆变器130输出的功率超过电网需求时,可以将超出部分通过第二储能模块210进行存储。当逆变器130输出的功率不能电网需求时,可以利用第二储能模块210的储能对逆变器130的输出功率进行补充,提升光伏电站供电的稳定性。需要说明的是,逆变器的AC输出端可以与储能变流器220直接电连接,也可以间接电连接,比如,逆变器的AC输出端与储能变流器220之间存在其他模块,可以通过其他模块AC输出端与储能变流器220电连接。
在一个实施例中,如图3a所示,储能系统还包括电压调节模块310,电压调节模块310的输入端与储能控制器120的输出端电连接,电压调节模块310的输出端与第一储能模块140电连接。
具体地,储能控制器120的输出端与逆变器130的DC输入端电连接,逆变器130的DC输入端与电压调节模块310的输入端电连接,电压调节模块310的输出端与第一储能模块140电连接。本实施例中,通过电压调节模块310对储能控制器120的输出端输出的电压进行调节,使得电压调节模块310的输出端输出的电压在第一储能模块140的充电电压范围内,不仅可以确保第一储能模块140的正常充电,也可以确保第一储能模块140充电的安全性。
在一些实施方式中,如图3b所示,第一储能模块140采用锂电池,电压调节模块具有DC输入端和DC输出端,逆变器具有DC输入端和AC输出端。光伏组件的输出端与逆变器的DC输入端电连接,逆变器的DC输入端与电压调节模块的DC输入端电连接,电压调节模块的DC输出端与锂电池电连接。
在一个实施例中,第一储能模块包括多个储能单元,各储能单元的输入端分别与电压调节模块的输出端电连接。
具体地,将多个储能单元分别与电压调节模块的输出端电连接。电压调节模块的数量可以是一个,从而降低投入成本。第一储能模块包括多个储能单元,可以将超过逆变器最大允许功率的部分功率存储至多个储能单元中。
在一些实施方式中,由于太阳光在不同的时间点具有不同的特点,因此在不同时间点,光伏组件的输出功率Parray是变化的。可以通过仿真软件PVsyst(光伏系统仿真模拟软件)进行仿真建模,在PVsyst输出的数据是以小时为单位的,系统仿真时间为一年,则Parray共有8760个点,Parray最大值与PN的差即为需要配置的储能功率,为了确保第一储能模块的稳定运行,并充分存储太阳能,则第一储能模块的储能功率PE0=Max{Pb(k)}。其中,k为1至8760之间的整数。
进一步地,由于光伏发电具有周期性特点,光伏系统只在白天一定的辐照调下发电,晚上不发电,一天一个周期循环。在高容配比光伏电站配置储能系统时,白天储能吸收多余的电能,在执行调度计划放出或晚上放出,通常一天内都释放出去,因此,配置储能时,只要考虑一天内光伏电站最大限发量,即需要的储能容量。
一天内储能吸收的电能Ed=(Pb1+Pb2+……)*t,t为1小时;
则需要储能容量为W=Max{Ed(k)},k为1至8760之间的整数。
考虑到能量剩余水平限制,获取储能系统所应具备的容量,亦即储能系统额定容量值为:ES0=W/(Cup-Clow)。其中,Cup、Clow分别为储能系统运行中的能量剩余水平的上下限约束,在理想状态写,Cup=1、Clow=0。考虑到实际情况,Cup、Clow在[0,1]取值。
在一个实施例中,如图4所示,电压调节模块310的数量为多个,第一储能模块包括多个储能单元410,储能单元的数量与电压调节模块的数量相等,电压调节模块310的输出端与对应的储能单元410电连接。
在一个实施例中,光伏组件的输出功率大于逆变器的最大允许功率,储能控制器向第一储能模块发送第一控制信号,所述第一储能模块收到所述第一控制信号后打开储能开关进行储能,具体地,可以将超过的部分功率转变为电能储存至第一储能模块,第一储能模块储能。
在一个实施例中,光伏组件的输出功率小于逆变器的最大允许功率,储能控制器向第一储能模块发送第二控制信号,所述第一储能模块收到所述第二控制信号后打开输电开关进行输出电能,第一储能模块输出电能对光伏组件输出的功率进行补充,弥补光伏发电的不足,增强供电稳定性。
在一个实施例中,储能系统还包括跟踪器,光伏组件通过跟踪器与逆变器连接。其中,跟踪器用于根据太阳能电池板特性有效跟踪最大功率点。
在一个实施例中,第一储能模块采用锂电池。
在一个实施例中,本申请提供一种光伏电站,包括上述实施例中的储能系统。
在本说明书的描述中,参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种光伏电站的储能系统,其特征在于,包括:
光伏组件;
储能控制器,具有输入端和输出端,所述储能控制器的输入端与所述光伏组件的输出端电连接;
逆变器,具有DC输入端和AC输出端,所述DC输入端与所述储能控制器的输出端电连接,所述AC输出端连接电网;
第一储能模块,与所述储能控制器的输出端电连接,
储能系统还包括电压调节模块,所述电压调节模块的输入端与所述储能控制器的输出端电连接,所述电压调节模块的输出端与所述第一储能模块电连接。
2.根据权利要求1所述的储能系统,其特征在于,所述储能系统还包括第二储能模块、储能变流器;
所述逆变器的AC输出端与所述储能变流器电连接,所述储能变流器与所述第二储能模块电连接。
3.根据权利要求1所述的储能系统,其特征在于,所述第一储能模块包括多个储能单元,各所述储能单元的输入端分别与所述电压调节模块的输出端电连接。
4.根据权利要求1所述的储能系统,其特征在于,所述电压调节模块的数量为多个,所述第一储能模块包括多个储能单元,所述储能单元的数量与所述电压调节模块的数量相等,所述电压调节模块的输出端与对应的储能单元电连接。
5.根据权利要求1所述的储能系统,其特征在于,所述光伏组件的输出功率大于所述逆变器的最大允许功率,所述储能控制器向第一储能模块发送第一控制信号,所述第一储能模块收到所述第一控制信号后打开储能开关进行储能。
6.根据权利要求1所述的储能系统,其特征在于,所述光伏组件的输出功率小于所述逆变器的最大允许功率,所述储能控制器向第一储能模块发送第二控制信号,所述第一储能模块收到所述第二控制信号后打开输电开关进行输出电能。
7.根据权利要求1所述的储能系统,其特征在于,所述储能系统还包括跟踪器,所述光伏组件通过所述跟踪器与所述逆变器连接。
8.根据权利要求1所述的储能系统,其特征在于,所述第一储能模块采用锂电池。
9.一种光伏电站,其特征在于,包括权利要求1至8中任一项所述的储能系统。
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CN202121280553.9U CN216146103U (zh) | 2021-06-08 | 2021-06-08 | 光伏电站的储能系统以及光伏电站 |
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CN202121280553.9U Active CN216146103U (zh) | 2021-06-08 | 2021-06-08 | 光伏电站的储能系统以及光伏电站 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115882516A (zh) * | 2023-03-08 | 2023-03-31 | 杭州欣美成套电器制造有限公司 | 高效光伏充电控制的光伏并网控制装置及方法 |
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2021
- 2021-06-08 CN CN202121280553.9U patent/CN216146103U/zh active Active
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