CN218124376U - 一种高压直流耦合型光伏储能系统 - Google Patents
一种高压直流耦合型光伏储能系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN218124376U CN218124376U CN202221451323.9U CN202221451323U CN218124376U CN 218124376 U CN218124376 U CN 218124376U CN 202221451323 U CN202221451323 U CN 202221451323U CN 218124376 U CN218124376 U CN 218124376U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- energy storage
- photovoltaic
- load
- module
- storage system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 title claims abstract description 125
- 230000008878 coupling Effects 0.000 title claims abstract description 28
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 25
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 8
- 238000010248 power generation Methods 0.000 abstract description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 9
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Abstract
本实用新型公开了一种高压直流耦合型光伏储能系统，包括光伏供电模块、储能模块、负载模块和电网，所述光伏供电模块和所述储能模块均与电网连接，还包括用于控制光伏储能系统充放电方式的调控模块，所述调控模块包括开关群组控制机构或EMS控制机构，所述开关群组控制机构包括若干个调控开关。本实用新型中的电池系统能接受其他临近的光伏发电单元或电站的多余电力为其充电，从而具备大电站内部电力调配的功能；高压直流耦合型光伏储能系统具备光伏发电单元和电网系统充电功能；对于充放电量较大的制造企业，高压直流储能系统可以做到负载电能的充放，提高了系统整体运转效率，继而提高了系统的储能与供电效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及新能源技术领域，具体涉及一种高压直流耦合型光伏储能系统。
背景技术
由于光伏输出功率具有很强的波动性、随机性，光伏电力的不稳定性严重制约了光伏电力的接入和输送。储能技术可以实现削峰填谷、负荷跟踪、调频调压、电能质量治理等功能。光伏储能系统还可以在光伏电站遇到弃光限制发电时将多余电能存入储能电池内，光伏发电量低于限幅值或晚上用电高峰时通过储能逆变器将电池内电能送入电网，储能系统的主要模式有配置在电源直流侧的储能系统、配置在电源交流侧的储能系统和配置在负荷侧储能系统等。
中国专利CN104467017A，公开日2015年3月25日，一种基于高频磁耦合的多端口光伏储能混合发电系统，包括光伏发电单元、蓄电池储能单元、功率变换单元和控制单元；所述光伏发电单元和蓄电池储能单元分别与功率变换单元并联，控制单元完成所述系统的能量调度管理。采用多个光伏阵列串联结构，后级接有Boost升压电路，通过高频变压器进行电气隔离。其存在系统运作效率低，制造成本较高的问题，而配置在电源直流侧的储能系统模式具有系统效率高，制造成本低，输出电能质量好，输出波动小等优点。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：目前的光伏储能混合发电系统存在系统运转效率低导致储能、供电效率较低的技术问题。提出了一种能够提高系统运转效率，从而提高系统的储能、供电效率的高压直流耦合型光伏储能系统。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案为：一种高压直流耦合型光伏储能系统，包括光伏供电模块、储能模块、负载模块和电网，所述光伏供电模块和所述储能模块均与电网连接，还包括用于控制光伏储能系统充放电方式的调控模块，所述调控模块包括开关群组控制机构或EMS控制机构，所述开关群组控制机构包括若干个调控开关。其中EMS为能量管理系统。
作为优选，负载模块包括交流负载和直流负载，所述光伏供电模块包括光伏阵列，所述光伏阵列依次通过MPPT控制器和光伏逆变器与交流负载连接，所述储能模块包括储能电池，所述储能电池依次通过双向DC/DC转换器和PCS与交流负载连接，所述电网通过变压器与交流负载连接。其中PCS为储能变流器。
作为优选，所述开关群组控制机构包括调控开关S1、调控开关S2、调控开关S3和调控开关S4，所述MPPT控制器的输出侧通过调控开关S1与双向DC/DC转换器连接，所述MPPT控制器的输出端通过调控开关S4与直流负载连接，所述双向DC/DC转换器通过调控开关S2与PCS连接，所述PCS的直流输入侧通过调控开关S3与直流负载连接。
调控开关S2设置在双向DC/DC转换器和PCS之间，调控开关S1的一端与MPPT控制器的输出侧连接，调控开关S1的另一端设置在调控开关S2和双向DC/DC转换器之间，调控开关S3的一端与直流负载连接，调控开关S3的另一端设置在调控开关S2和PCS之间。
作为优选，负载模块包括交流负载和直流负载，所述光伏供电模块包括光伏阵列，所述光伏阵列依次通过MPPT控制器和PCS与交流负载连接，所述储能模块包括储能电池，所述储能电池依次通过双向DC/DC转换器和PCS与交流负载连接，所述电网通过变压器与交流负载连接，所述直流负载分别与MPPT控制器和双向DC/DC转换器连接。光伏阵列可通过MPPT控制器为直流负载供电，储能电池可通过双向DC/DC转换器为直流负载供电。
作为优选，所述EMS控制机构分别与MPPT控制器、PCS、双向DC/DC转换器和直流负载连接。EMS控制机构即能量管理系统通过对MPPT控制器、PCS和双向DC/DC转换器的控制，实现对光伏、储能电池和电网三种供电方式的调控。
作为优选，本系统还包括用于记录储能电池充满次数的储能数据采集模块，所述储能数据采集模块与所述储能电池连接。储能数据采集模块可采用计数器进行记录，在储能电池充满时记录充满时间，并使计算累计值加一，已季或年为周期进行记录总结。当单位周期内储能电池充满次数过多或为0，可能是储能电池线路出现问题或储能电池使用寿命达到极限。
作为优选，本系统还包括用于传输记录信息的通讯模块，所述通讯模块与所述储能数据采集模块连接。通过通讯模块传输储能数据采集模块的记录结果，即每次储能电池充满时间可由储能数据采集模块自行记录在每个记录周期结尾传输，也可以每次均通过通讯模块传输给管理中心，由管理中心进行记录。
本实用新型的实质性效果是：本实用新型中的电池系统能接受其他临近的光伏发电单元或电站的多余电力为其充电，从而具备大电站内部电力调配的功能；高压直流耦合型光伏储能系统具备光伏发电单元和电网系统充电功能；对于充放电量较大的制造企业，高压直流储能系统可以做到负载电能的充放，提高了系统整体运转效率，继而提高了系统的储能与供电效率。
附图说明
图1为本系统实施例一的结构示意图；
图2为本系统实施例二的结构示意图。
其中：1、光伏阵列，2、储能电池，3、电网，4、交流负载，5、直流负载，6、MPPT控制器，7、光伏逆变器，8、PCS，9、储能数据采集模块，10、通讯模块，11、变压器。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步具体说明。
本实施例提供两种模式下的高压直流耦合型光伏储能解决方案；
第一种为市场中已安装好的光伏发电设施，该模式下的高压直流耦合型光伏储能包含光伏阵列1和光伏逆变器7、MPPT控制器6、电池系统、储能双向DC-DC、控制开关S1/S2/S3/S4、储能交直流变流器（PCS8）等组成。形成既可以把光伏、储能联动的高压直流控制系统以及光伏、储能两个系统独立运行，互不干扰的微网系统。
第二种为新开发配对的光伏发电设施以及新开发配对的光伏发电设施配对制造工厂有较大的充放电量规模的情况；该模式下的高压直流耦合型光伏储能包含光伏阵列1、MPPT控制器6、电池系统、双向DC-DC、储能交直流变流器（PCS8）、能量管理系统（EMS）等组成。其中储能交直流变流器（PCS8）具备交流转直流和直流转交流功能；通过EMS控制器可以对此储能交直流变流器（PCS8）进行实时控制；同时，储能电池系统采用灵活可变的积木式成组方式，可以根据后续的负载规模进行拓展，采用此方案也可以兼任能量型储能、梯次退役型动力电池、闲置型储能等；根据生产制造工厂的负载充放电量，以及直流侧负载的电压，通过调整多级的直流转直流的逆变器进行负载端电压调整，从而满足直流侧负载电压和电流的需求。
实施例一：
一种高压直流耦合型光伏储能系统，如图1所示，包括交流负载4和直流负载5，光伏供电模块包括光伏阵列1，光伏阵列1依次通过MPPT控制器6和光伏逆变器7与交流负载4连接，储能模块包括储能电池2，储能电池2依次通过双向DC/DC转换器和PCS8与交流负载4连接，电网3通过变压器11与交流负载4连接。其中PCS8为储能变流器。包括调控开关S1、调控开关S2、调控开关S3和调控开关S4，MPPT控制器6的输出侧通过调控开关S1与双向DC/DC转换器连接，MPPT控制器6的输出端通过调控开关S4与直流负载5连接，双向DC/DC转换器通过调控开关S2与PCS8连接，PCS8的直流输入侧通过调控开关S3与直流负载5连接。还包括用于记录储能电池2充满次数的储能数据采集模块9和用于传输记录信息的通讯模块10。
该模式下直流耦合的工作原理为：
a、当有光源辐照较大些，断开S2、S3，闭合S1、S4，光伏系统运行，通过MPPT控制器6来给交、直流负载供电和储能电池系统充电；
b、在光源辐照较小且用电高峰时，断开S1,闭合S2、S3、S4，由储能电池系统和电网3给交、直流负载供电，储能电池系统可释放电能；
c、当负载较小而蓄电池已充满且有光源时，断开S1、S2,闭合S3、S4，光伏系统向电网3供电及交、直流负载供电；
d、当负载功率大于光伏发电功率且有光源时，断开S1，闭合S2、S3、S4,储能电池系统、电网3和光伏可以同时向交、直流负载供电；
e、晚上用电高峰时，断开S1、S4，闭合S2、S3，储能电池系统、电网3同时向交、直流负载供电，储能系统可进行削峰填谷；
f、当晚上用电低峰时，断开S1、S4，闭合S2、S3，由电网3给储能系统充电，进行削峰填谷；
g、当工厂负载需要放电时，断开S1、S4，闭合S2、S3，由工厂负载对储能电池系统进行充电；当储能系统充满电时，直流负载可直接通过PCS向交流负载或电网3放电。
实施例二：
如图2所示，光伏阵列1依次通过MPPT控制器6和PCS8与交流负载4连接，储能电池2依次通过双向DC/DC转换器和PCS8与交流负载4连接，电网3通过变压器11与交流负载4连接，直流负载5分别与MPPT控制器6和双向DC/DC转换器连接。EMS控制机构分别与MPPT控制器6、PCS8、双向DC/DC转换器和直流负载5连接。
该模式下直流耦合的工作原理：
a、当光源辐照较大且负荷较小时，MPPT控制器6对直流负载供电；EMS调节储能双向DC-DC和PCS8分别对电池系统充电和交流负载及电网3供电；
b、在光源辐照较小且用电高峰时，EMS调整PCS8,由储能电池系统和电网3给负载供电，储能电池系统释放电能；
c、当负载较小而蓄电池已充满且有光照时，EMS调整MPPT控制器6和PCS8由光伏系统向负载和电网3供电；
d、当负载功率大于光伏发电功率且有光源时，EMS调整PCS8，储能电池系统、光伏系统和电网3可以同时向负载供电；
e、当负载功率大于光伏发电功率且无光源时，EMS调整PCS8，储能电池系统、电网3同时向负载供电；
f、当晚上用电低峰时，EMS调整PCS8，由电网3给储能系统充电，进行削峰填谷；
g、当工厂负载需要放电时，EMS调整PCS8，由工厂负载对储能电池系统进行充电，当储能系统充满电时，直流负载可直接通过PCS向交流负载或电网3放电。
传统的高压直流耦合型光伏储能系统有几个缺点：使用的逆变器需要特殊设计，不适用于对现有已经安装好的大部分光伏电站进行升级改造；高压直流耦合型光伏储能系统中的电池系统只能接受本发电单元的电力为其充电，而其他临近的光伏发电单元或电站的多余电力无法为其充电，从而缺乏大电站内部电力调配的功能；市场中大部分高压直流耦合型光伏储能系统只能通过光伏发电单元进行充电，而无法通过电网3系统进行充电，无法做到真正意义的削峰填谷；对于具备充放电量较大的制造企业（如电池制造工厂，电芯化成工位有较为频繁且电量需求较大的充放电场景），现有的高压直流储能系统无法做到电能的充放。
本实施例使用的逆变器不需要特殊设计；高压直流耦合型光伏储能系统中的电池系统能接受其他临近的光伏发电单元或电站的多余电力为其充电，从而具备大电站内部电力调配的功能；高压直流耦合型光伏储能系统具备光伏发电单元和电网3系统充电功能；对于充放电量较大的制造企业，高压直流储能系统可以做到负载电能的充放。
以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，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，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种高压直流耦合型光伏储能系统，其特征在于，包括光伏供电模块、储能模块、负载模块和电网，所述光伏供电模块和所述储能模块均与电网连接，还包括用于控制光伏储能系统充放电方式的调控模块，所述调控模块包括开关群组控制机构或EMS控制机构，所述开关群组控制机构包括若干个调控开关。
2.根据权利要求1所述的一种高压直流耦合型光伏储能系统，其特征在于，负载模块包括交流负载和直流负载，所述光伏供电模块包括光伏阵列，所述光伏阵列依次通过MPPT控制器和光伏逆变器与交流负载连接，所述储能模块包括储能电池，所述储能电池依次通过双向DC/DC转换器和PCS与交流负载连接，所述电网通过变压器与交流负载连接。
3.根据权利要求2所述的一种高压直流耦合型光伏储能系统，其特征在于，所述开关群组控制机构包括调控开关S1、调控开关S2、调控开关S3和调控开关S4，所述MPPT控制器的输出侧通过调控开关S1与双向DC/DC转换器连接，所述MPPT控制器的输出端通过调控开关S4与直流负载连接，所述双向DC/DC转换器通过调控开关S2与PCS连接，所述PCS的直流输入侧通过调控开关S3与直流负载连接。
4.根据权利要求1所述的一种高压直流耦合型光伏储能系统，其特征在于，负载模块包括交流负载和直流负载，所述光伏供电模块包括光伏阵列，所述光伏阵列依次通过MPPT控制器和PCS与交流负载连接，所述储能模块包括储能电池，所述储能电池依次通过双向DC/DC转换器和PCS与交流负载连接，所述电网通过变压器与交流负载连接，所述直流负载分别与MPPT控制器和双向DC/DC转换器连接。
5.根据权利要求4所述的一种高压直流耦合型光伏储能系统，其特征在于，所述EMS控制机构分别与MPPT控制器、PCS、双向DC/DC转换器和直流负载连接。
6.根据权利要求2或4所述的一种高压直流耦合型光伏储能系统，其特征在于，还包括用于记录储能电池充满次数的储能数据采集模块，所述储能数据采集模块与所述储能电池连接。
7.根据权利要求6所述的一种高压直流耦合型光伏储能系统，其特征在于，还包括用于传输记录信息的通讯模块，所述通讯模块与所述储能数据采集模块连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202221451323.9U CN218124376U (zh) | 2022-06-10 | 2022-06-10 | 一种高压直流耦合型光伏储能系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202221451323.9U CN218124376U (zh) | 2022-06-10 | 2022-06-10 | 一种高压直流耦合型光伏储能系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN218124376U true CN218124376U (zh) | 2022-12-23 |
Family
ID=84503975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202221451323.9U Active CN218124376U (zh) | 2022-06-10 | 2022-06-10 | 一种高压直流耦合型光伏储能系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN218124376U (zh) |
-
2022
- 2022-06-10 CN CN202221451323.9U patent/CN218124376U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102104257A (zh) | 公寓楼的储能系统、集成电力管理系统及系统控制方法 | |
| CN109103939A (zh) | 一种降低光伏电站损耗的储能系统智能控制装置及方法 | |
| Jing et al. | Smart hybrid energy storage for stand-alone PV microgrid: Optimization of battery lifespan through dynamic power allocation | |
| CN115441486A (zh) | 一种光储充放换电系统及系统匹配方法 | |
| CN104578433A (zh) | 一种可切换的电力储能系统及其使用方法 | |
| CN117498414A (zh) | 一种光伏与储能配合实现通信基站节电降费的系统 | |
| CN112510768A (zh) | 供电系统 | |
| CN209344800U (zh) | 一种组串式电化学储能系统 | |
| CN218124376U (zh) | 一种高压直流耦合型光伏储能系统 | |
| CN116819355A (zh) | 一种电芯后段微网直流总线节能测试系统 | |
| CN111293777A (zh) | 一种用于多站融合的电力运行不间断供电系统及方法 | |
| CN218021224U (zh) | 一种新能源车光伏系统 | |
| CN216215901U (zh) | 基于梯次电池储能的直流能源系统 | |
| CN203522341U (zh) | 一种可切换的电力储能系统 | |
| CN202134923U (zh) | 深度充放电型电池蓄能并网装置 | |
| CN216216038U (zh) | 一种基于退役电池构建的光储充能源站 | |
| CN210898547U (zh) | 电动汽车退役电池母线耦合双向充放电通讯基站电源设备 | |
| CN114336583A (zh) | 5g基站光储直流微电网供能系统及方法 | |
| CN219980490U (zh) | 一种可多途径充电的储能系统 | |
| CN220401450U (zh) | 一种bms采用串联通信拓扑结构的储能装置 | |
| CN217406194U (zh) | 一种柴油发电机出厂测试能量储存及利用装置 | |
| CN220874240U (zh) | 一种电化学储能应用的智能管理系统 | |
| CN112467858B (zh) | 一种一体化充放电系统 | |
| CN217282230U (zh) | 一种新型光储充系统 | |
| CN220475449U (zh) | 一种并联型高可靠交直流电源 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240315 Address after: 333100 Light Industry Base of Lutian Industrial Park, Poyang County, Shangrao City, Jiangxi Province Patentee after: Jiangxi Xingneng Equipment Technology Development Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 414000 5th floor, scientific research building, Yueyang modern equipment manufacturing industrial park, Muli port, Yueyang Economic and Technological Development Zone, Yueyang City, Hunan Province Patentee before: Yueyang yaoning New Energy Technology Co.,Ltd. Country or region before: China |
|
| TR01 | Transfer of patent right |