CN221227152U - 一种大功率光储一体机集成系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种大功率光储一体机集成系统，包括光储一体机，所述光储一体机输出端接至交流电网，负载接至交流电网；所述光储一体机中光伏组件通过光伏单向DC/DC变换器接至第一直流母线，储能单元接至第一直流母线；所述第一双向DC/AC变流模块组两端分别接至第一直流母线、交流电网；所述第二双向DC/AC变流模块组两端分别接至第一直流母线、柴油发电机；所述第一双向DC/AC变流模块组与第二双向DC/AC变流模块组的AC端通过第三断路器连接；所述监控单元还分别与第一断路器、第二断路器、第三断路器连接，用于监控与断路器控制。本实用新型能实现最大限度的用电优化，以减少电能费用支出的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及储能供电领域，特别涉及一种大功率光储一体机集成系统。
背景技术
由于大型感性负载频繁启动和生产用电的不确定性，在光储配置的经济适用性上，有时无法满足工厂全部场景生产需求，为了保证生产，柴发(柴油发电机)作为可靠备用电源配置成为必然，但柴发却无法直接并网，使得用户无法在每天限用电容量的场景下同时使用柴发。
实用新型内容
针对现有技术存在的问题，提供了一种大功率光储一体机集成系统，实现储能并网的情况下与柴发并网，通过系统检测负载需求，自动适配电网、储能、光伏、柴发功率适配。
本实用新型采用的技术方案如下：一种大功率光储一体机集成系统，包括光储一体机，所述光储一体机输出端接至交流电网，负载接至交流电网；所述光储一体机包括与监控单元连接的直流母线、柴油发电机、第一双向DC/AC变流模块组、第二双向DC/AC变流模块组、光伏组件、储能单元、监控单元；
光伏组件通过光伏变换器接至第一直流母线，储能单元通过双向DC/DC变换器接至第一直流母线；所述第一双向DC/AC变流模块组的DC端接至第一直流母线，AC端经第一断路器接至交流电网；所述第二双向DC/AC变流模块组的DC端接至第一直流母线，AC端经第二断路器接至柴油发电机；所述第一双向DC/AC变流模块组与第二双向DC/AC变流模块组的AC端还通过第三断路器连接；
所述监控单元还分别与第一断路器、第二断路器、第三断路器连接，用于监控与断路器控制。
进一步的，所述第一双向DC/AC变流模块组与第二双向DC/AC变流模块组均由多个双向DC/AC变流器组成，数量根据所需功率确定。
进一步的，所述第一双向DC/AC变流模块组与第二双向DC/AC变流模块组中双向DC/AC变流器数量不同或相同。
进一步的，所述储能单元包括电池单元、BMS系统以及双向DC/DC变换器，BMS系统与电池单元连接，双向DC/DC变换器用于储能单元与直流母线的连接；其中，BMS系统、双向DC/DC变换器分别与监控单元连接。
进一步的，还包括与监控单元连接的多个计量单元，分别设置在负载侧、光储一体机输出端、柴油发电机侧。
进一步的，所述第一断路器与交流电网之间设有隔离开关。
进一步的，所述负载与交流电网之间还设有第四断路器。
进一步的，所述光伏变换器为单向DC/DC变换器。
进一步的，所述计量单元为多功能电表。
进一步的，所述监控单元为本地控制器、EMS或微网控制器。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：本实用新型为限制用电负荷的区域提供了新的光伏能源利用、应急备电、峰谷套利、压降治理、过载治理、动态增容等解决方案。实现最大限度的用电优化，以减少电能费用支出的问题。
附图说明
图1为本实用新型提出的大功率光储一体机集成系统。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
为了实现限制用电区域的用电需求，本实施例提出了一种大功率光储一体机集成系统，能够实现一体电能的统一调度，实现储能并网的情况下与柴发并网，通过系统检测负载需求，自动适配电网、储能、光伏、柴发功率适配，以解决工厂用户在电网每天限定用电容量的场景下同时使用柴发和储能，实现大容量感性负载的频繁启动以及超计划用电的生产需求。
请参考图1，该一种大功率光储一体机集成系统，包括光储一体机，所述光储一体机输出端接至交流电网，负载接至交流电网；所述光储一体机包括与监控单元连接的直流母线、柴油发电机、第一双向DC/AC变流模块组、第二双向DC/AC变流模块组、光伏组件、储能单元、监控单元；
光伏组件通过光伏变换器接至第一直流母线，储能单元接至第一直流母线；所述第一双向DC/AC变流模块组的DC端接至第一直流母线，AC端经第一断路器QF1接至交流电网；所述第二双向DC/AC变流模块组的DC端接至第一直流母线，AC端经第二断路器QF2接至柴油发电机；所述第一双向DC/AC变流模块组与第二双向DC/AC变流模块组的AC端还通过第三断路器QF3连接；所述监控单元还分别与第一断路器QF1、第二断路器QF2、第三断路器QF3连接，用于监控与断路器控制。
具体的，光伏组件可以根据现场需求安装在特定位置，根据特定的场景组串分组接入光伏变换器，再由光伏变换器接入到直流母线中，光伏变换器与监控单元连接，能实现最大功率点的精准跟踪和功率变换，提高效率。
本实施例中，光伏变换器由单向DC/DC变换器模块化实现。模块化设计可灵活开展不同容量集成需求，有利于大规模的生产、安装、运维，方便系统扩容和产品量化生产，降低成本。其中，双向DC/DC变换器用于完成双向流动降压或升压。
同样的，第一双向DC/AC变流模块组与第二双向DC/AC变流模块组均由双向DC/AC变流器模块化实现，各个双向DC/AC变流模块组中均包含有多个并联的双向DC/AC变流器，其数量根据所需功率确定。其中，双向DC/AC变流器用于交流变直流或直流变交流。
需要注意的是，第一双向DC/AC变流模块组与第二双向DC/AC变流模块组中双向DC/AC变流器数量不同或相同。
本实施例中，储能单元包括电池单元、BMS系统、高压箱以及双向DC/DC变换器，BMS系统、高压箱分别与电池单元连接，双向DC/DC变换器用于储能单元与直流母线的连接；电池单元有电池包通过不同模组的串/并联组成，高压箱作为中转站，连接直流母线与电池单元。其中，BMS系统、双向DC/DC变换器分别与监控单元连接。在一个实施例中，可以根据系统特定的需求，扩展电池单元的电池容量。
本实施例中，直流侧采用DC直流耦合的方式。
进一步的，监控单元还通过多个计量单元实现功率检测，多个计量单元分别设置在负载侧、光储一体机输出端、发电机侧。通过多各个部分的功率监测，再根据需求控制第一断路器QF1、第二断路器QF2、第三断路器QF3完成电能调度。在一个实施例中，计量单元为多功能电表类设备。在一个实施例中，监控单元为本地控制器、EMS或微网控制器。
本实施例中，第一断路器与交流电网之间设有隔离开关QS。负载与交流电网之间设有第四断路器QF4。
下面，结合图1对本实用新型提出的大功率光储一体机集成系统工作过程进行进一步说明：
①储能单元能量和光伏组件PV发电功率+电网限电功率可以满足负载需求。
监控单元根据负载功率需求对整个系统进行电能调度；控制隔离开关QS、第一断路器QF1、第三断路器QF3闭合，第二断路器QF2断开，柴油发电机G停机，光伏组件PV、储能单元与交流电网并机，与交流电网限电功率共同带载满足工况需求。
②电池能量和PV发电功率+电网限电功率不可以满足负载需求。
监控单元根据负载功率需求对整个系统进行电能调度；控制隔离开关QS、第一断路器QF1闭合，第三断路器QF3断开，启动柴油发电机G，闭合第二断路器QF2；柴油发电机通过第二双向DC/AC变流模块组实现并网，与光伏组件PV、电网限电功率，共同带载满足工况需求。
进一步的，本实施例还提供一具体场景应用案例，某工厂，由于最近几年每到夏天，该区域对工厂限负荷功率100kW，但是该工厂日常用电负荷为200kW，有时用电负荷为250kW～300kW，该工厂已配备200kW柴油发电机。
其存在以下问题：
1、电网配额100kW，还是无法满足日常200kW,偶尔250kW～300kW负荷需求；
2、柴油发电机功率200kW，可以满足日常工况需求，但是柴油发电机不允许直接并网，只能离网带载运行，但经济性考虑，业主又不想放弃电网100kW负荷配电；
3、由于储能电池的价格较贵，工厂业主又考虑在经济上的适配性，花尽量少的钱实现日常工况需求，实现光伏能源利用、应急备电、峰谷套利、压降治理、过载治理、动态增容等功能，在光伏和储能无法使用时把柴油发电机用上。
此时，应用本实用新型提出的大功率光储一体机集成系统，具体如下：
1、配备200kW/100kWh大功率光储交直交一体机，
①双向AC/DC变流模块组采用20kW共10个模块DC耦合使用(拓扑参考图1)；其中5个模块为一组，通过中间接触器连接；
②双向DC/DC变换器采用20kW共5个模块并联使用；
2、根据业主场地设计光伏组件PV安装功率50kWp,日常光伏发电采用单向DC/DC变换器+第一双向DC/AC变流模块组，光伏发电一般就地消纳，多余上网。
在限电期间，业主可以根据光伏发电，进行储能电池充电和削峰填谷，在工况需求时，光伏发电和储能放电共150kW，在加上电网负荷100kW,共250kW的电量供给，即可满足大部分日常工况需求。同时通过一体机集成系统进行电能调度，实现最大限度的用电优化，以减少电能费用支出的问题。
同时由于地域问题和夏天阴雨天气的原因，以及工厂可能存在24h生产，在光伏和储能供电无法满足的情况下，通过本实用新型提出的大功率光储一体机集成系统，实现柴发启动，200kW双向DC/AC分为2组各100kW功率单元，实现柴发通过DC/AC/AC(交-直-交)的形式实现柴发并网功能，配合电网配给的100kW功率实现日常带载运行。
本实用新型提出的大功率光储交直交一体机通过系统内的监控系统，实现储能与电网并网时同时与柴发并网，通过检测负载状态，自适应电网、电池储能、光伏、柴发输出功率适配，解决工厂用户在电网每天限定用电容量的场景下同时使用柴发、光伏发电、电池储能，以实现大容量感性负载的频繁启动以及超计划用电需求。
需要说明的是，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义；实施例中的附图用以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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种大功率光储一体机集成系统，其特征在于，包括光储一体机，所述光储一体机输出端接至交流电网，负载接至交流电网；所述光储一体机包括与监控单元连接的直流母线、发电机、第一双向DC/AC变流模块组、第二双向DC/AC变流模块组、光伏组件、储能单元、监控单元；
光伏组件通过光伏变换器接至第一直流母线，储能单元接至第一直流母线；所述第一双向DC/AC变流模块组的DC端接至第一直流母线，AC端经第一断路器接至交流电网；所述第二双向DC/AC变流模块组的DC端接至第一直流母线，AC端经第二断路器接至柴油发电机；所述第一双向DC/AC变流模块组与第二双向DC/AC变流模块组的AC端还通过第三断路器连接；
所述监控单元还分别与第一断路器、第二断路器、第三断路器连接，用于监控与断路器控制。
2.根据权利要求1所述的大功率光储一体机集成系统，其特征在于，所述第一双向DC/AC变流模块组与第二双向DC/AC变流模块组均由多个双向DC/AC变流器组成，数量根据所需功率确定。
3.根据权利要求2所述的大功率光储一体机集成系统，其特征在于，所述第一双向DC/AC变流模块组与第二双向DC/AC变流模块组中双向DC/AC变流器数量不同或相同。
4.根据权利要求1所述的大功率光储一体机集成系统，其特征在于，所述储能单元包括电池单元、BMS系统以及双向DC/DC变换器，BMS系统与电池单元连接，双向DC/DC变换器用于储能单元与直流母线的连接；其中，BMS系统、双向DC/DC变换器分别与监控单元连接。
5.根据权利要求1所述的大功率光储一体机集成系统，其特征在于，还包括与监控单元连接的多个计量单元，分别设置在负载侧、光储一体机输出端、柴油发电机侧。
6.根据权利要求1所述的大功率光储一体机集成系统，其特征在于，所述第一断路器与交流电网之间设有隔离开关。
7.根据权利要求1所述的大功率光储一体机集成系统，其特征在于，所述负载与交流电网之间还设有第四断路器。
8.根据权利要求1所述的大功率光储一体机集成系统，其特征在于，所述光伏变换器为单向DC/DC变换器。
9.根据权利要求5所述的大功率光储一体机集成系统，其特征在于，所述计量单元为多功能电表。
10.根据权利要求1所述的大功率光储一体机集成系统，其特征在于，所述监控单元为本地控制器、EMS或微网控制器。
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