【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于光儲發電系統，具體為一種工商業光儲發電系統柔性并網方法。
技術介紹
1、隨著工商業經濟的快速發展,能源消耗劇增,化石能源日趨枯竭,加之與日俱增的化石燃料燃燒所造成的環境污染,給地球的生態平衡和人類的生帶來了嚴重的威脅。所以建設大型的光伏電站來滿足工商業對能源的需求是當前的發展趨勢。由于光伏發電受太陽輻射強度、電池組件溫度、天氣、云層和一些隨機的因素的影響,系統運行過程是一個非平衡的隨機過程,其發電量和輸出電功率隨機性強、波動大、不可控制,在天氣突變時表現得尤為突出，國內大力發展布置靈活的光儲發電包括各類儲能電池如鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池，以及超級電容器等，但目前光儲發電系統難以能全面滿足智能電網接納分布式能源的運行要求，因此這種發電方式在并入電網后必會對電網的安全帶來一系列的問題；因此，針對目前的狀況，現需對其進行改進。
技術實現思路
1、針對上述情況，為克服現有技術的缺陷，本專利技術提供一種工商業光儲發電系統柔性并網方法，有效的解決了，目前光儲發電系統難以能全面滿足智能電網接納分布式能源的運行要求，在并入電網后對電網的安全帶來負面影響的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種工商業光儲發電系統柔性并網方法，其特征在于：包括以下步驟：
3、步驟一：光儲發電系統開始運行后通過與逆變器通信得到是否具備并網條件的信息，并追蹤光伏陣列的最大功率點，實時判斷各種工作情況下的能量調度策略，協調控制系統各發電單元的功率流，保持系統的
4、步驟二：進行光伏并網模式時，逆變器工作在mppt模式并網發電，儲能系統切斷，當儲能系統需要故障檢修或有特定需要時運行此模式；
5、步驟三：光伏儲能并網模式是系統的主要工作模式，在此模式下，儲能控制器作為控制核心控制系統的運轉，系統的運行包括自動和手動兩種模式，自動模式下，系統通過跟蹤光伏組件輸入能量調節逆變器并網功率，超級電容承擔濾波功能，儲能電池承擔儲存能量的功能，手動模式主要用于沒有陽光的特殊情況下，依靠儲能電池在其放電周期內以恒功率向電網送電；
6、步驟四：自動模式下，儲能控制器各dc/dc模塊進入預先設定的工作模式，光伏模塊工作在最大功率跟蹤狀態，超級電容模塊工作在恒壓狀態，用于吸收短時的光伏輸入能量波動，儲能電池模塊工作在恒流狀態，用于吸收長期的光伏輸入能量波動，這種狀態下，儲能控制器將計算上一時間段的輸入功率平均值，并令光伏逆變器以此恒定功率值并網發電，從而保證了長時間內系統輸入、輸出功率的基本平衡，較短時間的光照跌落將由超級電容模塊吸收，各時間段內的波動由于平均功率的計算可基本濾除，這種策略有效減少了儲能電池模塊的頻繁充放電，只有能量差額隨著時間積累，超出超級電容的調節范圍時，啟動儲能電池模塊，這樣使儲能電池的壽命大大延長；
7、步驟五：手動模式下，儲能控制器各模塊預先設定的工作模式為：光伏模塊停機，超級電容模塊停機，儲能電池模塊工作在恒壓狀態，為逆變器提供一個穩定的電源，逆變器功率指令就等于要求的輸出功率指令，設定輸出功率時，根據soc狀態反饋一個系統能夠運行時間，供操作人員參考。當電池soc值過低時，系統報警，自動停機并通知上位機。
8、優選的，所述步驟一提出的光伏儲能并網是光伏組件產生的電能經儲能控制器，轉換成穩定電能為儲能系統充電，或者通過儲能介質的協調配合以可控功率按需送入電網，儲能控制器是儲能系統的控制核心，通過儲能控制器將各儲能介質統一協調控制，并將能量通過并網變流器送入電網，儲能介質采用鋰電池與超級電容器搭配，同與光伏組件并接入儲能控制器，儲能控制器與電池管理系統通信，實時掌握電池的運行或故障狀態，同時與并網變流器及后臺監控系統通信，交換并網信息及功率指令，將關鍵數據實時顯示并保存。
9、優選的，所述光伏組件是與儲能系統的電壓匹配以及光伏陣列的串并聯設計，根據光伏組件的設計要求，光伏陣列電壓等級設計約為儲能電池標稱電壓的1.4倍，保證電池充滿時電壓不會高于光伏組件的設計電壓使電流倒灌，根據系統的功率等級以及光伏組件的自身電壓、電流參數可確定光伏組件的串聯個數，根據系統的裝機容量可確定光伏組件的并聯個數。
10、優選的，所述儲能系統的設計包括儲能介質容量的設計計算和儲能介質的串并聯設計。對儲能介質容量的選擇需要依據光伏系統的裝機容量以及系統滿發時間，同時充分考慮電池的可用放電深度以及光伏組件可提供電流的大小。儲能介質的串聯個數取決于儲能介質單體的標稱電壓，需要串聯的儲能介質個數等于儲能系統的標稱電壓除以儲能介質單體的標稱電壓。
11、優選的，所述儲能系統的標稱電壓由光伏組件的工作電壓及儲能控制器的額定電壓決定，保證儲能系統可靠充電的同時滿足控制器的電壓等級標準。儲能系統內部各儲能介質的標稱電壓應盡量相同，并根據各儲能介質運行時間的不同設計各儲能介質容量，鋰離子電池與超級電容器的配合形式，超級電容器以日照曲線的功率跌落最大值以及跌落時間為配置原則，作為系統瞬時的功率補充，按秒級配置為15～30s，容量不超過鋰電池額定容量的1/20，鋰電池的設計需容量考慮日均耗電、放電深度、充放電效率因素，并將鋰電池的投資與收益進行比較，配置容量為系統峰值功率值，最大持續滿功率運行時間為4h。
12、優選的，所述儲能控制器是連接光伏組件、儲能介質以及并網變流器的關鍵部件，具有可擴展的雙向dc/dc模塊，可根據系統等級靈活配置。儲能控制器通過各電源間的協調控制及保護，與系統其它部分進行通信，保證系統的安全穩定運行。
13、優選的，所述儲能控制器共配置三組dc/dc模塊。光伏控制模塊通過mppt控制策略跟蹤光伏組件最大功率，鋰電池與超級電容器的dc/dc模塊經過統一協調控制按需提供功率，三組模塊各自進行dc/dc變換后并接至直流母線，由于光伏組件的電壓等級高于儲能系統的電壓等級，因此儲能控制器輸入側電壓等級高于光伏組件的開路電壓，輸入側功率滿足系統的最大工作功率，并網變流器的輸入側與儲能控制器的直流母線連接，通過儲能控制器的短時功率預測策略將功率指令下達給并網變流器，儲能控制器的直流母線電壓必須嚴格滿足逆變器的直流側電壓范圍，防止系統頻繁啟停。
14、優選的，所述并網變流器處于電網與儲能控制器之間，在滿足儲能系統充放電特性要求的前提下，可按照電網調度指令，調節輸出的有功功率和無功功率，實現對電網有功功率和無功功率的控制，實時與電池管理系統及儲能控制器通信，提供電網狀態信息及系統的保護控制。
15、優選的，所述并網變流器的輸出側根據應用場合的不同直接或經變壓器接入配電網，輸入側連接儲能控制器，其功率等級由系統的裝機容量決定，輸入電壓范圍應與儲能系統的充放電電壓范圍相匹配，而儲能系統的最低電壓應大于逆變器的并網啟動電壓，以保證系統正常運行，避免無故掉電。
16、與現有技術相比，本本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種工商業光儲發電系統柔性并網方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種工商業光儲發電系統柔性并網方法，其特征在于：所述步驟一提出的光伏儲能并網是光伏組件產生的電能經儲能控制器，轉換成穩定電能為儲能系統充電，或者通過儲能介質的協調配合以可控功率按需送入電網，儲能控制器是儲能系統的控制核心，通過儲能控制器將各儲能介質統一協調控制，并將能量通過并網變流器送入電網，儲能介質采用鋰電池與超級電容器搭配，同與光伏組件并接入儲能控制器，儲能控制器與電池管理系統通信，實時掌握電池的運行或故障狀態，同時與并網變流器及后臺監控系統通信，交換并網信息及功率指令，將關鍵數據實時顯示并保存。
3.根據權利要求2所述的一種工商業光儲發電系統柔性并網方法，其特征在于：所述光伏組件是與儲能系統的電壓匹配以及光伏陣列的串并聯設計，根據光伏組件的設計要求，光伏陣列電壓等級設計約為儲能電池標稱電壓的1.4倍，保證電池充滿時電壓不會高于光伏組件的設計電壓使電流倒灌，根據系統的功率等級以及光伏組件的自身電壓、電流參數可確定光伏組件的串聯個數，根據系統的裝機容量可確定光伏組
4.根據權利要求3所述的一種工商業光儲發電系統柔性并網方法，其特征在于：所述儲能系統的設計包括儲能介質容量的設計計算和儲能介質的串并聯設計。對儲能介質容量的選擇需要依據光伏系統的裝機容量以及系統滿發時間，同時充分考慮電池的可用放電深度以及光伏組件可提供電流的大小。儲能介質的串聯個數取決于儲能介質單體的標稱電壓，需要串聯的儲能介質個數等于儲能系統的標稱電壓除以儲能介質單體的標稱電壓。
5.根據權利要求4所述的一種工商業光儲發電系統柔性并網方法，其特征在于：所述儲能系統的標稱電壓由光伏組件的工作電壓及儲能控制器的額定電壓決定，保證儲能系統可靠充電的同時滿足控制器的電壓等級標準。儲能系統內部各儲能介質的標稱電壓應盡量相同，并根據各儲能介質運行時間的不同設計各儲能介質容量，鋰離子電池與超級電容器的配合形式，超級電容器以日照曲線的功率跌落最大值以及跌落時間為配置原則，作為系統瞬時的功率補充，按秒級配置為15～30s，容量不超過鋰電池額定容量的1/20，鋰電池的設計需容量考慮日均耗電、放電深度、充放電效率因素，并將鋰電池的投資與收益進行比較，配置容量為系統峰值功率值，最大持續滿功率運行時間為4h。
6.根據權利要求5所述的一種工商業光儲發電系統柔性并網方法，其特征在于：所述儲能控制器是連接光伏組件、儲能介質以及并網變流器的關鍵部件，具有可擴展的雙向DC/DC模塊，可根據系統等級靈活配置。儲能控制器通過各電源間的協調控制及保護，與系統其它部分進行通信，保證系統的安全穩定運行。
7.根據權利要求6所述的一種工商業光儲發電系統柔性并網方法，其特征在于：所述儲能控制器共配置三組DC/DC模塊。光伏控制模塊通過MPPT控制策略跟蹤光伏組件最大功率，鋰電池與超級電容器的DC/DC模塊經過統一協調控制按需提供功率，三組模塊各自進行DC/DC變換后并接至直流母線，由于光伏組件的電壓等級高于儲能系統的電壓等級，因此儲能控制器輸入側電壓等級高于光伏組件的開路電壓，輸入側功率滿足系統的最大工作功率，并網變流器的輸入側與儲能控制器的直流母線連接，通過儲能控制器的短時功率預測策略將功率指令下達給并網變流器，儲能控制器的直流母線電壓必須嚴格滿足逆變器的直流側電壓范圍，防止系統頻繁啟停。
8.根據權利要求7所述的一種工商業光儲發電系統柔性并網方法，其特征在于：所述并網變流器處于電網與儲能控制器之間，在滿足儲能系統充放電特性要求的前提下，可按照電網調度指令，調節輸出的有功功率和無功功率，實現對電網有功功率和無功功率的控制，實時與電池管理系統及儲能控制器通信，提供電網狀態信息及系統的保護控制。
9.根據權利要求8所述的一種工商業光儲發電系統柔性并網方法，其特征在于：所述并網變流器的輸出側根據應用場合的不同直接或經變壓器接入配電網，輸入側連接儲能控制器，其功率等級由系統的裝機容量決定，輸入電壓范圍應與儲能系統的充放電電壓范圍相匹配，而儲能系統的最低電壓應大于逆變器的并網啟動電壓，以保證系統正常運行，避免無故掉電。
...【技術特征摘要】
1.一種工商業光儲發電系統柔性并網方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種工商業光儲發電系統柔性并網方法，其特征在于：所述步驟一提出的光伏儲能并網是光伏組件產生的電能經儲能控制器，轉換成穩定電能為儲能系統充電，或者通過儲能介質的協調配合以可控功率按需送入電網，儲能控制器是儲能系統的控制核心，通過儲能控制器將各儲能介質統一協調控制，并將能量通過并網變流器送入電網，儲能介質采用鋰電池與超級電容器搭配，同與光伏組件并接入儲能控制器，儲能控制器與電池管理系統通信，實時掌握電池的運行或故障狀態，同時與并網變流器及后臺監控系統通信，交換并網信息及功率指令，將關鍵數據實時顯示并保存。
3.根據權利要求2所述的一種工商業光儲發電系統柔性并網方法，其特征在于：所述光伏組件是與儲能系統的電壓匹配以及光伏陣列的串并聯設計，根據光伏組件的設計要求，光伏陣列電壓等級設計約為儲能電池標稱電壓的1.4倍，保證電池充滿時電壓不會高于光伏組件的設計電壓使電流倒灌，根據系統的功率等級以及光伏組件的自身電壓、電流參數可確定光伏組件的串聯個數，根據系統的裝機容量可確定光伏組件的并聯個數。
4.根據權利要求3所述的一種工商業光儲發電系統柔性并網方法，其特征在于：所述儲能系統的設計包括儲能介質容量的設計計算和儲能介質的串并聯設計。對儲能介質容量的選擇需要依據光伏系統的裝機容量以及系統滿發時間，同時充分考慮電池的可用放電深度以及光伏組件可提供電流的大小。儲能介質的串聯個數取決于儲能介質單體的標稱電壓，需要串聯的儲能介質個數等于儲能系統的標稱電壓除以儲能介質單體的標稱電壓。
5.根據權利要求4所述的一種工商業光儲發電系統柔性并網方法，其特征在于：所述儲能系統的標稱電壓由光伏組件的工作電壓及儲能控制器的額定電壓決定，保證儲能系統可靠充電的同時滿足控制器的電壓等級標準。儲能系統內部各儲能介質的標稱電壓應盡量相同，并根據各儲能介質運行時間的不同設計各儲能介質容量，鋰離子電池與超級電容器的配合形式，超級電容器以日照曲線的功率跌落最大值以及跌落時間為配置...
【專利技術屬性】
技術研發人員：龔彪，李晟，朱龍騰，周廣彥，李衛東，楊濤，單五堂，縱強，
申請(專利權)人：水發能源工程有限公司，
類型：發明
國別省市：
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