一种光伏储能一体化机柜及其运行方法技术

本发明专利技术公开了一种光伏储能一体化机柜，其与包括光伏组串设备、电网以及离网设备的能量设备连接，具备光伏储能电气装置，该电气装置包括：储能电池单元，其包括蓄电池，实时发送电源管理数据包；能量变换单元，其基于获取的包含电源管理数据包的能量设备原始采集数据，得到能量设备工作状态数据，再利用运行模式判定方法判定目标运行模式，控制离网电能量的输出；附件单元，其具备分别与各能量设备连接的保护控制器，隔离保护各对应能量设备及其所在电路；触屏显示单元，其解析输入的控制指令及数据，将解析结果发送至能量变换单元，并显示能量设备工作状态数据。本发明专利技术具备完善的运行方法，提高了负载的供电可靠性，减小了系统的成本。

A Photovoltaic Energy Storage Integrated Cabinet and Its Operation Method

The invention discloses a photovoltaic energy storage integrated cabinet, which is connected with energy equipment including photovoltaic series equipment, power grid and off-grid equipment, and has photovoltaic energy storage electrical device. The electrical device includes: energy storage battery unit, which includes storage battery, real-time transmission of power management data packet; energy conversion unit, which is based on the energy device that contains power management data packet acquired. Prepare the original data and get the working state data of the energy equipment, then use the method of judging the operation mode to determine the target operation mode and control the output of the off-line electric energy; the accessory unit, which has the protection controller connected with the energy equipment separately, protects the corresponding energy equipment and its circuit; the touch screen display unit, which parses the input control instructions and data; The analytical results are sent to the energy conversion unit and the working state data of the energy equipment are displayed. The invention has a perfect operation method, improves the reliability of load supply and reduces the cost of the system.

【技术实现步骤摘要】
一种光伏储能一体化机柜及其运行方法
本专利技术涉及光伏供电技术，尤其是涉及一种用于一体化机柜的光伏储能电气装置及运行方法。
技术介绍
随着光伏发电技术的日益成熟和系统成本的日益下降，光伏发电已经逐渐进入寻常百姓家。其中，光伏发电与储能技术的结合，不仅可解决偏远无电区的居民用电问题，还可提高弱电网区域的居民用电可靠性，同时由于峰谷电价、分时电价的存在，可制订合理的供电和用电计划，既环保又经济。目前国内光伏逆变器、储能电池等厂家数量不算少，现有的光伏储能系统一般是由零散的几种电气设备简单组合而成，对于系统的运输、安装和运行管理带来不便，同时也增加了整套系统的成本。常规的负载供电只有单路电源——电网，在偏远地区甚至无电网，难以保证重要负载的供电可靠性。如果同时设计蓄电池供电系统、电网供电系统、光伏供电系统等三套供电系统，则不仅会增加投资成本和延长建设周期，还会面临不同设备的协调控制问题，不同设备间的运行状态可能相互影响，难以达到最优运行。行业内也确实存在少数的几家企业推出了此类一体柜，但其光伏储能系统一般是由零散的几种电气设备简单组合而成，安全性不高、监控方式不灵活、系统集成化不高，对于系统的运输、安装和运行管理带来不便，同时也增加了整套系统的成本。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是需要提供一种光伏储能一体柜整体解决方案，设置了合理的交直变流操作和保护开关，显示屏集成能量管理系统，除了满足本地管理的要求，还实现了系统的无线控制。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种光伏储能一体化机柜，所述一体化机柜与包括光伏组串设备、电网以及离网设备的能量设备连接，其包括柜体并集成有光伏储能电气装置，所述柜体采用层式结构，所述光伏储能电气装置具备：储能电池单元，其包括蓄电池，所述蓄电池集成电池管理系统，实时发送电源管理数据包；能量变换单元，其基于获取到的所述光伏组串设备的光伏能量和蓄电池能量，从而获取包括当前光伏组串电流信息和电压信息、具备所述电源管理数据包的蓄电池电流信息和电压信息以及离网设备电流信息和电压信息的能量设备原始数据，进一步得到能量设备工作状态数据，根据所述能量设备工作状态数据以及预设的光伏组串电压启动阈值、蓄电池满电量阈值和蓄电池亏电电量阈值，利用运行模式判定方法，判定所述一体化机柜的目标运行模式，控制所述离网设备输出的离网电能量，所述能量设备工作状态数据包括蓄电池当前电量、光伏组串当前输出电压、光伏组串当前发电功率以及离网设备需求功率；附件单元，其具备分别与所述光伏组串设备、所述电网、所述蓄电池以及所述离网设备连接的保护控制器，各所述保护控制器分别检测所在电路的运行情况，输出对应能量设备的隔离保护信号，保护各对应能量设备及其所在电路；触屏显示单元，其与所述能量变换单元连接，解析输入的控制指令及数据，将解析结果发送至所述能量变换单元，并显示所述能量变换单元发送的所述能量设备工作状态数据。优选地，所述能量变换单元，其还获取所述电网的交流电能量，从而获取并分析还包括电网电流信息和电压信息的所述能量设备原始数据，得到包括所述电网的所述能量设备工作状态数据。优选地，进一步，所述能量变换单元具备：第一子电路，其包括与直流母线连接的单向直流变换器、以及与所述单向直流变换器连接的单向直流变换器驱动电路，所述第一子电路将所述光伏能量变换成所述直流母线上的直流电能量，并得到包括所述光伏组串电流信息和电压信息的第一数据组；第二子电路，其包括与直流母线连接的双向直交变换器、以及与所述双向直交变换器连接的双向直交变换器驱动电路，所述第二子电路将所述直流电能量转换成所述电网的所述交流电能量或将所述电网的所述交流电能量转换成所述直流电能量，并得到包括所述电网电流信息和电压信息的第二数据组；第三子电路，其包括与直流母线连接的双向直流变换器、以及与所述双向直流变换器连接的双向直流变换器驱动电路，所述第三子电路将所述蓄电池能量转换成所述直流电能量或将所述直流电能量转换成所述蓄电池能量，并得到包括所述蓄电池电流信息和电压信息的第三数据组；第四子电路，其包括与直流母线连接的单向直交变换器、以及与所述单向直交变换器连接的单向直交变换器驱动电路，所述第四子电路将所述直流电能量转换成所述离网电能量，并得到包括所述离网设备电流信息和电压信息的第四数据组；CPU单元，其与所述触屏显示单元、所述第一子电路、所述第二子电路、所述第三子电路以及所述第四子电路连接，接收并解析包括所述第一数据组、所述第三数据组、所述第四数据组、和/或所述第二数据组的所述能量设备原始数据，计算得到所述能量设备工作状态数据，进一步，判定所述一体化机柜的所述目标运行模式，输出对应所述第一子电路、所述第二子电路、所述第三子电路和所述第四子电路的启动指令脉冲以及若干参数设置脉冲。优选地，进一步，所述附件单元具备：光伏组串保护控制器，其分别与所述光伏组串设备和所述单向直流变换器连接；蓄电池保护控制器，其分别与所述蓄电池和所述双向直流变换器连接；并网保护控制器，其分别与所述电网和所述双向直交变换器连接；离网保护控制器，其分别与所述离网设备和所述单向直交变换器连接；当所述光伏组串保护控制器、所述蓄电池保护控制器、所述并网保护控制器以及所述离网保护控制器各自所属电路出现故障时，分别输出隔离保护信号，将所述光伏储能电气装置与其所属的所述能量设备隔离。优选地，所述附件单元还包括：信号转换器，其与所述触屏显示单元和智能终端设备连接，通过将无线网络信号转换为有线网络信号，接收从所述智能终端设备发送的所述控制指令及数据，并将其传输至所述触屏显示单元；所述信号转换器，其还通过将所述有线网络信号转换为所述无线网络信号，接收从所述触屏显示单元发送的所述能量设备工作状态数据，并将其传输至所述智能终端设备。另一方面，提供了一种光伏储能一体化机柜的运行方法，所述运行方式如上述所述一体化机柜，闭合所述附件单元的各个保护控制器；获取所述光伏组串设备的所述光伏能量和所述蓄电池能量，从而获取包括当前所述光伏组串电流信息和电压信息、具备所述电源管理数据包的所述蓄电池电流信息和电压信息以及所述离网设备电流信息和电压信息的所述能量设备原始数据，进一步得到所述能量设备工作状态数据，根据所述能量设备工作状态数据以及预设的所述光伏组串电压启动阈值、所述蓄电池满电量阈值和所述蓄电池亏电电量阈值，利用所述运行模式判定方法，判定所述一体化机柜的所述目标运行模式，所述能量设备工作状态数据包括所述蓄电池当前电量、所述光伏组串当前输出电压、所述光伏组串当前发电功率以及所述离网设备需求功率；根据对应的所述目标运行模式，控制所述离网设备输出的所述离网电能量。优选地，进一步，所述运行模式判定方法包括如下步骤：比较所述光伏组串当前输出电压和所述光伏组串电压启动阈值，判定所述光伏组串设备是否具备光伏发电条件，其中，当所述光伏组串具备光伏发电条件时，比较所述光伏组串当前发电功率和所述离网设备需求功率，进一步判定所述光伏组串设备是否满足所述离网设备的用电需求，若所述光伏组串设备满足所述离网设备的用电需求，进一步比较所述蓄电池当前电量和所述蓄电池满电量阈值，判定所述蓄电池是否处于满电量状态，若所述光伏组串设备不满足所述离网设备的用电需求，进一步比较本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏储能一体化机柜，其特征在于，所述一体化机柜与包括光伏组串设备、电网以及离网设备的能量设备连接，其包括柜体并集成有光伏储能电气装置，所述柜体采用层式结构，所述光伏储能电气装置具备：储能电池单元，其包括蓄电池，所述蓄电池集成电池管理系统，实时发送电源管理数据包；能量变换单元，其基于获取到的所述光伏组串设备的光伏能量和蓄电池能量，从而获取包括当前光伏组串电流信息和电压信息、具备所述电源管理数据包的蓄电池电流信息和电压信息以及离网设备电流信息和电压信息的能量设备原始数据，进一步得到能量设备工作状态数据，根据所述能量设备工作状态数据以及预设的光伏组串电压启动阈值、蓄电池满电量阈值和蓄电池亏电电量阈值，利用运行模式判定方法，判定所述一体化机柜的目标运行模式，控制所述离网设备输出的离网电能量，所述能量设备工作状态数据包括蓄电池当前电量、光伏组串当前输出电压、光伏组串当前发电功率以及离网设备需求功率；附件单元，其具备分别与所述光伏组串设备、所述电网、所述蓄电池以及所述离网设备连接的保护控制器，各所述保护控制器分别检测所在电路的运行情况，输出对应能量设备的隔离保护信号，保护各对应能量设备及其所在电路；触屏显示单元，其与所述能量变换单元连接，解析输入的控制指令及数据，将解析结果发送至所述能量变换单元，并显示所述能量变换单元发送的所述能量设备工作状态数据。...

【技术特征摘要】
1.一种光伏储能一体化机柜，其特征在于，所述一体化机柜与包括光伏组串设备、电网以及离网设备的能量设备连接，其包括柜体并集成有光伏储能电气装置，所述柜体采用层式结构，所述光伏储能电气装置具备：储能电池单元，其包括蓄电池，所述蓄电池集成电池管理系统，实时发送电源管理数据包；能量变换单元，其基于获取到的所述光伏组串设备的光伏能量和蓄电池能量，从而获取包括当前光伏组串电流信息和电压信息、具备所述电源管理数据包的蓄电池电流信息和电压信息以及离网设备电流信息和电压信息的能量设备原始数据，进一步得到能量设备工作状态数据，根据所述能量设备工作状态数据以及预设的光伏组串电压启动阈值、蓄电池满电量阈值和蓄电池亏电电量阈值，利用运行模式判定方法，判定所述一体化机柜的目标运行模式，控制所述离网设备输出的离网电能量，所述能量设备工作状态数据包括蓄电池当前电量、光伏组串当前输出电压、光伏组串当前发电功率以及离网设备需求功率；附件单元，其具备分别与所述光伏组串设备、所述电网、所述蓄电池以及所述离网设备连接的保护控制器，各所述保护控制器分别检测所在电路的运行情况，输出对应能量设备的隔离保护信号，保护各对应能量设备及其所在电路；触屏显示单元，其与所述能量变换单元连接，解析输入的控制指令及数据，将解析结果发送至所述能量变换单元，并显示所述能量变换单元发送的所述能量设备工作状态数据。2.根据权利要求1所述的一体化机柜，其特征在于，所述能量变换单元，其还获取所述电网的交流电能量，从而获取并分析还包括电网电流信息和电压信息的所述能量设备原始数据，得到包括所述电网的所述能量设备工作状态数据。3.根据权利要求1或2所述的一体化机柜，其特征在于，进一步，所述能量变换单元具备：第一子电路，其包括与直流母线连接的单向直流变换器、以及与所述单向直流变换器连接的单向直流变换器驱动电路，所述第一子电路将所述光伏能量变换成所述直流母线上的直流电能量，并得到包括所述光伏组串电流信息和电压信息的第一数据组；第二子电路，其包括与直流母线连接的双向直交变换器、以及与所述双向直交变换器连接的双向直交变换器驱动电路，所述第二子电路将所述直流电能量转换成所述电网的所述交流电能量或将所述电网的所述交流电能量转换成所述直流电能量，并得到包括所述电网电流信息和电压信息的第二数据组；第三子电路，其包括与直流母线连接的双向直流变换器、以及与所述双向直流变换器连接的双向直流变换器驱动电路，所述第三子电路将所述蓄电池能量转换成所述直流电能量或将所述直流电能量转换成所述蓄电池能量，并得到包括所述蓄电池电流信息和电压信息的第三数据组；第四子电路，其包括与直流母线连接的单向直交变换器、以及与所述单向直交变换器连接的单向直交变换器驱动电路，所述第四子电路将所述直流电能量转换成所述离网电能量，并得到包括所述离网设备电流信息和电压信息的第四数据组；CPU单元，其与所述触屏显示单元、所述第一子电路、所述第二子电路、所述第三子电路以及所述第四子电路连接，接收并解析包括所述第一数据组、所述第三数据组、所述第四数据组、和/或所述第二数据组的所述能量设备原始数据，计算得到所述能量设备工作状态数据，进一步，判定所述一体化机柜的所述目标运行模式，输出对应所述第一子电路、所述第二子电路、所述第三子电路和所述第四子电路的启动指令脉冲以及若干参数设置脉冲。4.根据权利要求3所述的一体化机柜，其特征在于，进一步，所述附件单元具备：光伏组串保护控制器，其分别与所述光伏组串设备和所述单向直流变换器连接；蓄电池保护控制器，其分别与所述蓄电池和所述双向直流变换器连接；并网保护控制器，其分别与所述电网和所述双向直交变换器连接；离网保护控制器，其分别与所述离网设备和所述单向直交变换器连接；当所述光伏组串保护控制器、所述蓄电池保护控制器、所述并网保护控制器以及所述离网保护控制器各自所属电路出现故障时，分别输出隔离保护信号，将所述光伏储能电气装置与其所属的所述能量设备隔离。5.根据所述权利要求1～4中任一项所述的一体化机柜，其特征在于，所述附件单元还包括：信号转换器，其与所述触屏显示单元和智能终端设备连接，通过将无线网络信号转换为有线网络信号，接收从所述智能终端设备发送的所述控制指令及数据，并将其传输至所述触屏显示单元；所述信号转换器，其还通过将所述有线网络信号转换为所述无线网络信号，接收从所述触屏显示单元发送的所述能量设备工作状态数据，并将其传输至所述智能终端设备。6.一种光伏储能一体化机柜的运行方法，所述一体化机柜如上权...

【专利技术属性】
技术研发人员：蹇芳，郭积晶，吴恒亮，廖资阳，唐海燕，刘玉柱，朱淇凉，刘永丰，张洪浩，姚明，赵香桂，吴建雄，廖远辉，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43