离网太阳能发电系统的混合储能系统、配置方法及运行方法技术方案

离网太阳能发电系统的混合储能系统、配置方法及运行方法，属于电池领域，解决的问题是：现有离网太阳能发电系统在充电时的波动性较大，系统稳定性不高，要点是：包括：锂电池、若干个全钒液流电池模组及控制系统，若干个全钒液流电池模组公用一个容量单元，所述控制系统根据负荷功率控制各全钒液流电池模组的启动时机、数量及充放电状态，并于相应时机控制启动对应锂电池进行充、放电，以对离网太阳能发电系统的运行方式控制。

Hybrid Energy Storage System, Configuration Method and Operation Method of Off-grid Solar Power Generation System

The hybrid energy storage system, configuration method and operation method of off-grid solar power generation system belong to the battery field. The problem solved is that the existing off-grid solar power generation system has a large fluctuation during charging, and the stability of the system is not high. The main points are: lithium batteries, several all-vanadium liquid-flow battery modules and control systems, and several all-vanadium liquid-flow battery modules share a common capacity. According to the load power, the control system controls the start-up time, quantity and charge-discharge status of all vanadium liquid-flow battery modules, and at the corresponding time controls the start-up of corresponding lithium batteries to charge and discharge, so as to control the operation mode of off-grid solar power generation system.

【技术实现步骤摘要】
离网太阳能发电系统的混合储能系统、配置方法及运行方法
本专利技术属于电池领域，涉及一种离网太阳能发电系统的混合储能系统。
技术介绍
离网太阳能系统包含太阳能电池板、光伏控制器、储能电池和离网逆变器等几个主要部件。全钒液流电池由于其具有长寿命、安全性好、过充、过放能力好、环境友好等优点是离网太阳能系统的理想选择之一。离网太阳能系统的运行模式为白天太阳能发电直接给负载供电，多余的电量给电池充电，然后在其余时间依赖存储在电池中的电量供给负载使用。对于离网系统中负荷24小时连续运行，离网太阳能系统的设计一般是太阳能电池板的标称功率大于负载的功率，一般为6～10倍，这样才能保证在白天光照好的有限时间内快速充满电池。这种情况下，电池系统的充电功率一般要和太阳能功率匹配，而放电功率基本和负载功率一致，因此对于电池来说是处于大功率充电，小功率放电的运行模式。在此情况下，对于全钒液流电池来说，为满足系统充电功率，系统功率一般接近太阳能的额定功率，所有附属设备，包括循环泵、管路、电器传感器、温控系统都是按照充电功率的大小来配置。但这种配置下充放电效率低，整体运行效果不佳，具体为放电模式下，由于负荷很小，全钒液流电池系统处于低功率(10％～20％额定功率)运行，内部功耗极大，效率很低。充电模式下，太阳能充电功率也是变化的，电池充电功率从100％～20％额定功率运行，跨度很大，而液流电池在额定功率附近的稳定运行效率是最高的，因此在充电情况下效率也是不理想。另外，在乌云飘过情况下，太阳能会遇到瞬时功率波动的情况，要求电池有很快的功率响应速度要求。锂电池特点是倍率特性好，全功率范围效率高，待机效率高，能很好避免全钒液流电池在超载，低功率，待机方面的缺点。如授权公告号为CN103825042B的中国专利技术专利，是申请人的再先申请，其公开了一种用于离网型太阳能发电系统的液流电池系统，具体为一套容量单元，两套功率单元，其中一套充电为大功率设计，另一套为放电单元，小功率设计(负荷功率)，充电功率模块：放电功率模块＝5:9。然而由于其充电模块为一个，但是太阳能充电是波动的，使单个充电模块的功率区间跨度大，效率低。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是：现有离网太阳能发电系统在充电时的波动性较大，系统稳定性不高。本专利技术提供的技术方案：一种离网太阳能发电系统的混合储能系统，包括：锂电池、若干个全钒液流电池模组及控制系统，若干个全钒液流电池模组公用一个容量单元，所述控制系统根据负荷功率控制各全钒液流电池模组的启动时机、数量及充放电状态，并于相应时机控制启动对应锂电池进行充、放电，以对离网太阳能发电系统的运行方式控制。进一步的，所述太阳能发电系统的功率被配置为：P太阳能＝24*K2*P负荷平均/K1各所述全钒液流电池模组的功率被配置为：P液＝K2*P负荷平均所述若干个全钒液流电池模组公用的容量单元的容量被配置为：C液＝K3*P液所述锂电池的功率被配置为：P锂＝K4*K2*P负荷平均所述锂电池的容量被配置为C锂＝K5*K4*K2*P负荷平均；其中：K1为太阳能每天平均发电小时数；K2＝1～1.3；K3＝6～20；P负荷平均为离网负荷的功率；K4＝0.2～1；K5＝0.2～1。进一步的，所述控制系统基于如下方式控制运行方式：若太阳能发电系统的功率大于负荷功率，混合储能系统处于充电状态，计算P/P液，其结果包括整数部分与小数部分，P为储能的充电功率，P液为全钒液流电池模组的功率，P＝P太阳能实时-P负荷实时；若判断为：小数部分>0.7，启动全钒液流电池模组，其启动的数量为整数部分+1；若判断为：小数部分<0.7，启动全钒液流电池模组，其启动数量为整数部分，其余功率部分由锂电池充电补偿。进一步的，所述控制系统基于如下方式控制运行方式：若太阳能发电系统的功率小于负荷功率；当判断为：P负荷实时/P液<0.7P负荷实时为负荷实时功率；则锂电池放电，锂电池放电到截止电压后，启动一全钒液流电池模组放电；当判断为：P负荷实时/P液>0.7则启动一全钒液流电池模组放电。进一步的，全钒液流电池模组的SOC范围为0～100％，锂电池SOC范围为30～70％。本专利技术还涉及一种离网太阳能发电系统的混合储能系统配置方法，所述储能系统包括：锂电池、若干个全钒液流电池模组及控制系统，若干个全钒液流电池模组公用一个容量单元；所述太阳能发电系统的功率被配置为：P太阳能＝24*K2*P负荷平均/K1各所述全钒液流电池模组的功率被配置为：P液＝K2*P负荷平均所述若干个全钒液流电池模组公用的容量单元的容量被配置为：C液＝K3*P液所述锂电池的功率被配置为：P锂＝K4*K2*P负荷平均所述锂电池的容量被配置为C锂＝K5*K4*K2*P负荷平均；其中：K1为太阳能每天平均发电小时数；K2＝1～1.3；K3＝6～20；P负荷平均为离网负荷的功率；K4＝0.2～1；K5＝0.2～1。本专利技术还涉及一种离网太阳能发电系统的混合储能系统的运行控制方法，所述储能系统包括：锂电池、若干个全钒液流电池模组及控制系统，若干个全钒液流电池模组公用一个容量单元；若太阳能发电系统的功率大于负荷功率，混合储能系统处于充电状态，计算P/P液，其结果包括整数部分与小数部分，P＝P太阳能实时-P负荷实时，为储能系统的充电功率，P液为全钒液流电池模组的功率；若判断为：小数部分>0.7，启动全钒液流电池模组，其启动的数量为整数部分+1；若判断为：小数部分<0.7，启动全钒液流电池模组，其启动数量为整数部分，其余功率部分由锂电池充电补偿。进一步的，若太阳能发电系统的功率小于负荷功率；当判断为：P负荷实时/P液<0.7P负荷实时为负荷实时功率；则锂电池放电，锂电池放电到截止电压后，启动一全钒液流电池模组放电；当判断为：P负荷实时/P液>0.7则启动一全钒液流电池模组放电。有益效果：本专利技术将锂电池及若干个全钒液流电池模组组成混合储能系统，根据载荷根据负荷功率以控制不同电池的使用，且还对功率、容量配置，能够提高离网太阳能发电系统在充电时的稳定性与系统效率。具体实施方式本专利技术提供一种离网太阳能发电系统的混合储能系统，具有多组全钒液流模组及锂电池，其太阳能发电系统、全钒液流模组、锂电池的功率、容量的配置方法如下：变量说明：离网负荷功率为P负荷平均，每天用电量为C负荷，太阳能功率为P太阳能，全钒液流电池模组功率为P液，锂电池功率为P锂，锂电池容量为C锂，太阳能实时功率为P太阳能实时，负荷实时功率为P负荷实时。根据离网太阳能发电系统的设计原则，每天负载24小时电量消耗都来自于太阳能发电，而且太阳能发电系统根据地域的不同，其每天平均发电小时数K1一般在3～6小时左右，考虑系统的一定冗余，去冗余系数K2＝1～1.3，则P太阳能＝24*K2*P负荷平均/K1，即3～10倍P负荷平均。根据离网太阳能发电系统特点设计N个功率分别为P液的全钒液流模组和1个功率为P锂的锂电池系统，N的取值范围：3～6。每个全钒液流电池模组的功率P液＝K2*P负荷平均；N个全钒液流电池模组公用一个容量单元,该容量单元的容量C液＝K3*P液，其中K3＝6～20；锂电池的功率配置为P锂＝K4*K2*P负荷平均，其中：K4＝0.2～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离网太阳能发电系统的混合储能系统，其特征在于，包括：锂电池、若干个全钒液流电池模组及控制系统，若干个全钒液流电池模组公用一个容量单元，所述控制系统根据负荷功率控制各全钒液流电池模组的启动时机、数量及充放电状态，并于相应时机控制启动对应锂电池进行充、放电，以对离网太阳能发电系统的运行方式控制。

【技术特征摘要】
1.一种离网太阳能发电系统的混合储能系统，其特征在于，包括：锂电池、若干个全钒液流电池模组及控制系统，若干个全钒液流电池模组公用一个容量单元，所述控制系统根据负荷功率控制各全钒液流电池模组的启动时机、数量及充放电状态，并于相应时机控制启动对应锂电池进行充、放电，以对离网太阳能发电系统的运行方式控制。2.如权利要求1所述的离网太阳能发电系统的混合储能系统，其特征在于，所述太阳能发电系统的功率被配置为：P太阳能＝24*K2*P负荷平均/K1各所述全钒液流电池模组的功率被配置为：P液＝K2*P负荷平均所述若干个全钒液流电池模组公用的容量单元的容量被配置为：C液＝K3*P液所述锂电池的功率被配置为：P锂＝K4*K2*P负荷平均所述锂电池的容量被配置为C锂＝K5*K4*K2*P负荷平均；其中：K1为太阳能每天平均发电小时数；K2＝1～1.3；K3＝6～20；P负荷平均为离网负荷的功率；K4＝0.2～1；K5＝0.2～1。3.如权利要求1或2所述的离网太阳能发电系统的混合储能系统，其特征在于，所述控制系统基于如下方式控制运行方式：若太阳能发电系统的功率大于负荷功率，混合储能系统处于充电状态，计算P/P液，其结果包括整数部分与小数部分，P为储能的充电功率，P液为全钒液流电池模组的功率，P＝P太阳能实时-P负荷实时；若判断为：小数部分>0.7，启动全钒液流电池模组，其启动的数量为整数部分+1；若判断为：小数部分<0.7，启动全钒液流电池模组，其启动数量为整数部分，其余功率部分由锂电池充电补偿。4.如权利要求3所述的离网太阳能发电系统的混合储能系统，其特征在于，所述控制系统基于如下方式控制运行方式：若太阳能发电系统的功率小于负荷功率；当判断为：P负荷实时/P液<0.7P负荷实时为负荷实时功率；则锂电池放电，锂电池放电到截止电压后，启动一全钒液流电池模组放电；当判断为：P负荷实时/P液>0.7则启动一全钒液流电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，张华民，赵洪贵，王晓丽，李春来，郭树峰，李正曦，
申请(专利权)人：大连融科储能技术发展有限公司，国网青海省电力公司电力科学研究院，国网青海省电力公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21