一种直流配电网中光伏储能系统及其运行控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种直流配电网中光伏储能系统及其运行方法，属于电力电子领域技术领域。该系统包括直流配电网、光伏电站模块、有限储能模块、并网模块、主控制模块；并网模块将连接于低压直流母线的光伏电站模和储能模块一并与直流配电网的中压直流母线相连；并网模块包括直流固态变压器和第三直流断路器；主控制模块用于完成总体通信控制、光伏电站模块的最大功率追踪MPPT、储能模块的充放电控制、并网模块的控制以及该直流配电网中光伏储能系统的通断控制。本发明专利技术通过系统和特定的方法，解决了中小功率等级的光伏并网发电系统的并网问题，提高了光伏利用率，减少“弃光”现象的出现。

Photovoltaic energy storage system in DC distribution network and operation control method thereof

The invention relates to a photovoltaic energy storage system in a DC distribution network and a running method thereof, which belongs to the technical field of power electronics. The system includes a DC distribution network, PV module, storage module, finite grid module, main control module; the grid module will be connected to the low voltage DC bus of the photovoltaic power station mode and storage medium voltage DC bus together with the DC distribution network module; grid module, including DC solid state transformer and third DC circuit breaker; main control module is used to charge and discharge the maximum power to complete the overall communication control module, photovoltaic power plant MPPT storage module, tracking control, control module and photovoltaic grid connected to the DC power distribution network storage system on-off control. Through the system and the specific method, the invention solves the problem of the grid connection of the photovoltaic grid connected power generation system with small and medium power level, improves the utilization rate of the solar energy, and reduces the appearance of the phenomenon of abandoned light.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种直流配电网中光伏储能系统及其运行控制方法，属于电力电子领域

技术介绍
传统交流配电网正面临着供电容量不足、用户对电能质量和供电可靠性要求不断提高、分布式电源接入等诸多严峻挑战。柔性直流配电网在传送容量、可控性、电能质量和供电可靠性等层面具有比交流配电系统更加优异的性能。柔性直流配电网已经得到广泛的关注和研究。由于受光照强度和温度等自然因素的影响，电站中光伏电源的有功出力具有较大波动性，所以直接并网运行会产生一系列问题，如引起电网运行不稳定、供电质量差、参与电网调度困难等。目前有效解决该问题的方式是通过增加储能装置，使光伏和储能装置相结合。简单结合储能装置和光伏并不能从根本上解决问题，在不能达到并网要求时，会以“弃光”来解决电网侧的电压稳定的问题，导致出现大面积的“弃光”，所谓“弃光”是指将达不到并网要求的光伏电能舍弃，直接放弃将该部分能源的使用，造成能源上的浪费。因此将结合储能装置和光伏简单组合并不能达到充分或者说是提高光伏的利用率的效果。如何既提高光伏电站供电的电能质量，又使光伏电站能够灵活的参与电网调度，增强电网运行的稳定性是当前所面临的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提高光伏电站的能源利用率，针对现有技术不足，提出一种直流配电网中光伏储能系统。本专利技术为了解决上述技术问题提出的技术方案是：一种直流配电网中光伏储能系统，包括直流配电网、光伏电站模块、有限储能模块、并网模块、主控制模块；所述并网模块将连接于低压直流母线的所述光伏电站模和所述储能模块一并与所述直流配电网的中压直流母线相连；所述并网模块包括直流固态变压器和第三直流断路器；所述第三直流断路器用于将所述直流固态变压器接入中压直流母线；所述光伏电站模块与低压直流母线的连接是单向的，由光伏阵列流向低压直流母线，所述有限储能模块与所述低压直流母线的连接为双向的，所述并网模块与所属中压直流母线的连接为双向的；所述主控制模块用于完成总体通信控制、光伏电站模块的最大功率追踪MPPT、储能模块的充放电控制、并网模块的控制以及该直流配电网中光伏储能系统的通断控制。上述技术方案的改进是：所述光伏电站模块包括光伏阵列、单向直流变换器和第一直流断路器；所述第一直流断路器用于将所述光伏阵列接入到低压直流母线，所述第一直流断路器与所述光伏阵列之间接有单向直流变换器。上述技术方案的改进是：所述有限储能模块包括蓄电池组、双向直流变化器和第二直流断路器；所述第二直流断路器用于将所述蓄电池组接入低压直流母线，所述第二直流断路器与所述蓄电池组直接接有双向直流变换器。本专利技术采用上述技术方案的有益效果是：本专利技术通过设置在并网侧以双向连接，使得直流配电网的功率分配更为灵活，解决了直流配电网的问题。本专利技术要解决的技术问题是提高光伏电站的能源利用率，针对现有技术不足，提出一直流配电网中光伏储能系统的运行控制方法。本专利技术为了解决上述技术问题提出的技术方案是：直流配电网中光伏储能系统的运行控制方法，该方法步骤如下，步骤1：实时监测光伏电站模块的的有功出力，进行光伏电站模块的最大功率追踪；步骤2：判断光伏电站模块的的有功出力PV是否小于系统设定值PS，若是则执行步骤3，若否则执行步骤8；步骤3：判断有限储能模块是否充满，若是则执行步骤4，若否则执行步骤7；步骤4：判断直流电网母线电压是否小于其额定值的95%，若是则执行步骤5，若否则执行步骤6；步骤5：光伏电站模块和有限储能模块联合出力，通过并网模块进行并网，并执行步骤9；步骤6：光伏电站模块单独出力，通过并网模块进行并网，并执行步骤9；步骤7：光伏电站模块给有限储能模块充电，通过并网模块进行并网，并执行步骤9；步骤8：判有限储能模块是否有放电能力，若是则执行步骤5，若否则执行步骤6；步骤9：实时监测中压直流电网母线、光伏电站模块和有限储能模块的工作状态，并执行步骤10；步骤10：根据检测判断系统是否出现故障，若是则执行步骤11，若否则执行步骤1；步骤11：将光伏电站模块、有限储能模块与低压直流母线断开，并网模块与中压直流母线断开，系统停止运行。上述技术方案的改进是：所述的步骤9状态监测的监测参数包括：光伏电站模块的输出功率PV；有限储能模块电池组的电量；有限储能模块电池组的充放电状态；中压直流母线的电压。本专利技术采用上述技术方案的有益效果是：本方法考虑现有储能装置的局限性，从有限储能模块考虑，以合适的分配方式，既使得有限储能模块能够工作良好，同时提高光伏电站供电的电能质量，可以使光伏电站能够灵活地参与电网调度，增强电网运行稳定性，提高能源利用率，减少弃光的情况。本方法能够提高光伏利用率20%左右。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步说明。图1是本专利技术实施例的直流配电网中光伏储能系统的示意图。图2是应用于图1中直流配电网中光伏储能系统的运行控制流程图。具体实施方式实施例本实施例的一种直流配电网中光伏储能系统，如图1所示，包括直流配电网、光伏电站模块、有限储能模块、并网模块、主控制模块；所述并网模块将连接于低压直流母线的所述光伏电站模和所述储能模块一并与所述直流配电网的中压直流母线相连；所述并网模块包括直流固态变压器和第三直流断路器；所述第三直流断路器用于将所述直流固态变压器接入中压直流母线；所述光伏电站模块与低压直流母线的连接是单向的，由光伏阵列流向低压直流母线，所述有限储能模块与所述低压直流母线的连接为双向的，所述并网模块与所属中压直流母线的连接为双向的；所述主控制模块用于完成总体通信控制、光伏电站模块的最大功率追踪MPPT、储能模块的充放电控制、并网模块的控制以及该直流配电网中光伏储能系统的通断控制。所述光伏电站模块包括光伏阵列、单向直流变换器和第一直流断路器；所述第一直流断路器用于将所述光伏阵列接入到低压直流母线，所述第一直流断路器与所述光伏阵列之间接有单向直流变换器。所述有限储能模块包括蓄电池组、双向直流变化器和第二直流断路器；所述第二直流断路器用于将所述蓄电池组接入低压直流母线，所述第二直流断路器与所述蓄电池组直接接有双向直流变换器。如图2所示，本实施例的直流配电网中光伏储能系统的运行控制方法，该方法步骤如下，步骤1：实时监测光伏电站模块的的有功出力，进行光伏电站模块的最大功率追踪；步骤2：判断光伏电站模块的的有功出力PV是否小于系统设定值PS，若是则执行步骤3，若否则执行步骤8；步骤3：判断有限储能模块是否充满，若是则执行步骤4，若否则执行步骤7；步骤4：判断直流电网母线电压是否小于其额定值的95%，若是则执行步骤5，若否则执行步骤6；步骤5：光伏电站模块和有限储能模块联合出力，通过并网模块进行并网，并执行步骤9；步骤6：光伏电站模块单独出力，通过并网模块进行并网，并执行步骤9；步骤7：光伏电站模块给有限储能模块充电，通过并网模块进行并网，并执行步骤9；步骤8：判有限储能模块是否有放电能力，若是则执行步骤5，若否则执行步骤6；步骤9：实时监测中压直流电网母线、光伏电站模块和有限储能模块的工作状态，并执行步骤10；步骤10：根据检测判断系统是否出现故障，若是则执行步骤11，若否则执行步骤1；步骤11：将光伏电站模块、有限储能模块与低压直流母线断开，并网模块与中压直流母线断开，系统停止运行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流配电网中光伏储能系统，包括直流配电网、光伏电站模块、有限储能模块、并网模块、主控制模块，其特征在于：所述并网模块将连接于低压直流母线的所述光伏电站模和所述储能模块一并与所述直流配电网的中压直流母线相连；所述并网模块包括直流固态变压器和第三直流断路器；所述第三直流断路器用于将所述直流固态变压器接入中压直流母线；所述光伏电站模块与低压直流母线的连接是单向的，由光伏阵列流向低压直流母线，所述有限储能模块与所述低压直流母线的连接为双向的，所述并网模块与所属中压直流母线的连接为双向的；所述主控制模块用于完成总体通信控制、光伏电站模块的最大功率追踪MPPT、储能模块的充放电控制、并网模块的控制以及该直流配电网中光伏储能系统的通断控制。

【技术特征摘要】
1.一种直流配电网中光伏储能系统，包括直流配电网、光伏电站模块、有限储能模块、并网模块、主控制模块，其特征在于：所述并网模块将连接于低压直流母线的所述光伏电站模和所述储能模块一并与所述直流配电网的中压直流母线相连；所述并网模块包括直流固态变压器和第三直流断路器；所述第三直流断路器用于将所述直流固态变压器接入中压直流母线；所述光伏电站模块与低压直流母线的连接是单向的，由光伏阵列流向低压直流母线，所述有限储能模块与所述低压直流母线的连接为双向的，所述并网模块与所属中压直流母线的连接为双向的；所述主控制模块用于完成总体通信控制、光伏电站模块的最大功率追踪MPPT、储能模块的充放电控制、并网模块的控制以及该直流配电网中光伏储能系统的通断控制。2.根据权利要求1所述的直流配电网中光伏储能系统，其特征在于：所述光伏电站模块包括光伏阵列、单向直流变换器和第一直流断路器；所述第一直流断路器用于将所述光伏阵列接入到低压直流母线，所述第一直流断路器与所述光伏阵列之间接有单向直流变换器。3.根据权利要求1所述的直流配电网中光伏储能系统，其特征在于：所述有限储能模块包括蓄电池组、双向直流变化器和第二直流断路器；所述第二直流断路器用于将所述蓄电池组接入低压直流母线，所述第二直流断路器与所述蓄电池组直接接有双向直流变换器。4.一种如权利要求1所述的直流配电网中光伏储能系统的运...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱红，张明，马洲俊，嵇文路，徐青山，蒋贤强，黄文杰，陈潇鹏，许洪华，姚虹春，
申请(专利权)人：国网江苏省电力公司南京供电公司，国家电网公司，国网江苏省电力公司，东南大学，中国电力科学研究院南京分院，
类型：发明
国别省市：江苏;32