光伏储能逆变一体化系统技术方案

本实用新型专利技术主要涉及到光伏储能逆变一体化系统，采用将光伏逆变和储能以一体化的方案来实施，控制单元用于控制逆变电路模块进行交流到直流的反向转换并输出反向直流电，用于控制双向直流电变换模块将反向直流电进行电压转换输出给所述蓄电池单元以执行充电，还用于控制光伏电池组串对蓄电池单元充电。主张将储能技术应用于光伏并网发电系统中，基于为解决光伏发电对电网带来的不良影响而提供可行性方案，在满足各种安全约束的条件下使储能逆变方案对于光伏接入电网而言是一种经济性调度。

【技术实现步骤摘要】
光伏储能逆变一体化系统
本技术主要涉及到光伏发电
，确切的说是涉及到将光伏逆变和储能以一体化的方案来实施，主张将储能技术应用于光伏并网发电系统中，基于应对电网中断或大面积停电等突发事件而提供可行性方案，也是城市电网削峰填谷的调度措施，在满足各种安全约束的条件下使储能逆变方案对于光伏接入电网而言是一种经济性调度。
技术介绍
光伏发电的发展和应用势头迅速，传统光伏安装已发展得比较成熟，根据最新数据显示中国近一年来的新增太阳能发电装机容量几乎上千万千瓦。由于光伏电源的输出功率随光照强度和温度等环境因素改变而剧烈变化，在影响电网经济运行的同时，其日益壮大的分布式小额装机容量也使电网不堪重负。光伏发电保证供电的安全性和可靠性变得日趋重要，如果从光伏电站角度考虑，可以通过对并网光伏电站配备储能装置的方式，来解决光伏电站输出不稳定的问题，将储能技术应用于光伏并网发电系统中，为解决光伏发电对电网带来的不良影响提供了可行性方案，同时也提高了用户和电网的经济性，基于过去储能逆变器的应用经验，业界普遍认为储能逆变器将是未来的发展趋势。相反如果不应用储能技术，光伏并网发电系统对电网造成的负面影响将比较大。一方面由于电网支路潮流一般是单向流动的，当光伏电源接入电网后，从根本上改变了系统潮流的模式且潮流变得无法预测，使得电压调整很难维持，甚至导致配电网的电压调整设备出现异常响应，影响系统的供电可靠性。另一方面由于光伏电源的自身输出不稳定性，可调度性受制约，当光伏发电系统并网运行后，系统必须增加相应容量的旋转备用，从而降低了机组利用小时数并牺牲了电网的经济性运行。另外，光伏电价与常规电价存在着差异所以如何在满足各种安全约束的条件下对电网进行经济性调度也并不明确。光伏储能逆变系统可将光伏发电供给家庭并把多余的电能储存到电池中，当电池满额时再自动输入电网，以方便调配给其他用户使用。这样通过合理分配光伏、电池和电网电能，既可保证家庭用电自给自足，不依赖电网也可最大限度地提高光伏自发自用比例降低电网负担。光伏发电最重要的特点是周期性和波动性。传统逆变器配合太阳能电板将太阳能转化成交流电供家庭使用。但由于一般家庭平均七成用电是在晚间，就形成了白天太阳能发电输入电网，晚上再从电网买电的过程。这种发电和耗电的不均衡需求就需要利用到智能微电网技术，形成既可以和外部电网并网运行，也可以独立运行的系统。智能光伏储能并网系统可以使家庭电力使用低价波谷电能，在为居民节省电费开支的同时，也利用信息采集模块和数据分析终端，实现为客户提供远程监测与控制服务。在现有技术的光伏发电系统中，在光照辐射强度大的情况下光伏逆变器可以并网发电或离网型给本地负载提供电能，以满足本地负载的用电需求。然而在夜晚或阴雨天气无光照或者光照弱的情况下，光伏逆变器将会因无能量输入而停止工作，无法满足本地负载的用电需求也无法并网发电。为了解决该问题，现阶段通常是在该光伏发电系统的基础上增加储能装置，从而构成光伏逆变储能系统，以延长光伏逆变器的工作时间，提高光伏发电效益。具体的所增加的储能装置包括储能电池以及与该储能电池连接的电压变换器，且该电压变换器与光伏逆变器输入端连接，在实际应用，光伏电池板产生的多余的太阳能将通过该电压变换器转换后，存储到该储能电池中即给储能电池充电过程，当光伏电池供电不足时，该储能电池将通过电压变换器放电，以满足电网或本地负荷的用电需求。但是经过持续的研究会发现，对于现有的光伏逆变储能系统，在负荷突变或光伏电池板阴影等原因造成短时出力骤升骤降等情况下，储能电池将会频繁地进行充放电切换，严重影响了储能电池寿命更重要的是导致并网的电压频繁波动。另外在现有技术中涉及到逆变器对电池的管理，主要是电池管理系统BMS对电池的参数进行实时监控和执行故障诊断以及SOC估算、短路保护、漏电监测、显示报警和充放电模式选择等，并通过CAN总线与控制器进行信息交互，保障电池高效而且可靠和安全运行。但在光伏发电领域电池管理系统BMS不仅带来成本问题，它对太阳能光伏组件和蓄电池之间的管理并没有现成的管理模式。
技术实现思路
在技术的一个可选实施例中披露了一种光伏储能逆变一体化系统BSI，具有蓄电池单元200和双向变流单元PCS，双向变流单元PCS至少具有逆变电路模块340，所述逆变电路模块340将光伏电池组串PV-1至PV-N或者蓄电池单元200提供的前级电压直接逆变成并网到公共电网(publicpowergrid)的交流电或是离网型(off-grid)运行的交流电。控制单元320，控制所述逆变电路模块340进行直流电到交流电的逆变转换，还控制所述逆变电路模块340进行交流电到直流电的反向电压转换并输出反向直流电，其中所述控制单元320控制将所述反向直流电用于给所述蓄电池单元200执行充电，以及控制所述光伏电池组串PV对所述蓄电池单元200的充电。在这个可以省略DC/DC模块的实施例中满足以下几个特征。首先、如果从直流电DC到交流电AC转变的视角观察，该控制单元320可以直接控制前级电压VF1到交流电的逆变转换，前级电压VF1无须由DC/DC模块处理，光伏储能逆变一体化系统BSI的功能之一是将光伏电池/蓄电池的能量逆变成交流电。其次、如果从交流电AC到直流电DC转变的视角观察，所述控制单元320还控制所述逆变电路模块340进行交流到直流的反向电压转换并输出反向直流电VB1，并将该反向直流电VB1提供给所述蓄电池单元200以执行充电，光伏储能逆变一体化系统BSI另外的功能是将市电的交流电转换成存储在蓄电池单元200的直流电。再者、如果从直流电DC到直流电DC转变的视角观察，控制单元320还控制该些光伏电池组串PV-1至PV-N对所述蓄电池单元200的充电。这意味着光伏储能逆变一体化系统BSI的功能还在于将光伏电池的能量转换成存储在蓄电池单元200的直流电。在本技术的另一个可选实施例披露了一种光伏储能逆变一体化系统BSI，具有蓄电池单元200，包括双向变流单元PCS，PCS具有双向直流电变换模块330和逆变电路模块340；所述双向直流电变换模块330至少用于将光伏电池组串PV-1至PV-N或蓄电池单元200提供的前级电压进行本领域所称的电压转换(VoltageConvert)藉此产生后级直流电，并将后级直流电提供给逆变电路模块340；所述逆变电路模块340至少用于将后级直流电逆变成并网到公共电网(publicpowergrid)的交流电或是离网型(off-grid)运行的交流电。光伏储能逆变一体化系统BSI还包括控制单元320。在这个带有双向直流电变换模块330的实施例中满足后续的以下几个特征。首先、如果从直流电DC到交流电AC转变的视角观察，该控制单元320不仅需要控制所述双向直流电变换模块330进行前级电压VF1到后级直流电VF2的电压转换，控制单元320还控制所述逆变电路模块340进行后级直流电VF2到交流电的逆变转换。这意味着光伏储能逆变一体化系统BSI的功能之一是将光伏电池/蓄电池的能量逆变成交流电。其次、如果从交流电AC到直流电DC转变的视角观察，所述控制单元320还控制所述逆变电路模块340进行交流到直流的反向电压转换并输出反向直流电VB1，和控制所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏储能逆变一体化系统，具有蓄电池单元，其特征在于，包括：双向变流单元，至少具有逆变电路模块，所述逆变电路模块将光伏电池组串或蓄电池单元提供的前级电压逆变成并网到公共电网的交流电或是离网型运行的交流电；控制单元，控制所述逆变电路模块进行直流电到交流电的逆变转换，还控制所述逆变电路模块进行交流电到直流电的反向电压转换并输出反向直流电；其中所述控制单元控制将所述反向直流电用于给所述蓄电池单元执行充电，以及控制所述光伏电池组串对所述蓄电池单元的充电。

【技术特征摘要】
1.一种光伏储能逆变一体化系统，具有蓄电池单元，其特征在于，包括：双向变流单元，至少具有逆变电路模块，所述逆变电路模块将光伏电池组串或蓄电池单元提供的前级电压逆变成并网到公共电网的交流电或是离网型运行的交流电；控制单元，控制所述逆变电路模块进行直流电到交流电的逆变转换，还控制所述逆变电路模块进行交流电到直流电的反向电压转换并输出反向直流电；其中所述控制单元控制将所述反向直流电用于给所述蓄电池单元执行充电，以及控制所述光伏电池组串对所述蓄电池单元的充电。2.根据权利要求1所述的光伏储能逆变一体化系统，其特征在于，双向变流单元还具有双向直流电变换模块；所述双向直流电变换模块至少用于将光伏电池组串或蓄电池单元提供的前级电压进行电压转换藉此产生后级直流电并提供给逆变电路模块；所述逆变电路模块至少用于将后级直流电逆变成并网到公共电网的交流电或是离网型运行的交流电；所述控制单元控制所述双向直流电变换模块进行前级电压到后级直流电的电压转换和控制所述逆变电路模块进行后级直流电到交流电的逆变转换；其中所述控制单元还控制所述逆变电路模块进行交流到直流的反向电压转换并输出反向直流电，和控制所述双向直流电变换模块将所述反向直流电进行电压转换后输出给所述蓄电池单元以执行充电。3.根据权利要求1或2所述的光伏储能逆变一体化系统，其特征在于，在所述控制单元和所述蓄电池单元间建立通讯，所述控制单元监控所述蓄电池单元的电量存储情况；所述控制单元根据电量存储情况决定是否通知所述光伏电池组串或所述双向变流单元停止或启动向所述蓄电池单元提供能量。4.根据权利要求3所述的光伏储能逆变一体化系统，其特征在于，每一串所述光伏电池组串由多个串联连接的光伏电池构成，且每块光伏电池均配置有执行最大功率追踪的电压转换电路；其中与每块光伏电池对应的电压转换电路输出的电压表征该光伏电池提供在所述光伏电池组串上的实际电压。5.根据权利要求4所述的光伏储能逆变一体化系统，其特征在于，所述控制单元控制所述光伏电池组串对所述蓄电池单元进行充电的方式为：所述控制单元通知所述光伏电池组串中每块光伏电池所对应的电压转换电路调整输出的电压和/或电流，直至所述光伏电池组串的串级电压和/或串级电流调整至预定范围。6.根据权利要求5所述的光伏储能逆变一体化系统，其特征在于，所述电压转换电路和所述控制单元均配置有载波发送模块和载波接收模块，在所述控制向所述光伏电池组串的所述电压转换电路发送指令时，所述控制单元通过电力载波与每个所述光伏电池组串中每块光伏电池所对应的电压转换电路建立通讯。7.根据权利要求6所述的光伏储能逆变一体化系统，其特征在于，所述控制单元配置的载波发送模块带有设置在将所述光伏电池组串耦合到所述双向变流单元的传输线路上的载波发送变压器；所述控制单元配置的载波接收模块带有检测单元和滤波器，其检测单元用于监测所述传输线路上的载波信息，其滤波器用于从载波信息中提取具有一个指定频率范围的携带有数据的由所述电压转换电路广播的第二载波信号。8.根据权利要求6所述的光伏储能逆变一体化系统，其特征在于，所述电压转换电路的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永，
申请(专利权)人：丰郅上海新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31