光伏储能充放电一体化能量控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了光伏储能充放电一体化能量控制系统及方法，包括：直流母线，所述直流母线通过AC/DC变换器与本地电网连接，所述直流母线通过DC/DC变换器与光伏发电装置连接，所述直流母线与储能装置连接，所述直流母线还通过DC/DC充电器与充电站连接；其中，所述AC/DC变换器、DC/DC变换器、储能装置和DC/DC充电器均与控制中心连接；所述控制中心通过控制AC/DC变换器和储能装置的工作状态，使能量控制系统的总功率一直在设定范围内。

Integrated energy control system and method of photovoltaic energy storage charge and discharge

【技术实现步骤摘要】
光伏储能充放电一体化能量控制系统及方法
本公开涉及新能源及储能
，特别是涉及光伏储能充放电一体化能量控制系统及方法。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提到了与本公开相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。城市严重的空气污染和与排放有关的健康问题是推动电动汽车发展的主要因素。电动汽车(EV)具有无直接排放的优点，可以缓解城市严重的污染问题。然而，与内燃机(ICE)车辆相比，电动汽车具有相当有限的驱动范围和相对高的采集成本，同时缺乏充电基础设施也是影响消费者满意度的重要因素。在这种情况下，在城市和公路上安装快速充电站可以提供有效的解决方案以减少上述电动汽车发展的不利因素。此外，为了减少电动汽车产生的间接排放，可以将光伏发电装置集成到快速充电站中。当可再生能源与充电站结合时，通常会配置有储能装置，储能装置被认为是平抑能量波动的有益成分。在智能电网建设中，V2G充电系统将发挥重要作用，在致力于提供快速充电服务的同时以可持续的方式减少高峰负荷。通常，从并网的角度来看，V2G充电站可以以两种模式运行。独立模式：V2G充电系统独立于本地电网运行，充电站和本地电网之间没有电力交换。并网模式：当充电站以并网模式运行时，电网向V2G充电系统/从V2G充电系统输送/吸收电能。在实现本公开的过程中，专利技术人发现现有技术中存在以下技术问题：近年来关于充电系统的管理和控制策略的研究也屡见不鲜，其中包括智能家居、商业楼宇等应用场景的充电管理。关于智能家居的充电策略，有研究提出通过光伏系统输出和电能需求的预测结果来分配电动汽车充电。但预测误差将影响优化结果。也有研究提出了一种包含光伏和电动汽车系统的商业楼宇实时运行策略，该策略基于实时数据采集，无需预测需求和发电信息；上述研究都没有应用能量管理。有研究提出了一种快速充电站的分散能量管理方案，由于管理策略是基于对公共母线电压的控制，无法实现快速充电系统的灵活控制，特别是在一些复杂的情况下更加难以控制，整个系统不能一直工作在最优点，系统无法灵活控制，同样存在不足。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本公开提供了光伏储能充放电一体化能量控制系统及方法；第一方面，本公开提供了光伏储能充放电一体化能量控制系统；直流母线，所述直流母线通过AC/DC变换器与本地电网连接，所述直流母线通过DC/DC变换器与光伏发电装置连接，所述直流母线与储能装置连接，所述直流母线还通过DC/DC充电器与充电站连接；其中，所述AC/DC变换器、DC/DC变换器、储能装置和DC/DC充电器均与控制中心连接；所述控制中心通过控制AC/DC变换器和储能装置的工作状态，使能量控制系统的总功率一直在设定范围内。第二方面，本公开还提供了光伏储能充放电一体化能量控制方法；光伏储能充放电一体化能量控制方法，包括：光伏发电装置产生的直流电能通过DC/DC变换器向直流母线传输电能；本地电网根据控制中心的控制策略，通过AC/DC变换器从直流母线输出或吸收电能；储能装置根据控制中心的控制策略，从直流母线输出或吸收电能；电动汽车从直流母线中获取电量进行充电；所述控制中心通过控制AC/DC变换器和储能装置的工作状态，使能量控制系统的总功率一直在设定范围内。与现有技术相比，本公开的有益效果是：(1)对于快速充电站而言，充电时间短是其较其他类型充电站的主要优势。然而，由于高功率充电的特点，快速充电站对当地电网的影响很大。因此，本公开通过整合储能装置和可再生能源系统，使其协调运行，提高了快速充电站的独立性。(2)本公开提出了一种基于事件触发的能量管理操作机制，在V2G充电系统运行期间，电价、光伏功率和电动汽车充电功率会随时间而变化，为了实现功率平衡和最大的运行利润，功率变换器的控制策略能根据能量管理操作机制而改变，以实现不同场景下的功率平衡，较好地应对了分时电价市场，实现了V2G充电系统的最小成本和协调控制。(3)本公开所设计的协调控制方案能够灵活控制变流器向电动汽车或电网提供稳定、高效、高质量的电能。(4)本公开推导了光伏发电装置的最大功率，较好地应对了分时电价市场，同时保证了快速的充电效率，提高了消费者的满意度。附图说明构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。图1为第一个实施例的含有光伏发电装置和储能装置的V2G快速充电系统示意图；图2为第一个实施例的基于事件触发的能量管理操作机制；图3为第一个实施例的三相AC/DC变换器的控制策略；图4为第一个实施例的BOOST变换器的MPPT控制；图5为第一个实施例的储能装置蓄电池和电动汽车蓄电池的工作模式。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。实施例一，本实施例提供了光伏储能充放电一体化能量控制系统；光伏储能充放电一体化能量控制系统，包括：直流母线，所述直流母线通过AC/DC变换器与本地电网连接，所述直流母线通过DC/DC变换器与光伏发电装置连接，所述直流母线与储能装置连接，所述直流母线还通过DC/DC充电器与充电站连接；其中，所述AC/DC变换器、DC/DC变换器、储能装置和DC/DC充电器均与控制中心连接；所述控制中心通过控制AC/DC变换器和储能装置的工作状态，使能量控制系统的总功率一直在设定范围内。作为一个或多个实施例，光伏发电装置产生的直流电能通过DC/DC变换器向直流母线传输电能；本地电网根据控制中心的控制策略，通过AC/DC变换器从直流母线输出或吸收电能；储能装置根据控制中心的控制策略，从直流母线输出或吸收电能；电动汽车从直流母线中获取电量进行充电。作为一个或多个实施例，所述控制中心通过控制AC/DC变换器和储能装置的工作状态，使能量控制系统的总功率一直在设定范围内，包括：当电价高于设定阈值、PSmin>Pev、SOC(t)＝SOCH且tredundancy>tmin时，控制中心控制AC/DC变换器的工作模式为有源逆变模式；控制中心控制储能装置的工作模式为静止模式；光伏发电装置将充电后剩余的电能逆变后，送给本地电网；其中，PSmin表示光伏储能充放电一体化能量控制系统的总功率最小值，Pev表示电动汽车总的充电功率；SOC(t)表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.光伏储能充放电一体化能量控制系统，其特征是，包括：/n直流母线，所述直流母线通过AC/DC变换器与本地电网连接，所述直流母线通过DC/DC变换器与光伏发电装置连接，所述直流母线与储能装置连接，所述直流母线还通过DC/DC充电器与充电站连接；/n其中，所述AC/DC变换器、DC/DC变换器、储能装置和DC/DC充电器均与控制中心连接；所述控制中心通过控制AC/DC变换器和储能装置的工作状态，使能量控制系统的总功率一直在设定范围内。/n

【技术特征摘要】
1.光伏储能充放电一体化能量控制系统，其特征是，包括：
直流母线，所述直流母线通过AC/DC变换器与本地电网连接，所述直流母线通过DC/DC变换器与光伏发电装置连接，所述直流母线与储能装置连接，所述直流母线还通过DC/DC充电器与充电站连接；
其中，所述AC/DC变换器、DC/DC变换器、储能装置和DC/DC充电器均与控制中心连接；所述控制中心通过控制AC/DC变换器和储能装置的工作状态，使能量控制系统的总功率一直在设定范围内。


2.如权利要求1所述的系统，其特征是，
光伏发电装置产生的直流电能通过DC/DC变换器向直流母线传输电能；
本地电网根据控制中心的控制策略，通过AC/DC变换器从直流母线输出或吸收电能；
储能装置根据控制中心的控制策略，从直流母线输出或吸收电能；
电动汽车从直流母线中获取电量进行充电。


3.如权利要求1所述的系统，其特征是，
所述控制中心通过控制AC/DC变换器和储能装置的工作状态，使能量控制系统的总功率一直在设定范围内，包括：
当电价高于设定阈值、PSmin>Pev、SOC(t)＝SOCH且tredundancy>tmin时，控制中心控制AC/DC变换器的工作模式为有源逆变模式；控制中心控制储能装置的工作模式为静止模式；光伏发电装置将充电后剩余的电能逆变后，送给本地电网；其中，PSmin表示光伏储能充放电一体化能量控制系统的总功率最小值，Pev表示电动汽车总的充电功率；SOC(t)表示储能装置的荷电状态；SOCH表示储能装置的荷电状态上限；tredundancy储能装置的冗余充电时间；tmin表示时间最小值；
当电价高于设定阈值、PSmax>Pev>PSmin、SOCH>SOC>SOCL且tredundancy>tmin时，控制中心控制AC/DC变换器的工作模式为离网模式，控制中心控制储能装置的工作模式为保持模式；电动汽车的充电电能由光伏发电装置进行，此时本地电网不参与电动汽车充电；其中，PSmax表示光伏储能充放电一体化能量控制系统的总功率最大值，SOCL表示储能装置的荷电状态下限；
当电价高于设定阈值、SOCH≥SOC>SOCL且tredundancy＝tmin时，控制中心控制AC/DC变换器的工作模式为有源逆变模式或整流模式，控制中心控制储能装置的工作模式为全功率输出模式；此时，电动汽车所需电能由光伏发电装置和储能装置共同提供，不足电能由本地电网整流提供，若充电后还有剩余电能则逆变送给电网，以获取利润；
当电价高于设定阈值、PSmax<Pev、LH≥SOC≥LL且tredundancy>tmin时，控制中心控制AC/DC变换器的工作模式为整流模式，控制中心控制储能装置的工作模式为全功率输出模式；其中，LH表示SOC上限，LL表示SOC下限。


4.如权利要求1所述的系统，其特征是，
所述控制中心通过控制AC/DC变换器和储能装置的工作状态，使能量控制系统的总功率一直在设定范围内，还包括：
当电价低于设定阈值、PSmin>Pev、SOC＝LH...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏涛，张磊，胡丽，王涛，罗冉冉，李凯，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司潍坊供电公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37