一种混合储能、光伏、热能联产系统技术方案

本发明专利技术公开了一种混合储能、光伏、热能联产系统，包括：PV面板、集热装置、光伏电池及混合储能装置；所述PV面板用于接收太阳光进行光生伏特效应，并将产生的电能及热能分别输入至所述光伏电池及所述集热装置；所述混合储能装置，由锂电池与超级电容器串联组成，用于根据光伏弃光进行充电及储能，并将储能后的电量用于调频及调峰。其中，所述锂电池由受控电压源与内阻串联构成，所述超级电容器由理想电容器与等效内阻串联构成。本发明专利技术提供的混合储能、光伏、热能联产系统，通过增设由锂电池与超级电容组成的混合储能部分，帮助消纳光伏发电中的弃光，并利用弃光电量参与调峰、调频等多元服务，提高了光伏利用率和经济效益。提高了光伏利用率和经济效益。提高了光伏利用率和经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种混合储能、光伏、热能联产系统


[0001]本专利技术涉及光伏发电
，具体涉及一种混合储能、光伏、热能联产系统。

技术介绍

[0002]太阳能作为一种清洁可再生能源，已被广泛利用于太阳能光伏发电领域。虽然光伏发电技术已经相对成熟，但是其存在利用率低及经济效益低的问题，一直是光伏发电领域关注的重点。
[0003]目前，市面上常见的一种模型是光伏和热的联产模型，该模型用光伏(PV)层压板组成光伏集热器的吸收器从而组成组合面板用以将太阳能转换为电能和热能；另一种模型则为具有电池存储功能的混合光伏
‑
地热联产模型，通过设计一种合适的选择光伏面板以及储能电池数量的程序，以达到持续性发电的目的。但是这些模型均存在自身的缺点：第一种模型并不涉及光伏出力问题，也没有考虑光伏发电的弃光问题，因此联产利用率低下。而第二种模型作为一个初步程序模型，对于储能所起到的作用以及电储能的类型并没有提及，同时也没有考虑光伏发电的弃光问题，同样不能大幅度提高联产的利用率。因此，如何提供一种联产系统，大大提高光伏发电联产的利用率，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种混合储能、光伏、热能联产系统，该系统通过增设由锂电池与超级电容组成的混合储能部分，帮助消纳光伏发电中的弃光，并利用弃光电量参与调峰、调频等多元服务，提高了光伏利用率和经济效益。
[0005]为了克服上述现有技术中的缺陷，本专利技术提供了一种混合储能、光伏、热能联产系统，包括：
[0006]PV面板、集热装置、光伏电池及混合储能装置；
[0007]所述PV面板用于接收太阳光进行光生伏特效应，并将产生的电能及热能分别输入至所述光伏电池及所述集热装置；
[0008]所述混合储能装置，由锂电池与超级电容器串联组成，用于根据光伏弃光进行充电及储能，并将储能后的电量用于调频及调峰。
[0009]作为优选地，所述锂电池由受控电压源与内阻串联构成。
[0010]作为优选地，所述超级电容器由理想电容器与等效内阻串联构成。
[0011]作为优选地，联产系统的功率输出关系包括：
[0012][0013]其中，P
PV
为光伏出力；P
N
为电网可消纳的光伏部分电量；P
abandon
为弃光电量；P
THERMAL
为利用光伏产热的热电出力；P
HESS
为混合储能的出力。
[0014]作为优选地，所述锂电池放电输出电压及功率的计算公式为：
[0015][0016]其中，E(t)为受控电压源的输入电压；E0为标称额定电压；i(t)是t时刻的放电控制电流；K为极化电压；Q为容量(Ah)；A代表指数区域的振幅；B表示指数区域的时间常数的倒数；U
bat
(t)、I
bat
(t)分别为t时刻锂电放电输出电压、电流，P
d
(t)为输出功率。
[0017]作为优选地，所述锂电池充电的SOC的计算公式为：
[0018][0019]其中，δ
d_Li
、δ
c_Li
分别为锂电充放电效率。
[0020]作为优选地，所述超级电容器放电的输出电压的计算公式为：
[0021][0022]其中，U
SC
(t)、I
SC
(t)分别为超级电容电路的输出电压、电流；R
SC
、X
C_SC
分别为等效电阻和电容；C为电容的电容值；P
d_SC
(t)、Q
d_SC
(t)分别为超级电容的有功输出、无功输出。
[0023]作为优选地，所述超级电容器充电的SOC的计算公式为：
[0024][0025]其中，δ
d_SC
、δ
c_SC
分别为超级电容的充放电效率。
[0026]作为优选地，所述光伏电池输出功率的计算公式为：
[0027]P
PV
＝η
PV
N
PV
A
PV
G
t
[0028]其中，P
PV
是光伏功率，η
PV
是瞬时效率，N
PV
是面板的数量，A
PV
是光伏发电机的表面积，G
t
是太阳入射辐射W/m2。
[0029]作为优选地，所述热能输出功率的计算公式为：
[0030]P
THERMAL
＝A
PV
F
R
((τ
α
‑
τη
el
)G
t
‑
U
loss
(T
in
‑
T
a
))
[0031]其中，P
THERMAL
是热能，F
R
是除热因子((无量纲，范围：0
‑
1))，τ
α
是传输
‑
吸收因子，τ是玻璃的透射率，η
el
是电效率，U
loss
是总的热损失系数，T
in
是流入温度。
[0032]相对于现有技术，本专利技术实施例的有益效果在于：
[0033]1)本专利技术加入由容量大可以长时间持续放电的锂电池和充放电迅速可应对瞬时变化的超级电容组成的混合储能部分，并在锂电池部分采用与放电状态有关的受控源与内阻串联，帮助消纳弃光。利用弃光电量参与调峰、调频等多元服务，最终提高光伏利用率和经济效益。
[0034]2)本专利技术通过在光伏热联产模型上加入混合储能部分，利用光伏发电产生的弃光进行充电，从而帮助光伏发电消纳弃光，从而直接增加了原模型的利润收益。且由锂电池和
超级电容组成的混合储能，在性能上形成互补，使得混合储能可以参与有不同充放电要求的多元服务，从而实现利用率的最大化。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1是本专利技术某一实施例提供的混合储能、光伏、热能联产系统的结构示意图；
[0037]图2是本专利技术某一实施例提供的混合储能装置的结构示意图；
[0038]图3是本专利技术某一实施例提供的锂电池的结构示意图；
[0039]图4是本专利技术某一实施例提供的锂电池放电特性曲线示意图；
[0040]图5是本专利技术某一实施例提供的超级电容器的结构示意图。
具体实施方式
[0041]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合储能、光伏、热能联产系统，其特征在于，包括：PV面板、集热装置、光伏电池及混合储能装置；所述PV面板用于接收太阳光进行光生伏特效应，并将产生的电能及热能分别输入至所述光伏电池及所述集热装置；所述混合储能装置，由锂电池与超级电容器串联组成，用于根据光伏弃光进行充电及储能，并将储能后的电量用于调频及调峰。2.根据权利要求1所述的混合储能、光伏、热能联产系统，其特征在于，所述锂电池由受控电压源与内阻串联构成。3.根据权利要求1所述的混合储能、光伏、热能联产系统，其特征在于，所述超级电容器由理想电容器与等效内阻串联构成。4.根据权利要求1所述的混合储能、光伏、热能联产系统，其特征在于，联产系统的功率输出关系包括：其中，P
PV
为光伏出力；P
N
为电网可消纳的光伏部分电量；P
abandon
为弃光电量；P
THERMAL
为利用光伏产热的热电出力；P
HESS
为混合储能的出力。5.根据权利要求2所述的混合储能、光伏、热能联产系统，其特征在于，所述锂电池放电输出电压及功率的计算公式为：其中，E(t)为受控电压源的输入电压；E0为标称额定电压；i(t)是t时刻的放电控制电流；K为极化电压；Q为容量(Ah)；A代表指数区域的振幅；B表示指数区域的时间常数的倒数；U
bat
(t)、I
bat
(t)分别为t时刻锂电放电输出电压、电流，P
d
(t)为输出功率。6.根据权利要求2所述的混合储能、光伏、热能联产系统，其特征在于，所述锂电池充电的SOC的计算公式为：其中，δ
d_Li
、δ
c_Li
分别为锂电充放电效率。7.根据权利要求3所述的混合储能、光伏、热能联产系统，其特征在于，所述超级电容器放电的输出电压的计算公式为：其中，U
SC
(t)、I
SC
(t)分别为超级电容电路的输出电压、电流；R
SC
、...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄欣，郇嘉嘉，蓝晓东，于运东，刘念，李耀东，高晓彬，洪海峰，赵敏彤，蒋凯，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：