【技术实现步骤摘要】
一种光伏电站储能配套系统及其运行方法
[0001]本专利技术涉及物理储能领域，具体为一种光伏电站储能配套系统及其运行方法。
技术介绍
[0002]光资源在短时间的波动较大，而电网也需要根据用户侧负荷进行调度，这催生出光伏电站对储能的需求。当前多省新能源配套储能的政策不断加码，要求新能源电站在并网发电前配套额定发电功率5％到20％的储能系统。虽然电网侧的储能相较于发电侧而言，整体建造成本和容量更低，但是对电网的控制和管理难度较大，因此发电侧的储能有其不可替代性。
[0003]现阶段成熟的大规模储能技术有抽水蓄能，电化学储能和压缩空气储能。抽水蓄能对地质条件有较高的要求；电化学储能全生命周期内污染较为严重，存在安全隐患，并且无法增加系统的转动惯量用于提高供电系统的稳定性；压缩空气储能对地理条件的限制小，同时污染也较为可控，并且利用同步发电机的特性可以单独调节有功功率和无功功率，提高电网的稳定性和系统转动惯量，是适合配合光伏电站推广的大规模储能之一。
[0004]此外，在强烈的日照条件下，光伏电池的温度升高，引起光伏板发电效率的降低，导致光伏电站输出功率和系统寿命的降低。光伏电池所在的户外工作环境会导致长时间的工作后，光伏板的表面灰尘和异物，进一步影响光伏电池的发电效率。上述问题影响了光伏电站的长期稳定和高效运行。现阶段的大规模光伏电厂的除尘多采用季度性的人工除尘，即一年4次人工用高压水对光伏电池表面进行冲刷清洁，不仅效率低，而且无法解决正午时刻光伏电池的高温和效率降低的问题。
技术实现思路
>[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种光伏电站储能配套系统及其运行方法，能够满足太阳能光伏电站的储能需求；搭配压缩热回收模块和太阳能补热模块，能够显著提高储能系统的效率，降低太阳能电站的维护成本；配合储能增设冷却模块，能够降低光伏电池的运行温度，提高电池寿命。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种光伏电站储能配套系统，包括压缩空气储能模块、压缩热回收模块、太阳能补热模块和光伏电池冷却模块；光伏电池冷却模块包括设置在光伏电池上方的冷却喷头，冷却喷头连通有冷却空气或清洁水源；压缩空气储能模块包括储能段和释能段，储能段的出口和释能段的入口通过控制阀连接高压储气室的入口；
[0007]储能段设置两级压缩机，压缩机的出口均设置冷却器，释能段设置两级膨胀机，两级膨胀机的入口处均设置预热加热器和补热加热器；
[0008]压缩热回收模块包括所述冷却器、低温蓄水罐、高温蓄水罐、所述预热加热器和补热加热器；
[0009]冷却器的热介质出口连通高温蓄水罐，冷却器的冷介质出口连通低温蓄水罐，高
温蓄水罐连接所述预热加热器，预热加热器的加热介质出口连通低温蓄水罐；
[0010]太阳能补热模块的工质出入口连通所述补热加热器的加热介质进出口。
[0011]压缩空气储能模块中两级压缩机采用直流无刷同步电机驱动；直流无刷同步电机电能输入端与光伏电池组的直流总线直接连接。
[0012]太阳能补热模块包括太阳能集热器、放热回路进口控制阀、蓄热回路出口控制阀、填充床蓄热器控制阀、放热回路出口控制阀、蓄热回路进口控制阀以及填充床蓄热器，其中设置蓄热回路和放热回路：蓄热回路中，太阳能集热器、蓄热回路出口控制阀、填充床蓄热器、填充床蓄热器控制阀和蓄热回路进口控制阀依次连通；放热回路中，填充床蓄热器、放热回路进口控制阀、补热加热器组、放热回路出口控制阀和填充床蓄热器控制阀依次连通，填充床蓄热器的出入口为太阳能补热模块的工质出入口。
[0013]太阳能集热器采用线状菲涅耳透镜式太阳能集热器；太阳能补热模块中的换热介质采用导热油，所述导热油采用烷基联苯醚型合成导热油。
[0014]呈矩阵布置光伏电池组成光伏电池阵列，光伏电池阵列的每一行设置供气管道，每行设置冷却气流控制阀和冷却气流换热器，每一行的供气管道连通主管道，主管道连接高压储气室的出口；冷却喷头设置在每块光伏电池几何中心的上方，冷却喷头的出气孔距离光伏电池表面0.5厘米到3厘米。
[0015]冷却喷头包括供气段和收缩加速段，供气段为直管形，供气段的上端设置上端顶盖，供气段的上端为喇叭形开口，形成下型面，上端顶盖采用弧形面，为上型面，上端顶盖与供气段的上端形成所述收缩加速段，上端顶盖与供气段的上端之间间隔设置连接柱。
[0016]下型面的圆弧半径为供气段管道半径的1/4到2/3，上型面的圆弧半径为供气段管道半径的3倍到7倍，上下型面在出口处的距离为供气管道半径的1/20到1/10，冷却喷头的上端顶盖与供气段的上端之间存在3
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6个连接点。
[0017]填充床蓄热器内的填充材料选用直径小于3厘米的鹅卵石或直径小于5厘米的钢渣块。
[0018]进一步的，本专利技术还提供所述光伏电站储能配套系统的运行方法，包括储能过程和释能过程；
[0019]储能阶段：压缩空气储能模块中的压缩机将空气分级压缩，压缩后的高压空气进入高压储气室，冷却器利用低温蓄水罐的冷却水回收压缩过程中产生的热能，所述冷却水吸收热量后进入高温蓄水罐；
[0020]释能阶段：高压空气经过预热加热器和补热加热器分别预热和加热后进入膨胀机做功发电；高温蓄水罐中的热水通过预热加热器对压缩空气进行预热；
[0021]太阳能补热模块的工质通过补热加热器对预热后的空气进行加热，所述工质换热后回流太阳能补热模块；光伏电池上方的冷却喷头通过冷却空气对光伏电池冷却，冷却喷头中通入清洁水，按照设定时间对光伏电池进行清洗。
[0022]储能阶段：首先启动冷却水循环，利用光伏电池直流总线中的功率盈余，根据直流无刷电机对应功率下的转速，启动直流无刷同步电机，进行变工况压缩空气储能过程，将压缩空气存储在高压储气室内；
[0023]释能阶段：首先启动预热循环，然后调节对应的阀门状态，释能时在太阳能补热模块内，需要根据环境确定补热回路：若阳光充足，太阳能集热器出口温度能达到额定出口温
度，则补热加热器的热量由太阳能集热器直接提供；若太阳能集热器出口温度或出口速度达不到额定值，热量缺口通过填充床蓄热器提供；
[0024]日常冷却除尘时，冷却喷头内通高压空气，当检测到光伏电池的温度达到或高于设定温度时，启动日常冷却除尘；
[0025]冷却除尘过程以间歇方式运行：以2到4行的光伏电池为一组，在打开其中一行的冷却气流控制阀，对光伏电池进行冷却时，关闭其余行的冷却气流控制阀；每一行的冷却气流控制阀依次打开和关闭；
[0026]定期清洁时，冷却喷头内通高压水流，逐行打开冷却气流控制阀，利用水流的强力冲刷效果，除去光伏电池表面日常除尘难以去除的污渍。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益的技术效果：
[0028]本专利技术的光伏电站储能配套系统，通过压缩空气储能，配套压缩热回收和太阳能补热，显著提高了储能系统的运行效率；通过光伏，光热和压缩空气储能的相互配合，形成无碳清洁能源的稳定本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光伏电站储能配套系统，其特征在于，包括压缩空气储能模块、压缩热回收模块、太阳能补热模块和光伏电池冷却模块；光伏电池冷却模块包括设置在光伏电池上方的冷却喷头(61)，冷却喷头(61)连通有冷却空气或清洁水源；压缩空气储能模块包括储能段和释能段，储能段的出口和释能段的入口通过控制阀连接高压储气室(41)的入口；储能段设置两级压缩机，压缩机的出口均设置冷却器，释能段设置两级膨胀机，两级膨胀机的入口处均设置预热加热器和补热加热器；压缩热回收模块包括所述冷却器、低温蓄水罐(42)、高温蓄水罐(43)、所述预热加热器和补热加热器；冷却器的热介质出口连通高温蓄水罐(43)，冷却器的冷介质出口连通低温蓄水罐(42)，高温蓄水罐(43)连接所述预热加热器，预热加热器的加热介质出口连通低温蓄水罐(42)；太阳能补热模块的工质出入口连通所述补热加热器的加热介质进出口。2.根据权利要求1所述的光伏电站储能配套系统，其特征在于，压缩空气储能模块中两级压缩机采用直流无刷同步电机驱动；直流无刷同步电机电能输入端与光伏电池组的直流总线直接连接。3.根据权利要求1所述的光伏电站储能配套系统，其特征在于，太阳能补热模块包括太阳能集热器(5)、放热回路进口控制阀(35)、蓄热回路出口控制阀(36)、填充床蓄热器控制阀(37)、放热回路出口控制阀(38)、蓄热回路进口控制阀(39)以及填充床蓄热器(44)，其中设置蓄热回路和放热回路：蓄热回路中，太阳能集热器(5)、蓄热回路出口控制阀(36)、填充床蓄热器(44)、填充床蓄热器控制阀(37)和蓄热回路进口控制阀(39)依次连通；放热回路中，填充床蓄热器(44)、放热回路进口控制阀(35)、补热加热器组、放热回路出口控制阀(38)和填充床蓄热器控制阀(37)依次连通，填充床蓄热器(44)的出入口为太阳能补热模块的工质出入口。4.根据权利要求3所述的光伏电站储能配套系统，其特征在于，太阳能集热器采用线状菲涅耳透镜式太阳能集热器；太阳能补热模块中的换热介质采用导热油，所述导热油采用烷基联苯醚型合成导热油。5.根据权利要求1所述的光伏电站储能配套系统，其特征在于，呈矩阵布置光伏电池组成光伏电池阵列(6)，光伏电池阵列(6)的每一行设置供气管道，每行设置冷却气流控制阀和冷却气流换热器，每一行的供气管道连通主管道，主管道连接高压储气室(41)的出口；冷却喷头(61)设置在每块光伏电池几何中心的上方，冷却喷头的出气孔距离光伏电池表面0.5厘米到3厘米。6.根据权利要求1所述的光伏电站储能配套系统，其特征在于，冷却喷头(61)包括供气段(611)和收缩加速段，供气段(611)为直管形，供气段(611)的上端设置上端顶盖，供气段(611)的上端为喇叭形...
【专利技术属性】
技术研发人员：王焕然，葛刚强，贺新，陶飞跃，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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