一种电力电子化光储融合并网系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电力电子化光储融合并网系统，包括：在复杂光照工况下仍能保证输出最大功率的光伏单元、能够平滑光伏并网功率波动的储能单元和光储并网逆变器。该系统中光伏单元与储能单元共用直流母线组成光储一体化装置并经过光储并网逆变器与电网相连。本发明专利技术通过采用光伏功率优化器，实现了组件级光伏功率优化，减少发电量损失；同时本发明专利技术采用只流过部分功率的储能DC/DC变换器，提高电能变换效率，有效抑制光伏并网的功率波动，具有较好的削峰平谷效果，促进了可再生能源的充分消纳。纳。纳。

【技术实现步骤摘要】
一种电力电子化光储融合并网系统


[0001]本专利技术属于光伏发电
，具体涉及一种电力电子化光储融合并网系统。

技术介绍

[0002]随着我国光伏产业的迅猛发展，已建成光伏电站总量已经超过200GW，每年仍然以30GW
‑
50GW的速度高速发展，光伏发电未来必将占据新能源的主导地位，发展前景广阔。随着光伏电站运营时间越来越长，组件老化不一致越来越严重，发电量损失问题也随之变得突出，其主要原因是“组件串联的木桶效应所导致的失配损失”。目前的光伏电站数据检测只能到逆变器或汇流箱级别，当单个组件被遮挡时，组串中其他未被遮挡的组件会因木桶效应无法保证最大功率输出，进而降低发电系统效率。
[0003]除此之外，随着光伏高比例接入电网，其为电网带来的功率波动日益加剧，影响着电网安全稳定运行。在光伏电站应用储能技术，不仅可以促进可再生能源消纳，也能够平滑可再生能源并网功率波动、削峰平谷、调频调压。传统储能并网较多采用双向DC/DC全功率变换器进行储能单元的电压调节，运行效率不高，占地面积大，前期投入成本高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种电力电子化光储融合并网系统，通过优化光伏单元输出功率及储能单元的DC/DC变换器结构，最大化消纳可再生能源的同时平滑功率波动，提高并网系统的运行效率。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是，一种电力电子化光储融合并网系统，包括光伏单元和储能单元，光伏单元和储能单元共用直流母线，光伏单元、储能单元通过连接在直流母线上的光储并网逆变器连接电网。
[0006]本专利技术的特点还在于：
[0007]光伏单元包括多个光伏组串，每个光伏组串包括多个光伏组件和多个光伏功率优化器，每个光伏组件输出端连接一个光伏功率优化器输入端，每个光伏组串中相邻两个光伏功率优化器输出端之间通过正极连接负极的方式连接，首个光伏功率优化器正极或负极连接直流母线正极或负极，末端光伏功率优化器负极或正极连接直流母线负极或正极。
[0008]储能单元包括储能电池和双向DC/DC部分功率变换器，储能电池的正极连接在双向DC/DC部分功率变换器的输入端正极，储能电池的负极连接在双向DC/DC部分功率变换器的输出端正极，双向DC/DC部分功率变换器输入端正极连接直流母线正极，双向DC/DC部分功率变换器输入端负极、输出端负极均连接直流母线负极。
[0009]光储并网逆变器采用三相全桥逆变器。
[0010]本专利技术的有益效果是：
[0011]1)本专利技术中光伏单元通过采用组件级光伏功率优化器，保证了在复杂光照工况下每个光伏组件都能在最大功率点输出，提高了发电系统的输出效率；
[0012]2)本专利技术中储能单元促进了可再生能源的充分消纳，有效抑制了光伏并网的功率
波动，削峰平谷效果较好；
[0013]3)本专利技术中储能单元通过采用双向DC/DC部分功率变换器实现储能单元的电压调节，由于变换器只流过部分功率，可以选择额定功率远低于储能电池组容量的小体积变换结构，减小前期投入成本，提高变换器运行效率；
[0014]4)本专利技术中光伏组件和储能单元发电功率能够灵活配置，且相比于传统共交流母线，共直流母线结构减少了逆变器数量，体积更小，结构更紧凑；
[0015]5)本专利技术中光储并网逆变器采用三相全桥逆变并网，具有良好的可扩展性，能够灵活接入多种类型的交直流发电单元和负荷。
附图说明
[0016]图1为本专利技术一种电力电子化光储融合并网系统的拓扑结构图；
[0017]图2为本专利技术中光伏单元的拓扑结构图；
[0018]图3为本专利技术中为储能单元的拓扑结构图；
[0019]图4为本专利技术中光储并网逆变器的控制原理图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图及具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0021]本专利技术采用电力电子化光储融合并网系统可以提高发电系统的效率，实现可再生能源的充分消纳，有效抑制光伏并网的功率波动，削峰平谷效果较好。
[0022]本专利技术一种电力电子化光储融合并网系统，如图1所示，包括光伏单元1和一个储能单元2，光伏单元1和储能单元2均连接直流母线，光伏单元1与储能单元2共用直流母线组成光储一体化装置，光伏单元1、储能单元2通过连接在直流母线上的光储并网逆变器3连接电网。
[0023]如图2所示，光伏单元1包括多个光伏组串，每个光伏组串包括多个光伏组件和多个光伏功率优化器，每个光伏组件输出端连接一个光伏功率优化器输入端，相邻两个光伏功率优化器输出端之间通过正极连接负极的方式连接，首个光伏功率优化器正极或负极连接直流母线正极或负极，末端光伏功率优化器负极或正极连接直流母线负极或正极.
[0024]光伏组件与光伏功率优化器构成电力电子化光伏组件，多个电力电子化光伏组件经串联后构成光伏组串，每个光伏功率优化器采用变步长扰动观测法MPPT控制，实现对电流源特性的光伏组件PV端电压的调节，保证光伏组件能在最大功率点输出。
[0025]如图2所示，光伏功率优化器均包括电容C1、全控型功率开关管S、二极管VD、电感L及电容C2；电容C1连接光伏组件的输出端，电容C1的一端连接全控型功率开关管S的集电极，全控型功率开关管S的发射极连接电感L的一端、二极管VD的阴极，电感L的另一端连接电容C2一端，C2的另一端、二极管VD的阳极均连接电容C1的另一端，电容C2两端与光伏组串中其他光伏功率优化器串联后连接在直流母线上。
[0026]储能单元2包括储能电池和双向DC/DC部分功率变换器，储能电池的正极连接在双向DC/DC部分功率变换器的输入端正极，储能电池由数量众多的电池单体经过串并联形成，双向DC/DC部分功率变换器采用隔离型DC/DC变换器，储能电池的负极连接在双向DC/DC部分功率变换器的输出端正极，双向DC/DC部分功率变换器输入端正极连接直流母线正极，双
向DC/DC部分功率变换器输入端负极、输出端负极均连接直流母线负极，以直流母线电压U
dc
为基准，通过控制输出电流参考值，实现对储能电池组充放电功率大小的控制。
[0027]如图3所示，双向DC/DC部分功率变换器包括第一H桥电路H1、第二H桥电路H2、电容C1、电容C2及高频变压器T，第一H桥电路H1的桥臂中点连接高频变压器T的初级绕组，第二H桥电路H2的桥臂中点连接高频变压器T的次级绕组，第一H桥电路H1连接在直流母线的正极、负极之间，储能电池组连接在电容C1和电容C2之间，电容C1两端连接在直流母线正负极上，电容C2两端分别与储能电池组的负极和直流母线的负极相连。
[0028]第一H桥电路H1包括全控型功率开关管S1、全控型功率开关管S2、全控型功率开关管S3、全控型功率开关管S4，全控型功率开关管S1的发射极和全控型功率开关管S2的集电极相连，全控型功率开关管S3的发射极和全控型功率开关管S4的集电极相连，全控型功率开关管S1的集电极、全控型功率开关管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力电子化光储融合并网系统，其特征在于，包括光伏单元(1)和储能单元(2)，所述光伏单元(1)和储能单元(2)共用直流母线，所述光伏单元(1)、储能单元(2)通过连接在直流母线上的光储并网逆变器(3)连接电网。2.根据权利要求1所述一种电力电子化光储融合并网系统，其特征在于，所述光伏单元(1)包括多个光伏组串，每个所述光伏组串包括多个光伏组件和多个光伏功率优化器，每个所述光伏组件输出端连接一个光伏功率优化器输入端，每个所述光伏组串中相邻两个光伏功率优化器输出端之间通过正极连接负极的方式连接，首个所述光伏功率优化器正极或负极连接直流母线正极或负极，末端所...

【专利技术属性】
技术研发人员：许兆鹏，刘闯，崔立业，陈楠，郭金，高飞，张崇，种晨，胡祎文，王菁月，裴忠晨，朱帝，姜宇，郭东波，
申请(专利权)人：东北电力大学吉林电力股份有限公司科技开发分公司，
类型：发明
国别省市：