新能源分布式储能应用控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种新能源分布式储能应用控制系统，其包括新能源发电装置、储能单元、发电/储能控制单元、逆变器单元等及一系统总控单元；发电/储能控制单元连接新能源发电装置、储能单元、逆变器单元以及电网，并与系统总控单元以及储能单元之间相互通讯。发电/储能控制单元在系统总控单元控制下，可以将新能源发电装置发出的电或电网交流电变换后储存在储能单元中，也可以直接逆变成交流电向电网供电或者向交流负载供电，还可以将储存在储能单元中的电能逆变为交流电向电网供电或者向交流负载供电。本发明专利技术能最大限度提高新能源发电装置在实际应用环境下的发电效率，还能实现电网调峰调谷功能，使电网电能得到合理利用，减少电能浪费。?

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电能的储存以及离网、并网逆变发电等领域，具体是指将太阳能、电网电能储存在储能器件(如电池组)中，在需要的时候再离网或并网逆变发电的一种控制系统。
技术介绍
在光伏发电领域，目前常用的太阳能的利用模式主要有附图1的小型离网发电的光伏利用模式，附图2的大型光伏电站并网发电的光伏利用模式和附图3的大型储能电站的光伏利用模式等几种。附图1的小型光伏离网发电利用模式适合应用在路灯、广告牌、小型光伏建筑一体化、住所屋顶发电等场合，因未接受电网的调度，储存的电能可能会因为长时间无负载消耗掉而使太阳能电池阵列不能向电池组储能或向负载供电，造成很大的浪费，系统经济性不高。附图2的大型光伏电站的并网发电利用模式，应用较多。目前，这种光伏电站规模还比较小，并网发电对电网造成的影响还比较小，当大型光伏电站建设达到一定规模，势必会对电网造成很大的困扰。因为，光伏发电是极不稳定的，白天有，晚上没有，即使白天也是极不稳定的，因此，供电系统很难调度管理。大型光伏电站需要铺设很多块太阳能电池板， 多块太阳能电池板串联后再经汇流箱并联汇流，然后输入到多台并联的几百千瓦甚至兆瓦级的逆变器，经逆变器并网发电。很多块太阳能电池板串并联的缺点是整个太阳能电池阵列的输出是以发电效果最差的那串太阳能电池为基准的，太阳能电池阵列还受到所处环境的云层、建筑物阴影、灰尘、温度、线路分布阻抗等的影响严重，太阳能电池阵列可能会形成多个不断变化的最大功率点。一般，太阳能电池的最大功率追踪功能都是集成在逆变器中， 因此，逆变器有可能不是工作在实际最佳的最大功率点上，造成光伏电站发电效率不高，光伏电站投资效益不高。附图3的大型储能电站是为了缓解供电调度问题而形成的。在电网负荷重的时候，可以将大型储能单元阵列储存的电能或者是太阳能电池阵列所产生的电能经逆变器并网发电，在电网负荷轻的时候，可以将电网多余的电能暂时储存在大型储能单元阵列中，以备急需。此种利用模式能起到缓解供电调度问题，但是投资建造这种大型储能电站，需要大块土地和许多大型储能用电池，与当前土地资源日趋紧张的局面形成冲突，大型储能用电池集中配置的安全性也需要考虑，而且，当储能电站其中某个太阳能电池板、某个蓄电池或某台大功率设备出现问题，将使储能电站中大片设备停机待修，无法执行电网调度指令，造成极大浪费，投资收益降低。因此，有必要研究新的储能逆变发电系统来解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术需解决的技术问题是(1)、解决光伏发电系统因太阳能电池的短板效应而使太阳能利用率降低的问题；(2)、解决现有储能电站占用大量土地资源，维护成本高，效益低的问题；(3)、解决现有光伏发电系统无电网调峰调谷功能的问题；(4)、解决富余电能储存的问题。为解决上述技术问题，本专利技术电路所采取的技术方案是提供一种新能源分布式储能应用控制系统，包括一系统总控单元及一个或多个受总控单元控制的子系统。每个子系统分别包括一个或多个数量对应设置的下列功能单元新能源发电装置，采用太阳能电池阵列或风力发电机组或二者结合，与发电/储能控制单元连接受该单元控制；储能单元，由蓄电池或者超级电容等储能器件串并联组成，与发电/储能控制单元连接受该单元控制实现电能的存储；发电/储能控制单元，与系统总控单元通讯， 接受系统总控单元命令实现系统内电能的转换；所述电能的转换包括电网与储能单元之间双向的电能变换、新能源发电装置向电网、新能源发电装置向交流负载、新能源发电装置向储能单元、储能单元向交流负载的电能转换；并将储能单元及自身的状态信息发送给系统总控单元；逆变器单元，采用双向逆变电路，与发电/储能控制单元连接，受系统总控单元控制完成电网与储能单元之间双向的电能变换及新能源发电装置向电网、新能源发电装置向交流负载、储能单元向交流负载的电能转换的电能转换；离网/并网控制单元，连接于逆变器单元与交流负载之间，受系统总控单元控制实现交流负载与电网的供用电切换。每个子系统可配置于一独立建筑区域内。进一步的，所述系统总控单元与电网监控调度系统通讯，受电网监控调度系统调度协调控制系统内电能的走向。进一步的，所述储能单元内部带有电池管理系统(BMS)；所述发电/储能控制单元还与储能单元的电池管理系统(BMS)通讯，实现储能单元状态监控。或者，本专利技术采用另一种近似方案所述新能源分布式储能应用控制系统包括一系统总控单元及一逆变器单元、一离网/并网控制单元，另外包括一个或多个新能源发电装置、对应新能源发电装置数量的储能单元、对应新能源发电装置数量的发电/储能控制单元。上述新能源发电装置、储能单元、发电/储能控制单元为一组，每组设置在一区域内， 上述三个功能模块共用一路逆变器单元及一路离网/并网控制单元，通过连接线路汇集至逆变器单元。其中各个模块的功能与上一方案类似，即新能源发电装置采用太阳能电池阵列或风力发电机组或二者结合，与发电/储能控制单元连接受该单元控制；储能单元由蓄电池或者超级电容等储能器件串并联组成，与发电/储能控制单元连接受该单元控制实现电能的存储；发电/储能控制单元与系统总控单元通讯，接受系统总控单元命令实现系统内电能的转换；所述电能的转换包括电网与储能单元之间双向的电能变换、新能源发电装置向电网、新能源发电装置向交流负载、新能源发电装置向储能单元、储能单元向交流负载的电能转换；并将储能单元及自身的状态信息发送给系统总控单元。逆变器单元采用双向逆变电路，与各个发电/储能控制单元连接，受系统总控单元控制完成电网与储能单元之间双向的电能变换及新能源发电装置向电网、新能源发电装置向交流负载、储能单元向交流负载的电能转换的电能转换。离网/并网控制单元，连接于逆变器单元与交流负载之间，受系统总控单元控制实现交流负载与电网的供用电切换。每个子系统可配置于一独立建筑区域内。进一步的，所述系统总控单元与电网监控调度系统通讯，受电网监控调度系统调度协调控制系统内电能的走向。进一步的，所述储能单元内部带有电池管理系统(BMS)；所述发电/储能控制单元还与储能单元的电池管理系统(BMS)通讯，实现储能单元状态监控。相对于现有技术，本专利技术的有益效果在于1)、本专利技术所述系统能实现多种富余电能的储存利用，进而实现电网的调峰调谷的功能；其各模块功能设计独立、完善，各模块功能相辅相成，应用在大型储能电站中，某个单元设备出现故障时，只与此设备直接相关的储能及发电单元不能正常工作，不会对整个系统造成很大影响，维修及维护的工程和造价都比较小；2)、本专利技术所述系统中新能源发电装置、储能单元、发电/储能控制单元、逆变器单元等关键组成部件可以分散布置在某个区域内建筑的屋顶、幕墙、闲置地块上，无需另外开辟土地来安装这些发电设备，节省资源；3)、采用本专利技术所述系统可以取消现有太阳能发电逆变系统中必须配置的防雷汇流箱，并可取消逆变器单元的最大功率点跟踪功能，而改由发电/储能控制单元完成这些功能，可以最大限度保证各个新能源发电装置都工作在各自的最大功率点附近，提高新能源发电装置发电效率。附图说明图1是现有技术中小型离网发电的光伏利用模式原理示意框图； 图2是现有技术中大型光伏电站并网发电的光伏利用模式原理示意图； 图3是现有技术中大型储能电站的光伏利用模式示意图4是本专利技术所述新能源分布式储能应用控本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种新能源分布式储能应用控制系统，其特征在于，包括一系统总控单元，及一个或多个数量对应设置的下列功能单元：新能源发电装置，采用太阳能电池阵列或风力发电机组或二者结合，与发电／储能控制单元连接受该单元控制；储能单元，由蓄电池或者超级电容等储能器件串并联组成，与发电／储能控制单元连接受该单元控制实现电能的存储；发电／储能控制单元，与系统总控单元通讯，接受系统总控单元命令实现系统内电能的转换；所述电能的转换包括电网与储能单元之间双向的电能变换、新能源发电装置向电网、新能源发电装置向交流负载、新能源发电装置向储能单元、储能单元向交流负载的电能转换；并将储能单元及自身的状态信息发送给系统总控单元；逆变器单元，采用双向逆变电路，与发电／储能控制单元连接，受系统总控单元控制完成电网与储能单元之间双向的电能变换及新能源发电装置向电网、新能源发电装置向交流负载、储能单元向交流负载的电能转换的电能转换；离网／并网控制单元，连接于逆变器单元与交流负载之间，受系统总控单元控制实现交流负载与电网的供用电切换。

【技术特征摘要】
1.一种新能源分布式储能应用控制系统，其特征在于，包括一系统总控单元，及一个或多个数量对应设置的下列功能单元新能源发电装置，采用太阳能电池阵列或风力发电机组或二者结合，与发电/储能控制单元连接受该单元控制；储能单元，由蓄电池或者超级电容等储能器件串并联组成，与发电/储能控制单元连接受该单元控制实现电能的存储；发电/储能控制单元，与系统总控单元通讯，接受系统总控单元命令实现系统内电能的转换；所述电能的转换包括电网与储能单元之间双向的电能变换、新能源发电装置向电网、新能源发电装置向交流负载、新能源发电装置向储能单元、储能单元向交流负载的电能转换；并将储能单元及自身的状态信息发送给系统总控单元；逆变器单元，采用双向逆变电路，与发电/储能控制单元连接，受系统总控单元控制完成电网与储能单元之间双向的电能变换及新能源发电装置向电网、新能源发电装置向交流负载、储能单元向交流负载的电能转换的电能转换；离网/并网控制单元，连接于逆变器单元与交流负载之间，受系统总控单元控制实现交流负载与电网的供用电切换。2.根据权利要求1所述的新能源分布式储能应用控制系统，其特征在于，所述系统总控单元与电网监控调度系统通讯，受电网监控调度系统调度协调控制系统内电能的走向。3.根据权利要求2所述的新能源分布式储能应用控制系统，其特征在于，所述储能单元内部带有电池管理系统(BMS)。4.根据权利要求3所述的新能源分布式储能应用控制系统，其特征在于，所述发电/储能控制单元还与储能单元的电池管理系统(BMQ通讯，实现储能单元状态监控。5.根据权利要求4所述的新能源分布式储能应用控制系统，其特征在于，所述系统以对应设置的一组新能源发电装置、储能单元、发电/储能控制单元、逆变器单元、离网/并网控制单元以及交流负载为子系统，每个子系统配置于一独立建筑区域内。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤能文，朱昌亚，洪光岱，姜靖，李松，黄先伟，
申请(专利权)人：天宝电子惠州有限公司，
类型：发明
国别省市：44