分布式并网光伏系统电源技术方案

本发明专利技术涉及光伏产品领域，是一种分布式并网光伏系统电源，包括智能光伏发电模块、单元化的高能量密度储能模块、双向变流控制模块和智能管理与控制模块；双向变流控制模块采用直流-交流双母线结构，智能光伏发电模块、单元化的高能量密度储能模块、直流负载以及辅助电源均联接在直流母线上，而交流母线则与交流负载以及电网相连，直流母线与交流母线之间通过双向变流器相连接；智能管理与控制模块作为本系统产品的中央管理器检测各模块的运行参数并据此调控各部件的工作状态和系统中的功率流。本发明专利技术既能并网运行，又能孤岛运行，既能满足自发自用，又能与电网功率互传，既能降低对电网的冲击，又能有效利用电网的峰谷来赢取利润。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光伏产品领域，具体的说是一种分布式并网光伏系统电源。
技术介绍
太阳能光伏发电作为“新能源”领域的领衔项目之一，已经在世界范围内得到了迅速推广和应用。目前全球光伏 装机量已经达到60GW以上。然而，由于光伏应用仍然受到各国政策驱动，已安装的光伏发电设备绝大部分都是以直接并入电网，并向电网卖电的方式运行。随着各国持续削减光伏补贴，向电网卖电这种光伏应用方式盈利空间越来越小；同时随着光伏安装容量的持续增加，光伏发电对电网的冲击效应也会日益显现出来。在此情况下，开发一种分布式安装、同时自带储能设备而且并网的光伏产品就变得非常有必要。这样的产品符合光伏应用的发展方向，欧洲各国光伏上网电价大幅削减，普通电价却在不断增力口，带有储能装备的光伏应用产品可谓商机乍现；对于中国市场，国家规划在2015年光伏安装量将达到21GW，其中分布式发电就占到IOGW ;因此，分布式并网光伏系统产品未来在光伏市场会有极大的应用推广前景。常规的带储能的光伏系统产品通常采用不并网的方式，用户的用电完全通过光伏发电获得，同时产品也不具备智能控制等功能。国际上可以并网的光伏系统产品目前正在开发之中，各家采用的技术也不同，但相关产品还没有在市场上出现。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种分布式并网光伏系统电源，既能并网运行，又能孤岛运行，既能满足自发自用，又能与电网功率互传，既能降低对电网的冲击，又能有效利用电网的峰谷来赢取利润。本专利技术解决以上技术问题的技术方案是 分布式并网光伏系统电源，包括智能光伏发电模块、单元化的高能量密度储能模块、双向变流控制模块和智能管理与控制模块； 双向变流控制模块采用直流-交流双母线结构，智能光伏发电模块、单元化的高能量密度储能模块、直流负载以及辅助电源均联接在直流母线上，而交流母线则与交流负载以及电网相连，交流母线通过并网控制器接至电网，直流母线与交流母线之间通过双向变流器相连接； 双向变流器在并网和孤岛模式下采用相同的拓扑结构，即均采用单相全桥逆变器结构，但控制策略不同；在并网模式下，逆变器采用PQ控制，控制器跟踪的是电流参考量，此时逆变器的工作状态为电压源型电流逆变；在孤岛模式下，逆变器采用Vf控制，控制器跟踪的是电压参考信号，此时逆变器工作状态电压源型电压逆变；在并网模式下通过升压变压器与电网相联，而在离网模式下断开隔离开关，进行孤岛保护； 智能光伏发电模块、单元化的高能量密度储能模块、双向变流控制模块、直流负载、交流负载和并网控制器都与智能管理与控制模块连接，智能管理与控制模块采用微控机采集和存储与之连接的各模块发送的运行参数，并根据运行参数调控各模块的工作状态。这样，本专利技术所提出技术方案与已有产品和技术不同的是，本专利技术实际上采用的是直流侧储能，这对于提供系统的效率、降低成本是非常有帮助的；双向变流器在并网和孤岛模式下采用相同的拓扑结构，即均采用单相全桥逆变器结构，但控制策略不同；在并网模式下，逆变器采用PQ控制，控制器跟踪的是电流参考量，此时逆变器的工作状态为电压源型电流逆变；在孤岛(离网)模式下，逆变器采用Vf控制策略，控制器跟踪的是电压参考信号，此时逆变器工作状态电压源型电压逆变；在并网模式下通过升压变压器与电网相联，而在离网模式下断开隔离开关，进行孤岛保护。智能管理与控制模块采用微控机采集和存储由其它各模块发送的功率、气候条件、电量、电网信息、负载信息、故障检测、以及客户指令等信息，并通过对这些信息的计算分析找出最佳系统工作模式(储能模块充电还是放电或者待机状态；光伏模块发出的功率是直接传送给负载、还是向储能模块充电、还是向电网卖电)，然后向系统其它模块发送指令并检测整套系统的运行信息。·本专利技术进一步限定的技术方案是 前述的分布式并网光伏系统电源，单元化的高能量密度储能模块通过一个Boost-Buck电路8与直流母线相连，使用直流斩波和稳压电路来充当直流辅助电源，直接从直流母线上获取智能管理与控制模块所需的工作电压。前述的分布式并网光伏系统电源，微控机为51系列单片机或ARM系列单片机。前述的分布式并网光伏系统电源，智能光伏发电模块由采用Alta-E技术封装而成的多晶硅光伏组件组成，多晶硅光伏组件串联形成组件串，组件串再并联连接形成所述智能光伏发电模块。智能光伏发电模块由12块采用Alta-E技术封装而成的多晶硅光伏组件组成，这12块多晶硅光伏组件采取“4串3并”的连接方式，即每4块相串联形成3个组件串，然后3个组件串再并联连接。智能光伏发电模块采用Alta-E技术，本专利技术所提出的Alta-E技术的要点有两点一是通过优化组件的设计和原材料的匹配，使得组件功率的封装比(Moduleto cell efficiency)达到或接近100%,从而使得封装在组件之中的发电单元(电池片)功率得到最大化发挥；二是采用单元最大功率点跟踪(MPPT)技术，使得系统所有发电板即使因为安装角度不同部分受到遮挡从而承受不同的光照强度，也能同时工作在各自的最大功率点。Alta-E技术使得光伏发电模块的效率和发电量都能达到最大化。前述的分布式并网光伏系统电源，单元化的高能量密度储能模块为一个储能单元或至少两个储能单元并联而成；储能单元由功率型结构的电容型锂离子蓄电池电芯组成，至少两个完全相同的所述电芯串联形成一个电芯串，然后至少两个所述电芯串并联连接形成一个完整的封装组合，封装组合通过一个BMS电路控制、保护和管理，并对外发送剩余容量信息，形成一个具有自我管理功能的储能单元。单元化的高能量密度储能模块为一个储能单元或至少两个储能单元并联而成；储能单元由功率型结构的电容型锂离子蓄电池电芯组成，每15个完全相同的所述电芯串联形成一个电芯串，然后6个相同的所述电芯串并联连接形成一个完整的封装组合，这个15串6并的所述封装组合通过一个BMS电路控制、保护和管理，并对外发送剩余容量信息，形成一个具有自我管理功能的储能单元。高能量密度的储能模块采用一种柔性的储能模块(Flex-ESS Flexible Energy Storage System)设计技术,这一技术包含三个要点一是采用电容型锂离子蓄电池将双电层超级电容器与锂离子电池的工作原理相结合，将锂离子电池的电极材料与超级电容器的电极材料相融合，形成一种既有电容的物理储能又有锂离子电池的化学储能的电池；二是在第一的基础上进一步优化，采取大容量能量型电芯结构设计，使得电芯的封装更可靠，电池管理系统(BMS)更简单；三是将储能模块单元化，用若干较小的储能单元组合起来形成一个大容量的储能模块，储能单元可以根据需求增减而不影响整套系统的工作，从而形成一种柔性的储能模块(Flex-ESS)。前述的分布式并网光伏系统电源，并网控制器包括串联的断路器和隔离变压器，交流母线通过串联的断路器和隔离变压器与电网相连。前述的分布式并网光伏系统电源，智能管理与控制模块还设有未来几天天气情况预报模块，用以采集气候条件并预判未来几天的工作模式；所述智能管理与控制模块还设有网络模块，用以通过网络登录查询和遥控分布式并网光伏系统电源的工作状态。使智能 管理与控制模块还具备了根据未来几天天气情况预报，预判未来几天的工作模式的功能；同时这一模块还具备网本文档来自技高网...

【技术保护点】
分布式并网光伏系统电源，其特征在于：包括智能光伏发电模块(1)、单元化的高能量密度储能模块(2)、双向变流控制模块(3)和智能管理与控制模块(4)；所述双向变流控制模块（3）采用直流？交流双母线结构，所述智能光伏发电模块(1)、单元化的高能量密度储能模块(2)、直流负载以及辅助电源均联接在直流母线上，而交流母线则与交流负载（5）以及电网（7）相连，交流母线通过并网控制器（6）接至电网（7），直流母线与交流母线之间通过双向变流器相连接；双向变流器在并网和孤岛模式下采用相同的拓扑结构，即均采用单相全桥逆变器结构，但控制策略不同；在并网模式下，逆变器采用PQ控制，控制器跟踪的是电流参考量，此时逆变器的工作状态为电压源型电流逆变；在孤岛模式下，逆变器采用Vf控制，控制器跟踪的是电压参考信号，此时逆变器工作状态电压源型电压逆变；在并网模式下通过升压变压器与电网相联，而在离网模式下断开隔离开关，进行孤岛保护；所述智能光伏发电模块(1)、单元化的高能量密度储能模块(2)、双向变流控制模块(3)、直流负载、交流负载（5）和并网控制器（6）都与所述智能管理与控制模块(4)连接，所述智能管理与控制模块(4)采用微控机采集和存储与之连接的各模块发送的运行参数，并根据运行参数调控各模块的工作状态。...

【技术特征摘要】
1.分布式并网光伏系统电源，其特征在于包括智能光伏发电模块(I)、单元化的高能量密度储能模块(2)、双向变流控制模块(3)和智能管理与控制模块(4)； 所述双向变流控制模块(3)采用直流-交流双母线结构，所述智能光伏发电模块(I)、单元化的高能量密度储能模块(2)、直流负载以及辅助电源均联接在直流母线上，而交流母线则与交流负载(5)以及电网(7)相连，交流母线通过并网控制器(6)接至电网(7)，直流母线与交流母线之间通过双向变流器相连接； 双向变流器在并网和孤岛模式下采用相同的拓扑结构，即均采用单相全桥逆变器结构，但控制策略不同；在并网模式下，逆变器采用PQ控制，控制器跟踪的是电流参考量，此时逆变器的工作状态为电压源型电流逆变；在孤岛模式下，逆变器采用Vf控制，控制器跟踪的是电压参考信号，此时逆变器工作状态电压源型电压逆变；在并网模式下通过升压变压器与电网相联，而在离网模式下断开隔离开关，进行孤岛保护； 所述智能光伏发电模块(I)、单元化的高能量密度储能模块(2)、双向变流控制模块(3)、直流负载、交流负载(5)和并网控制器(6)都与所述智能管理与控制模块(4)连接，所述智能管理与控制模块(4)采用微控机采集和存储与之连接的各模块发送的运行参数，并根据运行参数调控各模块的工作状态。2.如权利要求I所述的分布式并网光伏系统电源，其特征在于所述单元化的高能量密度储能模块(2)通过一个Boost-Buck电路(8)与所述直流母线相连，使用直流斩波和稳压电路来充当直流辅助电源，直接从直流母线上获取智能管理与控制模块(4)所需的工作电压。3.如权利要求I或2所述的分布式并网光伏系统电源，其特征在于所述微控机为51系列单片机或ARM系列单片机。4.如权利要求I或2所述的分布式并网光伏系统电源，其特征在于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵庆生，于振瑞，纪明友，
申请(专利权)人：江苏万丰光伏有限公司，江苏万宇电能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：