[发明专利]一种可调度型光伏储能并网发电系统及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光伏并网发电系统，具体涉及一种可调度型光伏储能并网发电系统及其工作方法。

背景技术

太阳能作为资源最丰富清洁的可再生能源，具有独特的优势和巨大的开发利用潜力，充分利用太阳能有利于保持人与自然的和谐及能源与环境的协调发展。人类对太阳能的早期利用主要是光和热。光伏发电技术的出现为太阳能利用开辟了广阔的领域。上世纪90年代以来，太阳能光伏发电的发展很快，已广泛用于航天、通讯、交通，以及偏远地区居民生活等领域。

太阳能利用的三个发展趋势是：太阳能从补充能源想替代能源的地位转变、太阳能发电从无电地区向有点地区发展、太阳能光伏系统从离网的独立光伏系统向光伏并网系统的发展。但目前仍有许多因素制约着户用光伏并网发电系统在我国的推广，其中之一即是光伏发电系统的成本；户用光伏并网发电系统主要由光伏电池阵列和必要的电力电子变换设备两部分组成。由于并网逆变器必须要有隔离变压器对光伏并网发电系统和电网之间进行电隔离，导致光伏发电系统造价升高，限制了光伏并网发电系统的推广。

根据光伏并网发电系统是否配置蓄电池、超级电容等带储能介质可将光伏并网发电系统分为可调度型光伏并网发电系统和不可调度型光伏并网发电系统，配置有蓄电池、超级电容等带储能介质的光伏并网发电系统为可调度型光伏并网发电系统，不配置蓄电池、超级电容等的光伏并网发电系统为不可调度型光伏并网发电系统。不可调度型光伏并网发电系统主动性差，功率波动性大，可控性低，当出现电网先点、掉电、停电等情况时不能正常供电。

由于直流母线电压是由光伏阵列与储能介质相互作用的平衡点，无法控制光伏电池阵列工作在最大发电功率点上，造成发电效率降低，能源利用率减少，电站经济运行水平低。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种可调度型光伏储能并网发电系统及其工作方法，结合该系统的直流变换模块高升压变比、高效率的特点和主控模块高速处理和控制能力可完成总体通信控制、光伏电池阵列最大功率追踪MPPT、电池组件充放电控制和超级电容模块充放电控制，并且完成并网的功能，大大提高了光伏电池阵列对太阳能地利用率，并从最大程度上提高了光伏电池阵列输出电能的质量，提高系统稳定性，从而提高整个光伏并网发电系统的性能。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可调度型光伏储能并网发电系统，所述系统包括储能介质模块、光伏储能控制器、并网逆变模块和隔离变压模块；所述储能介质模块包括超级电容模块、光伏电池阵列和电池组件；所述光伏储能控制器包括直流变换模块和主控模块；所述直流变换模块的输入端与所述超级电容模块、光伏电池阵列和电池组件分别连接，其输出端分别与所述并网逆变模块输入端和所述主控模块输入端连接；所述并网逆变模块输出端分别与主控模块的输入端和所述隔离变压模块输入端连接，所述隔离变压模块的输出端与电网连接；所述主控模块输出端分别与所述直流变换模块和所述并网逆变模块的信号输入端连接。

所述超级电容模块设置有电容管理系统，所述光伏电池阵列设置有光伏电池管理系统，所述电池组件设置有电池管理系统。

所述电容管理系统、光伏电池管理系统和电池管理系统与所述主控模块之间通过能源状态通信线双向连接。

所述并网逆变模块、直流变换模块与所述超级电容模块、光伏电池阵列和电池组件之间都通过母线连接。

所述直流变换模块和所述主控模块之间通过控制总线连接。

所述超级电容模块的超级电容为双电层电容器，所述双层电容器由双层电极和电解质组成；所述电极为活性炭多孔电极。

所述光伏电池阵列为由晶体硅太阳能电池组件串或并联组成。

所述并网逆变模块包括逆变器和并网保护器。

一种可调度型光伏储能并网发电系统的工作方法，所述系统的工作方法包括以下几个步骤：

步骤1：判断并网条件，确定执行步骤；

步骤2：进行光伏电池阵列最大功率追踪；

步骤3：判断光伏能量是否大于需求能量，若是则执行步骤4，若否则执行步骤7；

步骤4：判断光伏能量是否大于瞬时功率波动设定值，若是则执行步骤6，若否则执行步骤5；

步骤5：电池组件充电，并执行步骤11；

步骤6：超级电容充电，并执行步骤11；

步骤7：判断光伏能量是否小于需求能量，若是则执行步骤8，若否则执行步骤11；

步骤8：判断光伏能量是否大于瞬时功率波动设定值，若是则执行步骤10，若否则执行步骤9；

步骤9：所述电池组件放电，并执行步骤11；