[发明专利]一种分布式光伏储能系统及能量管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能光伏发电系统，特别涉及一种分布式光伏储能系统及能量管理方法。

背景技术

太阳能资源丰富、分布广泛，是21世纪最具发展潜力的可再生能源。自上世纪90年代以来，太阳能光伏发电发展快速，己广泛用于航天、通讯、交通，以及偏远地区居民生活等领域。

太阳能光伏发电系统是分布式发电的一种形式，主要由分布式电源介质、能量变换装置、负载和能量管理系统组成，通过能量管理系统的协调控制，能够实现系统的自我控制、保护和管理，既可以与外部电网并网运行，也可以独立离网运行。目前，太阳能光伏发电系统总体发展迅速，但仍存在诸多制约分布式光伏发电系统在我国推广应用的不利因素，其中之一即是光伏发电系统的成本。降低成本的可行方法：一是提高太阳能利用率，寻找经济合算的方式最大限度利用太阳能。二是提高太阳能光伏发电系统的附加值，利用储能电池存储或释放电能，降低天气的影响，保证供电的可靠性和电能质量。

为了解决这两个问题，合理设计光伏发电系统的能量管理方法成为关键所在。现有光伏发电系统的能量管理方法尚处于实现并网或离网运行等基本功能的初级应用阶段，随着系统组件的增加、功能的扩展完善与高级应用程序的实施，现有的能量管理系统已不能满足处理效率快捷、系统响应快速、控制准确到位的要求，如果不改变能量管理设计方法，若需实现系统的高级应用要求，则成本高，效率低，控制难度大。

发明内容

本发明是针对现有光伏发电能量管理系统功能单一、成本高、效率低的问题，提出了一种分布式光伏储能系统及能量管理方法，结合该系统的并/离网运行方式切换灵活、能够提供高质量电能的特点和能量管理系统分层控制的高速处理能力，可实现光伏电池阵列最大功率追踪MPPT、电池储能组件充放电控制和两种分布式电源的最优协调控制，能够完成并/离网发电自主切换功能，最大程度提高太阳能的利用率，延长储能电池组件使用寿命、提高发电系统输出电能质量，增强系统稳定性，从而提高光伏发电系统的整体性能。

本发明的技术方案为：一种分布式光伏储能系统，包括分布式电源介质模块、光伏电池直流变换模块、储能电池直流变换模块、整流变换模块、并网逆变模块、离网逆变模块和能量管理系统；分布式电源介质模块包括光伏电池阵列和储能电池组件；光伏电池阵列输出接光伏电池直流变换模块，光伏电池直流变换模块输出分别与并网逆变模块、离网逆变模块和储能电池组件连接；储能电池组件与储能电池直流变换模块双向互联，储能电池直流变换模块输出与离网逆变模块连接；整流变换模块的输入与电网连接，整流变换模块输出与储能电池直流变换模块连接；并网逆变模块输出与电网连接；离网逆变模块输出到负载；能量管理系统分别与各模块双向连接。

所述光伏电池阵列内自设置有光伏电池管理系统，所述储能电池组件内自设置有储能电池管理系统，所述光伏电池直流变换模块内自设置有光伏电池直流变换控制系统，所述储能电池直流变换模块内自设置有储能电池直流变换控制系统，所述整流变换模块内自设置有整流变换控制系统，所述并网逆变模块内自设置有并网逆变监测系统，所述离网逆变模块内自设置有离网逆变监测系统。

一种分布式光伏储能系统能量管理方法，包括分布式光伏储能系统，应用分层控制优化分布式光伏储能系统运行：

1）中央决策层根据从光伏电池阵列、储能电池组件、并网逆变模块、离网逆变模块采集的实时数据，再根据光伏电池直流变换模块、储能电池直流变换模块采集的运行状态数据，制定整个系统的能源运行策略；

2）集中控制层实时监测各分布式电源状态，在不同能源条件下采取相应的控制措施：在离网运行条件下采取直流母线电压恒定、负载需求决定电流的控制方式；在并网运行条件下采取交流母线电压与频率恒定、输出有功功率最大的控制方式，实现光伏电池阵列MPPT控制、储能电池组件最优充放电控制和变流装置最优功率输出控制，以最大化利用太阳能为目标，两种分布式电源的互补；

3）本地执行层根据实际系统的负载需求和能源条件，有选择地切除部分负载或将多余电能存入储能电池。

所述分布式光伏储能系统各个模块的运行状态由光伏电池阵列输出功率确定：