[发明专利]带有全钒液流电池的风光储微网系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于微网系统的发电系统技术领域，具体涉及一种全钒液流电池应用于风光储微网的系统及其控制方法。

背景技术

随着可再生能源发电技术的发展，能够整合分布式发电系统的微网成为满足日益增长的电力需求、节省投资和提高能源利用率的一种有效途径。储能技术对于微网的稳定控制、电能质量的改善和不间断供电具有非常重要的作用，是微网安全可靠运行的关键。如何充分有效的利用风光资源，节约电网资源和运行费用，提高风光供电的可靠性，成为新能源行业急需解决的问题。

目前微网系统中所选用的储能技术大部分都是选用铅酸蓄电池和锂电池。铅酸蓄电池因技术成熟、成本较低而获得了广泛应用。微网中,风电和太阳能光伏等分布式发电单元的输出功率具有间歇性和随机性的特点,而负荷的变化也具有随机性,这给微网的稳定运行带来了较大挑战。为了维持微网内部的瞬时能量平衡,储能往往需要频繁地吸收(发出)较大功率。频繁的大功率充放电和深度放电会造成铅酸蓄电池温度升高、正负极板上的活性物质脱落等现象,导致铅酸蓄电池容量积累性亏损并在短时间内快速下降,严重影响电池的使用寿命。锂电池由于前期投入成本较高而且系统运行时安全系数较低，因此在微网系统中较少使用。

目前储能系统运行时充放电功率都随分布式发电单元的输出功率而变化，在多个电池模块子系统组成的储能系统中，当电池充放电功率较小和较大时，各子系统都使用相同的电池功率运行，增加了系统内部的功率损耗。

发明内容

为了解决液流储能电池系统运行时的系统内部功率损耗过大问题，本发明提供了一种液流储能电池运行时的控制方法，即根据分布式发电单元的发电功率大小，按设定的不同功率等级来分级启动液流储能电池各子系统，改变各子系统的电路组合方式，降低储能系统的内部功率损耗，延长各子系统的使用寿命。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：带有全钒液流电池的风光储微网系统，包括微网控制系统以及，与其连接的发电系统、储能系统、公共电网、负载；所述微网控制系统包括风光储控制器以及，与其连接的并网控制器和离网控制器；所述风光储控制器与发电系统的太阳能光伏系统、风力发电机组连接；

所述储能系统包括全钒液流电池管理系统和全钒液流电池组，全钒液流电池管理系统与全钒液流电池组、风光储控制器连接，用于控制全钒液流电池组的充放电状态，以及对其运行时进行保护。

所述全钒液流电池组包括多个电池子系统，其电力输出电路和电解液管路均并联。

所述全钒液流电池管理系统包括正极电解液储罐、负极电解液储罐、多个截止阀和正/负极循环泵；每个电池子系统的正极电力输出电缆通过电流开关与直流母线正极输出端子连接，负极电力输出电缆与直流母线负极输出端子连接；直流母线正极、负极输出端子均与风光储控制器连接；每个电池子系统的正极电解液出口均与正极电解液储罐连接，正极电解液储罐出口依次经本支路的第一截止阀、正极循环泵及第二截止阀与该电池子系统正极电解液入口管路连接；该电池子系统的负极电解液出口均与负极电解液储罐连接，负极电解液储罐出口依次经本支路的第三截止阀、负极循环泵及第四截止阀与该电池子系统负极电解液入口管路连接。

带有全钒液流电池的风光储微网控制方法，包括以下步骤：

在全钒液流电池组充满电的情况下，风光储控制器控制发电系统对负载供电，多余的电能被输送至公共电网；若对负载提供的电能不足即未到达设定阈值时，由全钒液流电池组输送电能至负载；如仍不足，并网控制器控制公共电网向负载供电，保证其正常工作；

当系统出现故障并停止工作时，只由公共电网对负载提供电能；当该公共电网出现故障而停电时，并网控制器立即动作使微网控制系统与公共电网70断开，同时，由微网型风光发电系统对该负载提供电能。

所述全钒液流电池组输送电能包括以下步骤：

储能系统上电并自检，当全钒液流电池管理系统检测出系统运行有故障时，各电池子系统均停止运行并等待故障检修；如无故障，则储能系统开始运行，根据全钒液流电池组的充放电功率控制各电池子系统运行：

当全钒液流电池组功率小于下限时，启动第一个电池子系统，同时停止其他电池子系统；

当全钒液流电池组功率大于等于下限并小于设定值时，同时启动第一和第二个电池子系统，停止其他电池子系统；

当全钒液流电池组功率大于等于设定值并小于上限，同时启动所有电池子系统；

当全钒液流电池组功率大于等于上限，则系统运行有故障，返回上电并自检步骤，并停止所有电池子系统。