[发明专利]基于分布式能源交直流混合接入的储能电源装置

说明书

技术领域

本发明属于野外作业电源和户用新能源接入领域，适用于市电、柴油发电机、光伏、风电等多种分布式能源交直流混合接入，可用于仪器仪表、卫星接收机及车载等设备的野外作业电源，也可用于户用分布式光伏、风电接入系统的配套逆变电源。

背景技术

一方面，特种行业在野外作业时，使用的仪器仪表、卫星接收机及车载等设备电源一般采用柴油发电机或蓄电池供电，供电方式单一，可靠性低；并且有硬件成本高、油料运输困难等问题；而野外丰富的太阳能和风能等分布式能源却没有得到就地利用。另一方面，目前的户用光伏和风电新能源发电接入系统受到分布式能源间歇性、不稳定、不可控特点的限制，需要采用储能技术来平抑波动、削峰填谷，使其特性趋于可控。对以上两方面需求统一考虑解决办法：设置储能元件及配套管理系统作为能量汇集点，光伏、风电等分布式能源经过变换后在直流环节汇集，再经DC/AC逆变为交流输出，或经DC/DC斩波变换为直流输出。采用此种办法，即实现多种分布式能源交直流混合接入，也实现对分布式能源的波动抑制；同时，可以降低系统的复杂度和硬件成本，亦能使系统协调控制相对简单，提高系统可靠性。

发明内容

为克服现有技术中的不足，本发明提出了一种采用模块化框架、基于分布式能源交直流混合接入的储能电源装置，用于实现野外作业电源的多种能源混合充电，也可用于平抑户用分布式新能源发电接入系统的波动性。

基于分布式能源交直流混合接入的储能电源装置以储能元件为基础，根据实际应用需要，灵活选择模块组合；基于所选择的模块进行市电充电、柴油发电机充电、光伏充电、风电充电以及多种方式组合充电的方式，实现分布式能源的混合接入；也可以实现交流输出、直流输出以及多种组合输出；并网情况下，发挥平抑新能源发电系统波动性的作用。

本发明的具体实现方案如下：

一种基于分布式能源交直流混合接入的储能电源装置，其特征在于：

所述储能电源装置采用模块化设计，对于不同性质的交直流输入电源和输出设置专用模块，即交直流输入电源的专用模块包括光伏输入模块、风电输入模块，输出的专用模块包括交流双向模块和直流输出模块。

光伏输入模块、风电输入模块的输入端分别与各自输入源直接连接，其输出侧全部并接在一起之后，直接与储能元件直流母线连接；储能元件本身带有储能元件管理系统；

交流双向模块直流端与储能元件直流母线连接，交流端可以连接市电电源或柴油发电机电源，也可连接交流负载；交流双向模块既可以对储能元件进行充电，也可以作为分布式逆变器向电网发电；

直流输出模块的输入端与储能元件直流母线连接，输出端连接直流负载；直流输出模块本身基于定制化设计，通过调整直流输出模块内部的功率器件、高频变压器和控制策略，实现不同电压和功率的输出。

所述的基于分布式能源交直流混合接入的储能电源装置每路输入对应一个输入模块，多个输入模块采用一个集中控制单元进行统一控制；每路交流对应一个交流双向模块，每路直流输出对应一个直流输出模块，交流双向模块和直流输出模块均设有独立的控制单元；装置设有主控制单元，负责与输入模块集中控制单元、输出模块控制单元、储能元件管理系统、人机交互界面之间的信号沟通和控制协调。

所述的基于分布式能源交直流混合接入的储能电源装置的控制系统采用分层逻辑架构，分为两层，分别为模块控制单元层和主控制单元层；模块控制层包含一个输入模块集中控制单元、若干个交流双向模块控制单元和若干个直流输出模块控制单元；输入模块集中控制单元负责对多个输入模块进行统一控制，每个交流双向模块控制单元负责一个交流双向模块的独立控制，每个直流输出模块控制单元负责一个直流输出模块的独立控制；储能元件管理系统负责储能元件的智能监控和管理；主控制单元层包含主控制单元、储能元件管理系统和人机交互界面。

输入模块的基本控制逻辑和算法均在输入模块集中控制单元中实现；输入模块集中控制单元以分组的方式，为每一个输入模块设置一组独立接口，每组独立接口包括输入端信号采集接口、开关控制及状态反馈接口、输入模块驱动与保护接口；输入模块集中控制单元设置专门的储能元件直流母线信号采样接口；输入模块集中控制单元根据各输入模块信号、直流母线信号和主控制单元传来的储能元件管理系统信号，对储能元件进行统一的充电控制；根据主控制单元传来的储能元件管理系统信号要求，为储能元件提供恒流和恒压两种充电模式，两种模式下分别采用电流闭环控制和电压外环、电流内环的双环控制策略；输入模块集中控制单元与主控制单元之间设有信号交互通道。