[发明专利]一种农村分布式光伏钒液电池储能微电网系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏微电网系统，具体涉及一种农村分布式光伏钒液电池储能微电网系统及控制方法。

背景技术

分布式光伏发电特指采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的分布式发电系统。它是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式，它倡导就近发电，就近并网，就近转换，就近使用的原则，不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量，同时还有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。

中国的分布式光伏发电已经进入推广阶段，目前全国各省相继出现分布式光伏发电优惠政策，特别是2014年10月份国家能源局和国家扶贫中心联合发出光伏扶贫政策，使光伏发电这一高科技技术走进寻常百姓家甚至惠及农村贫困人口，分布式光伏发电会迅速得到推广和应用。但是随着农村分布式光伏系统的快速增长，农村分布式光伏发电凸显以下亟待解决问题：

1、对电网规划产生影响。分布式光伏的并网，加大了其所在区域的负荷预测难度，改变了既有的负荷增长模式。大量的分布式光伏电源的接入，使配电网的改造和管理变得更为复杂。

2、农村电网非常脆弱，特别是目前留守老人和儿童居多，白天电力消纳有限，而白天又是光伏发电的主要时段，光伏发电会使用户侧电压抬高，不仅影响光伏发电效率还可能对用电设备造成损坏。

3、对电能质量产生影响。分布式光伏接入的重要影响是造成馈线上的电压分布改变，其影响的大小与接入容量、接入位置密切相关。光伏发电一般通过逆变器接入电网，这类电力电子器件的频繁开通和关断，容易产生电网谐波污染。

4、传统的分布式光伏微电网系统，只能看到电站发电的情况，而不能根据现场实际的光照条件、温度条件作出发电最大效率的回应，要想保持分布式光伏发电的高效率也要对电站进行清洁维护，小型户用电站没有电站检测系统，很难及时对电站进行维护，影响光伏发电效率。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术中存在的光伏系统效率低下，电网污染严重及改善农村供电质量，旨在提供一种自储能、高效率、环境代价低、智能控制、断电备急的农村分布式光伏智能微电网能源供应系统。

为了实现上述发明目的，本发明提出了一种农村分布式光伏钒液电池储能微电网系统及控制方法，包括：钒液流电池储能单元，变流控制器，光伏发电单元，逆变控制器，市电供电单元，主控制器及用户负载单元；光伏发电单元输出直流电力有两路，一路直流电力直接输送至主控制器的直流电力输入端口与钒液流电池储能单元结合，构成光伏储能回路；另一路直流电力与逆变控制器相连，经逆变器整流逆变后输出工频交流电，该工频交流电通过发电电表输送至主控制器的交流电力输入端口与户用负载单元结合，构成光伏供能回路。

主控制器的电力输出有两，一路是直流输出端，该直流输出端口与变流控制器相连，通过变流控制器的整流、滤波、调压控制后该路直流电力向钒液流电池系统充电，把光伏发电的部分电力储存到钒液流电池中，由光伏发电单元、钒液流电池储能单元、变流控制器、主控制器构成钒液流电池储能系统的充电电力回路；

其中，钒液流电池变流控制器的直流输出端与逆变控制器的直流输入端相连，经逆变器整流逆变后输出工频交流电，该工频交流电直接输送至主控制器的交流输入端口，通过主控制器与用户负载单元连接，由钒液流电池储能单元、变流控制器、逆变控制器、主控制器及用户负载单元构成钒液流电池储能系统的供电电力回路。

主控制器的另一路电力输出为工频交流电电力，该电路交流输出端与用户负载单元相连及市电供电单元相连，该路电力由光伏发电单元、逆变控制器、主控制器及用户负载单元构成供电电力回路；其中，该回路中如光伏发电单元有多余的发电电力，该多余电力通过主控制器控制后馈送至市电供电单元的市电电网。

主控制器的电力输入端与市电电力输入端相连接，该路电力由市电供电单元、主控制器、用户负载单元构成供电电力回路。

所述的钒液流电池储能单元，其特征在于储能单元包括正负极电解液储槽，电堆，散热器，电解液循环泵及变流控制器，正负极电解液均有温度传感器，温度传感器与变流控制器相连，温度信息通过变流控制器反馈至主控制器，主控制器根据电解液温度控制散热器的开启与停运，以提高储能单元效率；循环泵有转速传感器，转速传感器与变流控制器相连，变流控制器把循环泵的转速信息反馈至主控制器，主控制器根据用户负载单元的用电负荷来调节电解液循环泵转速，控制电解液流量，以提高储能单元效率。

一种农村分布式光伏钒液电池储能微电网系统的控制方法主要有以下控制过程：