[發(fā)明專利]一種孤島能源系統(tǒng)及其工作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711050935.0
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107579535A
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梅生偉;薛小代;陳來軍
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J15/00
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11002
• 代理人: 王瑩,吳歡燕

本發(fā)明涉及能源儲存及利用領(lǐng)域，公開一種孤島能源系統(tǒng)及其工作方法，包括雙向儲能逆變器、光伏子系統(tǒng)、光熱子系統(tǒng)、吸收式制冷子系統(tǒng)和儲能子系統(tǒng)。日間啟動光伏子系統(tǒng)利用太陽能發(fā)電，光伏子系統(tǒng)輸出電力通過雙向儲能逆變器將直流電轉(zhuǎn)化為交流電供給用戶，盈余部分儲存在儲能子系統(tǒng)；光熱子系統(tǒng)利用太陽能產(chǎn)生和存儲熱能，吸收式制冷子系統(tǒng)利用電能和熱能產(chǎn)生冷能；夜間啟動儲能子系統(tǒng)，儲能子系統(tǒng)輸出電力通過雙向儲能逆變器整流為用戶供電，吸收式制冷子系統(tǒng)利用電能和熱能驅(qū)動，產(chǎn)生冷能。本發(fā)明利用儲能技術(shù)和雙向儲能逆變技術(shù)，可在不依靠大電網(wǎng)支撐的條件下，進(jìn)行孤島供電、供熱和供冷，無需外部電力供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)可再生能源的綜合利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及儲能供能領(lǐng)域，特別是涉及一種孤島能源系統(tǒng)及其工作方法。

背景技術(shù)

儲能技術(shù)尤其是電能的存儲對于能源系統(tǒng)的優(yōu)化和調(diào)節(jié)具有重大意義。風(fēng)光電力為代表的可再生能源電力因具有儲量豐富、綠色低碳的優(yōu)勢，目前在全球的推廣風(fēng)頭強(qiáng)勁，但可再生能源電力存在著固有的缺陷。以光伏發(fā)電為例，由于日夜交替，光伏發(fā)電存在規(guī)律性的間歇；由于陰雨天氣的影響，光伏發(fā)電存在不確定性的長周期間歇；由于日照條件的影響，光伏發(fā)電存在規(guī)律性的輸出功率波動；由于天空云團(tuán)的影響，光伏發(fā)電存在不確定性的瞬時輸出功率波動。以上所述間歇性、不確定性和波動性的出力特點(diǎn)，是可再生能源電力的最大缺陷，隨著可再生能源電力在電網(wǎng)中的占比增大，其對電網(wǎng)安全運(yùn)行的威脅越來越大，因而一般要求可再生能源電力的容量比不得超過某一比例，剩余電力不得入網(wǎng)。因而，可再生能源電力就地消納、離網(wǎng)消納的技術(shù)問題亟待解決。

利用微電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)可再生能源電力的區(qū)域性離網(wǎng)消納是解決可再生能源利用的一種潛在途徑，但單一的電力供應(yīng)難以滿足用戶對多種能源的需求，而利用電力來直接制取熱能和冷能顯然是低效且浪費(fèi)的。

通過建設(shè)智能微能源網(wǎng)，將冷熱電能源有機(jī)耦合，實(shí)現(xiàn)能源互補(bǔ)和能源綜合利用，是解決上述問題的有效方案。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是提供一種孤島能源系統(tǒng)及其工作方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中再生能源電力就地離網(wǎng)消納和多能聯(lián)供問題。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種孤島能源系統(tǒng)，包括

雙向儲能逆變器，用于將直流電轉(zhuǎn)化為交流電或?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)化為直流電；

光伏子系統(tǒng)，與所述雙向儲能逆變器連接，用于利用太陽能發(fā)電；

光熱子系統(tǒng)，與所述雙向儲能逆變器連接，用于利用太陽能和電能收集并儲存熱量；

吸收式制冷子系統(tǒng)，分別與所述光熱子系統(tǒng)和所述雙向儲能逆變器連接，用于利用光熱和電能產(chǎn)生冷能；

儲能子系統(tǒng)，與所述雙向儲能逆變器連接，用于儲存光伏子系統(tǒng)產(chǎn)生的盈余電能。

其中，所述儲能子系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)、儲氣室和透平發(fā)電機(jī)，所述空氣壓縮機(jī)和所述透平發(fā)電機(jī)均與所述雙向儲能逆變器連接，分別用于利用電能壓縮空氣和利用壓縮空氣膨脹做功發(fā)電，所述儲氣室分別與所述空氣壓縮機(jī)和所述透平發(fā)電機(jī)連接，用于儲存和利用壓縮空氣。

其中，所述雙向儲能逆變器包括儲電裝置，所述儲電裝置用于儲存電能，并在所述光伏子系統(tǒng)和所述儲能子系統(tǒng)啟動時提供啟動電能。

本發(fā)明還公開一種孤島能源系統(tǒng)工作方法，包括：日間工作方法和夜間工作方法；

所述日間工作方法包括：

雙向儲能逆變器驅(qū)動光伏子系統(tǒng)利用太陽能發(fā)電，光伏子系統(tǒng)輸出電力通過雙向儲能逆變器將直流電轉(zhuǎn)化為交流電供給用戶，盈余部分儲存在儲能子系統(tǒng)；