[發明專利]穩定光伏電站輸出的組串架構混合電池儲能系統

在審

• 申請號: 202010020497.9
• 申請日: 2020-01-08
• 公開（公告）號: CN111106616A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 郁春娜;李劍鐸
• 申請（專利權）人: 上海煦達新能源科技有限公司
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J3/38
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 郭春遠

穩定光伏電站輸出的組串架構混合電池儲能系統，該系統由新電池子儲能系統、梯次電池子儲能系統和系統控制模塊三部分組成；將功率型儲能和能量型儲能混合使用，該系統外界電網。將功率型儲能和能量型儲能混合使用，實時調節修正功率值，新鋰電池子儲能系統、梯次電池子儲能系統兩個子系統通過系統控制模塊協調控制，容量按照優化策略進行配置，通過自適應功率分配策略進行控制，實現光伏電站24小時平滑輸出。可以有效的在保證經濟性的，使得垃圾電轉換成真正穩定可靠供電，解決新電池儲能在光伏/風能發電領域的經濟性較低的問題。

技術領域

本發明涉及光伏電站以及儲能輸出技術，屬于H02J供電或配電的電路裝置或系統或電能存儲系統技術領域，尤其是穩定光伏電站輸出的組串架構混合電池儲能系統。

背景技術

光資源雖然分布廣泛而且取之不盡用之不竭，但是光資源是具有規律性、間歇性和波動性的，光資源主要分布在白天，并且受天氣的影響較大，從而造成光伏發電的出力具有間歇性、不穩定和不可控的特點，這對電網穩定帶來了極大的問題。風力發電也有類似的問題。

據2015年7月《技術探討》第5卷第21期“帶儲能的光伏發電系統的改進”論文記載，光伏發電的間歇性及與用電峰谷的非同步性，使得新能源發電的儲存及再利用技術受到額外關注，光伏輸出的功率隨時間周期性變化，在正午達到最大值，晚上抵達最小值；但用戶的用電峰值出現在晚上，正午用電較少。因此必須增加儲能裝置將白天過剩的電能儲能存起來在晚上提供給用戶，即削峰填谷；儲能裝置的另一個作用是穩定由于光伏輸出功率波動和MPPT最大功率跟蹤造成的直流母線上的電壓波動，直流電壓波動會對用戶直流用電設備安全工作造成影響。而直流母線上的電壓還要通過光伏逆變器逆變為工頻交流電供交流負載使用，如果輸入直流電壓波動太大逆變器輸出的交流電壓的各項指標也難以達到要求，傳統的蓄電池儲能的工作性能不能完全滿足上述要求，需要進行不斷改進，改善運行性能，從而保證光伏發電系統高效穩定運行。

獨立光伏發電系統包含了光伏電池以及具有一定容量的儲能單元，合理配置光伏電池、儲能單元和負載的連接就成為一個重要的課題。因此對光伏發電系統中的結構和容量配置十分重要。蓄電池通過雙向變換器控制和多種儲能裝置兩種結構。蓄電池通過雙向變換器進行控制在光伏電池陣列與直流母線之間加入DC/DC變換器，在蓄電池與主流母線之間加入雙向DC/DC變換器，能量在直流母線與蓄電池之間雙向流動，這種控制具有以下優點。(1)這種結構能很好的解決光伏電池陣列與蓄電池組串并聯數不匹配的問題，可以根據電路結構和功率容量比較靈活的選擇；(2)系統結構也比較簡單，蓄電池的充放電過程通過一個雙向變換器實現，可減輕系統重量。同時雙向變換器能夠保護蓄電池的充放電過程，保護蓄電池不受損壞；通過選擇兩個變換器的工作模式，系統的能量流動是可以實現。雙向DC-DC變換器和蓄電池連接到串行端口和連接到單向DC-DC輸出與負載并聯連接后，在一個單向DC-DC轉換器系統提供一個穩定的輸出到負載，采用雙向DC-DC變換器，蓄電池的充放電控制，對輔助電源的負載或吸收多余的能量。

光伏系統的儲能系統的改進傳統的存儲系統通常包括蓄電池，但在實際應用中發現，這種單一的存儲的直流母線電壓的穩定效果不理想，直流母線電壓的波動依然較大，直流母線電壓的大幅度和頻繁波動對用戶用電設備的正常工作和使用壽命都造成影響。由于電池過放電，限制設置流，所以負載突然開關，電池不能及時響應吸收多余的能量或補充電力。在這個時候，在短時間內直流母線電壓會突然升高或拉低，導致電壓波動較大。傳統的光伏發電系統的供電質量不理想，有必要提高儲能系統以解決這些問題。