[發明專利]一種光伏電站儲能配套系統及其運行方法

有效

• 申請號: 202110679649.0
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113541575B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 王煥然;葛剛強;賀新;陶飛躍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02S10/20
• 分類號: H02S10/20;H02S40/10;H02S40/42;H02S40/44;H02J15/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

本發明提供一種光伏電站儲能配套系統及其運行方法，系統包括儲能段、釋能段、太陽能補熱模塊和設置在光伏電池上方的冷卻噴頭；儲能段的工質出口連接高壓儲氣室的入口，儲能段的工質出口和高壓儲氣室的出口連接釋能段的工質入口；儲能段設置兩級壓縮機，壓縮機的出口均設置冷卻器，釋能段設置兩級膨脹機，兩級膨脹機的入口處均設置預熱加熱器和補熱加熱器；冷卻器的熱介質出口連通高溫蓄水罐，冷卻器的冷介質出口連通低溫蓄水罐，高溫蓄水罐連接所述預熱加熱器，預熱加熱器的加熱介質出口連通低溫蓄水罐；太陽能補熱模塊的工質出入口連通所述補熱加熱器的加熱介質進出口；夠顯著提高儲能系統的效率；太陽能補熱更加清潔，能夠有效減少碳排放。

技術領域

本發明涉及物理儲能領域，具體為一種光伏電站儲能配套系統及其運行方法。

背景技術

光資源在短時間的波動較大，而電網也需要根據用戶側負荷進行調度，這催生出光伏電站對儲能的需求。當前多省新能源配套儲能的政策不斷加碼，要求新能源電站在并網發電前配套額定發電功率5％到20％的儲能系統。雖然電網側的儲能相較于發電側而言，整體建造成本和容量更低，但是對電網的控制和管理難度較大，因此發電側的儲能有其不可替代性。

現階段成熟的大規模儲能技術有抽水蓄能，電化學儲能和壓縮空氣儲能。抽水蓄能對地質條件有較高的要求；電化學儲能全生命周期內污染較為嚴重，存在安全隱患，并且無法增加系統的轉動慣量用于提高供電系統的穩定性；壓縮空氣儲能對地理條件的限制小，同時污染也較為可控，并且利用同步發電機的特性可以單獨調節有功功率和無功功率，提高電網的穩定性和系統轉動慣量，是適合配合光伏電站推廣的大規模儲能之一。

此外，在強烈的日照條件下，光伏電池的溫度升高，引起光伏板發電效率的降低，導致光伏電站輸出功率和系統壽命的降低。光伏電池所在的戶外工作環境會導致長時間的工作后，光伏板的表面灰塵和異物，進一步影響光伏電池的發電效率。上述問題影響了光伏電站的長期穩定和高效運行。現階段的大規模光伏電廠的除塵多采用季度性的人工除塵，即一年4次人工用高壓水對光伏電池表面進行沖刷清潔，不僅效率低，而且無法解決正午時刻光伏電池的高溫和效率降低的問題。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種光伏電站儲能配套系統及其運行方法，能夠滿足太陽能光伏電站的儲能需求；搭配壓縮熱回收模塊和太陽能補熱模塊，能夠顯著提高儲能系統的效率，降低太陽能電站的維護成本；配合儲能增設冷卻模塊，能夠降低光伏電池的運行溫度，提高電池壽命。

本發明是通過以下技術方案來實現：一種光伏電站儲能配套系統，包括壓縮空氣儲能模塊、壓縮熱回收模塊、太陽能補熱模塊和光伏電池冷卻模塊；光伏電池冷卻模塊包括設置在光伏電池上方的冷卻噴頭，冷卻噴頭連通有冷卻空氣或清潔水源；壓縮空氣儲能模塊包括儲能段和釋能段，儲能段的出口和釋能段的入口通過控制閥連接高壓儲氣室的入口；

儲能段設置兩級壓縮機，壓縮機的出口均設置冷卻器，釋能段設置兩級膨脹機，兩級膨脹機的入口處均設置預熱加熱器和補熱加熱器；

壓縮熱回收模塊包括所述冷卻器、低溫蓄水罐、高溫蓄水罐、所述預熱加熱器和補熱加熱器；

冷卻器的熱介質出口連通高溫蓄水罐，冷卻器的冷介質出口連通低溫蓄水罐，高溫蓄水罐連接所述預熱加熱器，預熱加熱器的加熱介質出口連通低溫蓄水罐；

太陽能補熱模塊的工質出入口連通所述補熱加熱器的加熱介質進出口。

壓縮空氣儲能模塊中兩級壓縮機采用直流無刷同步電機驅動；直流無刷同步電機電能輸入端與光伏電池組的直流總線直接連接。