一種離網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種離網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括連接直流母線和交流母線的DC/AC變流器，所述交流母線連接電網(wǎng)；所述交流母線和所述直流母線分別連接交流負(fù)載和直流負(fù)載；所述直流母線分別通過光伏DC/DC變流器和儲能DC/DC變流器連接光伏陣列和電池系統(tǒng)。本發(fā)明該提供了光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)的控制策略，包括離網(wǎng)狀態(tài)運(yùn)行控制策略和并網(wǎng)狀態(tài)運(yùn)行控制策略；該系統(tǒng)和方法克服了現(xiàn)有光伏供電系統(tǒng)供電質(zhì)量不穩(wěn)定、可調(diào)度性差、運(yùn)行模式單一、能量轉(zhuǎn)換效率低等缺點(diǎn)。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種光伏發(fā)電領(lǐng)域的系統(tǒng)，具體涉及一種離網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的光儲聯(lián)合供 電系統(tǒng)。 -種離網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能資源沒有地域限制，分布廣泛且取之不盡，用之不竭。太陽能電池組件結(jié)構(gòu) 簡單，體積小，重量輕，便于運(yùn)輸和安裝，光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)周期短，而用根據(jù)用電負(fù)載容量 可大可小，方便靈活，極易組合、擴(kuò)容的特點(diǎn)；同時(shí)，太陽能光伏發(fā)電的過程沒有機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部 件，不需要冷卻水也不消耗燃料，并且不排放包括溫室氣體在內(nèi)的任何物質(zhì)，具有無噪聲、 無污染、性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長等特點(diǎn)。因此，與其它新型發(fā)電技術(shù)相比，太陽能光伏發(fā) 電是一種理想清潔能源發(fā)電技術(shù)。
[0003] 太陽能輻射具有間歇性和波動(dòng)性，而且用戶負(fù)載也是不斷變化的，這就造成了在 離網(wǎng)狀態(tài)下光伏發(fā)電和用戶負(fù)載二者之間的不匹配。儲能裝置主要用來平緩光伏電能與負(fù) 載之間的不匹配，為了保證系統(tǒng)能夠自治運(yùn)行，系統(tǒng)通常采用儲能裝置將白天多余的光伏 電能存儲起來，在夜晚釋放以保證尚網(wǎng)狀態(tài)下系統(tǒng)供電連續(xù)。
[0004] 國家電網(wǎng)公司發(fā)布《關(guān)于做好分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)服務(wù)工作的意見》，提出光伏系 統(tǒng)可選擇電量全部上網(wǎng)、發(fā)電量全部自用和發(fā)電量自用余電上網(wǎng)三種運(yùn)行模式，但目前價(jià) 格補(bǔ)貼機(jī)制不明確，因此從用戶角度考慮，光伏系統(tǒng)應(yīng)具備運(yùn)行模式靈活切換的功能。專利 名稱為"一種大容量離網(wǎng)型光儲發(fā)電系統(tǒng)"提出在離網(wǎng)狀態(tài)下利用光伏儲能聯(lián)合供電的思 路，并且未給出明確的控制策略，缺少光伏組件及儲能裝置的保護(hù)策略，容易導(dǎo)致光伏供電 系統(tǒng)供電質(zhì)量不穩(wěn)定、可調(diào)度性差等問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種離網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的光儲聯(lián)合供電 系統(tǒng)。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：
[0007] -種離網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括連接直流母線和交流母線 的DC/AC變流器，所述交流母線連接電網(wǎng)；其改進(jìn)之處在于：所述交流母線和所述直流母線 分別連接交流負(fù)載和直流負(fù)載；
[0008] 所述直流母線分別通過光伏DC/DC變流器和儲能DC/DC變流器連接光伏陣列和電 池系統(tǒng)。
[0009] 進(jìn)一步的，所述光伏陣列的光伏組件分別通過防逆流二極管連接所述光伏DC/DC 變流器。
[0010] 進(jìn)一步的，所述光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)的控制策略包括離網(wǎng)狀態(tài)運(yùn)行控制策略和并網(wǎng) 狀態(tài)運(yùn)行控制策略；
[0011] 所述并網(wǎng)狀態(tài)運(yùn)行控制策略包括發(fā)電量全部上網(wǎng)運(yùn)行模式控制策略、發(fā)電量全部 自用運(yùn)行模式控制策略和發(fā)電量自用余電上網(wǎng)運(yùn)行模式控制策略。
[0012] 進(jìn)一步的，所述離網(wǎng)狀態(tài)運(yùn)行控制策略包括以下步驟：
[0013] I、初始化所述光伏DC/DC變流器使其運(yùn)行在MPPT模式；
[0014] II、判斷電能供需是否平衡，平衡則結(jié)束，否則進(jìn)入步驟III ;
[0015] III、判斷需要增加電能供應(yīng)或減少電能供應(yīng)，若減少電能供應(yīng)則進(jìn)入步驟IV，若 增加電能供應(yīng)則進(jìn)入步驟V;
[0016] IV、判斷鋰離子電池系統(tǒng)S0C是否小于0. 9,若所述電池系統(tǒng)S0C小于0. 9,則控 制所述電池系統(tǒng)充電吸收多余的光伏電能；若所述電池系統(tǒng)S0C大于等于0. 9,再判斷光伏 DC/DC變流器是否工作在MPPT模式；若光伏DC/DC變流器是工作在MPPT模式，則控制其調(diào) 整為非MPPT模式，若光伏DC/DC變流器已工作在非MPPT模式，則控制切除部分光伏組件， 減少光伏電能輸出；
[0017] V、判斷所述光伏DC/DC變流器是否工作在MPPT模式，若所述光伏DC/DC變流器工 作在非MPPT模式，則控制其調(diào)整為MPPT模式；若所述光伏DC/DC變流器已工作在MPPT模 式，再判斷所述電池系統(tǒng)S0C是否大于0. 2,若所述電池系統(tǒng)S0C大于0. 2,則控制所述電池 系統(tǒng)放電，若所述電池系統(tǒng)S0C小于等于0. 2,則切除部分負(fù)載。
[0018] 進(jìn)一步的，所述發(fā)電量全部上網(wǎng)運(yùn)行模式控制策略包括以下步驟：
[0019] I、初始化所述光伏DC/DC變流器使其運(yùn)行在MPPT模式
[0020] II、判斷所述交流母線的電能是否滿足并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)；若滿足則結(jié)束，否則判斷所述儲 能系統(tǒng)需進(jìn)行放電調(diào)節(jié)或充電調(diào)節(jié)，若所述儲能系統(tǒng)充電，則進(jìn)入步驟III，若所述儲能系 統(tǒng)放電，則進(jìn)入步驟IV ;
[0021] III、判斷所述電池系統(tǒng)的S0C是否小于0. 9,若小于0. 9,則控制所述電池系統(tǒng)充 電調(diào)節(jié)并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量；否則放棄部分光伏電能并網(wǎng)；
[0022] IV、判斷所述電池系統(tǒng)的S0C是否大于0. 2,若大于0. 2,則控制所述電池系統(tǒng)放電 調(diào)節(jié)并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量；否則放棄部分光伏電能并網(wǎng)。
[0023] 進(jìn)一步的，所述發(fā)電量全部自用運(yùn)行模式控制策略包括以下步驟：
[0024] I、初始化所述光伏DC/DC變流器使其工作在MPPT模式；
[0025] II、判斷光伏電能供應(yīng)是否與負(fù)載需求平衡，若平衡則結(jié)束，否則進(jìn)入步驟III ;
[0026] III、判斷需要增加電能供應(yīng)還是較少電能供應(yīng)，若減少電能供應(yīng)，則進(jìn)入步驟IV， 若增加電能供應(yīng)，則進(jìn)入步驟V ;
[0027] IV、判斷所述電池系統(tǒng)的S0C是否小于0. 9,若小于0. 9,則控制所述電池系統(tǒng)充電 吸收多余的光伏電能；否則再判斷所述光伏DC/DC變流器是否工作在MPPT模式，若工作在 MPPT模式，則控制其調(diào)整為非MPPT模式，若工作在非MPPT模式，則控制切除部分光伏組件， 減少光伏電能輸出；
[0028] V、判斷所述光伏DC/DC變流器是否工作在MPPT模式，若工作在非MPPT模式，則控 制其調(diào)整為MPPT模式，否則再判斷所述電池系統(tǒng)S0C是否大于0. 2 ;若大于0. 2,則控制所 述電池系統(tǒng)放電，否則利用電網(wǎng)電能，保證負(fù)載電能供應(yīng)。
[0029] 進(jìn)一步的，所述發(fā)電量自用余電上網(wǎng)運(yùn)行模式控制策略包括以下步驟：
[0030] I、初始化所述光伏DC/DC變流器使其工作在MPPT模式；
[0031] II、判斷光伏電能供應(yīng)是否與負(fù)載需求平衡，若平衡則結(jié)束，否則進(jìn)入步驟III ;
[0032] III判斷需要增加電能供應(yīng)還是較少電能供應(yīng)，若減少電能供應(yīng)，則進(jìn)入步驟IV， 若增加電能供應(yīng)，則進(jìn)入步驟V ;
[0033] IV、判斷所述電池系統(tǒng)的S0C是否小于0. 9,若小于0. 9,則控制所述電池系統(tǒng)充電 吸收多余的光伏電能；否則將多余光伏電能饋送到電網(wǎng)；
[0034] V、判斷所述電池系統(tǒng)S0C是否大于0. 2,若大于0. 2,則控制所述電池系統(tǒng)放電，否 則則部分利用電網(wǎng)電能，保證負(fù)載電能供應(yīng)。
[0035] 進(jìn)一步的，所述離網(wǎng)狀態(tài)運(yùn)行控制策略包括電池系統(tǒng)保護(hù)策略，所述電池系統(tǒng)保 護(hù)策略為判斷所述電池系統(tǒng)的負(fù)荷狀態(tài)是否越限，若越限則所述電池儲能系統(tǒng)不動(dòng)作。
[0036] 進(jìn)一步的，所述電池系統(tǒng)為鋰離子儲能系統(tǒng)。
[0037] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0038] 1、本發(fā)明系統(tǒng)的光伏陣列中每個(gè)光伏組件都通過防逆流二極管連接到光伏DC/DC 變流器，防止光伏組件在不發(fā)電時(shí)，鋰離子電池系統(tǒng)的電流反過來向組件倒送，避免組件因 發(fā)熱而損壞，同時(shí)防止光伏陣列各支路之間的電流倒送，避免降低光伏陣列總體輸出電壓。
[0039] 2、本發(fā)明系統(tǒng)中光伏陣列發(fā)電系統(tǒng)與鋰離子電池系統(tǒng)共用一個(gè)DC/AC變流器，減 少功率轉(zhuǎn)換器件個(gè)數(shù)，提高了光伏陣列發(fā)電系統(tǒng)與鋰離子電池系統(tǒng)之間能量交換效率，同 時(shí)利于直流電壓穩(wěn)定。
[0040] 3、本發(fā)明系統(tǒng)的電池儲能系統(tǒng)為鋰離子電池儲能系統(tǒng)，與傳統(tǒng)鉛酸電池相比，具 有能量效率高、自放電率低、循環(huán)壽命長、電壓平臺高、體積小、重量輕和環(huán)保等特點(diǎn)。
[0041] 4、本發(fā)明的系統(tǒng)和方法利用鋰離子電池儲能系統(tǒng)調(diào)節(jié)光伏發(fā)電并網(wǎng)電能質(zhì)量，克 服了現(xiàn)有光伏供電系統(tǒng)供電質(zhì)量不穩(wěn)定的問題。
[0042] 5、本發(fā)明的系統(tǒng)和方法具備發(fā)電量全部上網(wǎng)運(yùn)行模式、發(fā)電量全部自用運(yùn)行模式 和發(fā)電量自用余電上網(wǎng)運(yùn)行模式，克服了現(xiàn)有光伏系統(tǒng)運(yùn)行模式單一的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0043] 圖1為本實(shí)施例中適用于離網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
[0044] 圖2為本實(shí)施例中適用于離網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)離網(wǎng)運(yùn)行模式控制 流程圖；
[0045] 圖3為本實(shí)施例中適用于離網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)并網(wǎng)狀態(tài)發(fā)電量全 部上網(wǎng)運(yùn)行模式控制流程圖；
[0046] 圖4為本實(shí)施例中適用于離網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)并網(wǎng)狀態(tài)發(fā)電量全 部自用運(yùn)行模式控制流程圖；
[0047] 圖5為本實(shí)施例中適用于離網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)并網(wǎng)狀態(tài)發(fā)電量自 用余電上網(wǎng)運(yùn)行模式控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0049] 如圖1所示，圖1為本實(shí)施例中適用于離網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)；該系統(tǒng)包括光伏陣列、防逆流二極管、光伏DC/DC變流器、鋰離子電池儲能系統(tǒng)、儲能雙 向DC/DC變流器、直流母線、DC/AC變流器和交流母線。
[0050] 直流母線與交流母線通過DC/AC變流器連接，交流母線通過開關(guān)與電網(wǎng)連接。交 流母線和直流母線分別連接交流負(fù)載和直流負(fù)載，直流母線和交流母線分別向直流負(fù)載和 交流負(fù)載提供電能。
[0051] 光伏陣列中的光伏組件通過各自的防逆流二極管連接到光伏DC/DC變流器的輸 入端，光伏DC/DC變流器的輸出端連接到直流母線上。
[0052] 防逆流二極管用于防止光伏組件在不發(fā)電時(shí)，鋰離子電池系統(tǒng)的電流反過來向組 件倒送，避免組件因發(fā)熱而損壞，同時(shí)防止光伏陣列各支路之間的電流倒送，避免降低光伏 陣列總體輸出電壓。
[0053] 電池儲能系統(tǒng)連接到儲能雙向DC/DC變流器的輸入端，儲能雙向DC/DC變流器的 輸出端連接到直流母線上。
[0054] 本實(shí)施例中，所述電池儲能系統(tǒng)為采用鋰離子的鋰離子電池儲能系統(tǒng)。與傳統(tǒng)鉛 酸電池相比，具有能量效率高、自放電率低、循環(huán)壽命長、電壓平臺高、體積小、重量輕和環(huán) 保等特點(diǎn)。
[0055] 本實(shí)施例中，所述直流負(fù)載包括各子負(fù)載，各子負(fù)載通過直流負(fù)載開關(guān)連接到直 流母線。
[0056] 本實(shí)施例中，所述交流負(fù)載包括各子負(fù)載，各子負(fù)載通過交流負(fù)載開關(guān)連接到交 流母線。
[0057] 針對上述適用于離網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)，本發(fā)明還提供了一種控制策 略，該控制策略可使光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)運(yùn)行在離網(wǎng)和并網(wǎng)兩種狀態(tài)。
[0058] 上述光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)的控制策略包括離網(wǎng)狀態(tài)運(yùn)行控制策略和并網(wǎng)狀態(tài)運(yùn)行 控制策略；所述并網(wǎng)狀態(tài)運(yùn)行控制策略包括發(fā)電量全部上網(wǎng)運(yùn)行模式控制策略、發(fā)電量全 部自用運(yùn)行模式控制策略和發(fā)電量自用余電上網(wǎng)運(yùn)行模式控制策略。
[0059] 上述控制策略的初始狀態(tài)均為光伏DC/DC變流器工作在MPPT模式。
[0060] 如圖2所示，圖2為本實(shí)施例中適用于離網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)離網(wǎng)運(yùn) 行模式控制流程圖。
[0061] 初始狀態(tài)使光伏DC/DC變流器工作在MPPT模式，實(shí)時(shí)監(jiān)測直流母線、交流母線電 能供需是否平衡。
[0062] 光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)離網(wǎng)運(yùn)行模式控制方法包括以下步驟：實(shí)時(shí)監(jiān)測直流母線、交 流母線電能供需是否平衡；當(dāng)電能供需不平衡時(shí)，判斷需要增加電能供應(yīng)或者需要減少電 能供應(yīng)；若需要減少電能供應(yīng)，優(yōu)先考慮利用鋰離子電池系統(tǒng)吸收光伏電能；若需要增加 電能供應(yīng)，優(yōu)先考慮將光伏DC/DC變流器調(diào)整為MPPT模式。
[0063] 需要減少電能供應(yīng)，利用鋰離子電池系統(tǒng)吸收光伏電能：首先判斷鋰離子電池系 統(tǒng)S0C是否小于0. 9,若鋰離子電池系統(tǒng)S0C小于0. 9,則控制鋰離子電池系統(tǒng)充電吸收多 余的光伏電能；若鋰離子電池系統(tǒng)S0C大于等于0. 9,再判斷光伏DC/DC變流器是否工作在 MPPT模式；若光伏DC/DC變流器是工作在MPPT模式，則控制其調(diào)整為非MPPT模式，若光伏 DC/DC變流器已工作在非MPPT模式，則控制切除部分光伏組件，減少光伏電能輸出。
[0064] 需要增加電能供應(yīng)時(shí)，優(yōu)先考慮將光伏DC/DC變流器調(diào)整為MPPT模式：首先判斷 光伏DC/DC變流器已工作在MPPT模式，若光伏DC/DC變流器工作在非MPPT模式，則控制其 調(diào)整為MPPT模式；若光伏DC/DC變流器已工作在MPPT模式，再判斷鋰離子電池系統(tǒng)S0C是 否大于0. 2，若鋰離子電池系統(tǒng)SOC大于0. 2，則控制鋰離子電池系統(tǒng)放電；若鋰離子電池系 統(tǒng)S0C小于等于0. 2,則切除部分負(fù)載。
[0065] 上述部分負(fù)載的選定根據(jù)負(fù)載的需求選定可根據(jù)負(fù)載等級確定，負(fù)荷的分級可根 據(jù)國標(biāo)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》，也可根據(jù)不同負(fù)荷運(yùn)行需求靈活設(shè)定的。
[0066] 如圖3所示，圖3為本實(shí)施例中適用于離網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)并網(wǎng)狀 態(tài)發(fā)電量全部上網(wǎng)運(yùn)行模式控制流程圖。
[0067] 初始狀態(tài)使光伏DC/DC變流器工作在MPPT模式，實(shí)時(shí)監(jiān)測交流母線電能是否滿足 并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。
[0068] 光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)并網(wǎng)狀態(tài)發(fā)電量全部上網(wǎng)運(yùn)行模式控制方法為：
[0069] 實(shí)時(shí)監(jiān)測交流母線電能是否滿足并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)電能不滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，判斷需要 儲能進(jìn)行放電調(diào)節(jié)還是充電調(diào)節(jié)。
[0070] 若需要儲能充電，首先判斷鋰離子電池系統(tǒng)S0C是否小于0. 9 ;若鋰離子電池系統(tǒng) S0C小于0. 9,則控制鋰離子電池系統(tǒng)充電調(diào)節(jié)并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量；若鋰離子電池系統(tǒng)S0C大 于等于0. 9,則選擇放棄部分光伏電能并網(wǎng)。
[0071] 若需要儲能放電，首先判斷鋰離子電池系統(tǒng)S0C是否大于0. 2 ;若鋰離子電池系統(tǒng) S0C大于0. 2,則控制鋰離子電池系統(tǒng)放電調(diào)節(jié)并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量；若鋰離子電池系統(tǒng)S0C小 于等于0. 2,則選擇切斷部分光伏組件，放棄部分光伏電能并網(wǎng)。
[0072] 如圖4所示，圖4為本實(shí)施例中適用于離網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)并網(wǎng)狀 態(tài)發(fā)電量全部自用運(yùn)行模式控制流程圖。
[0073] 初始狀態(tài)使光伏DC/DC變流器工作在MPPT模式，實(shí)時(shí)監(jiān)測直流母線、交流母線光 伏電能供應(yīng)是否與負(fù)載需求平衡。
[0074] 光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)并網(wǎng)狀態(tài)發(fā)電量全部自用運(yùn)行模式控制方法為：
[0075] 實(shí)時(shí)監(jiān)測直流母線、交流母線光伏電能供應(yīng)是否與負(fù)載需求平衡，若電能供需不 平衡，判斷需要增加電能供應(yīng)還是較少電能供應(yīng)。若需要減少電能供應(yīng)，優(yōu)先考慮利用鋰 離子電池系統(tǒng)吸收光伏電能；若需要增加電能供應(yīng)，優(yōu)先考慮將光伏DC/DC變流器調(diào)整為 MPPT模式。
[0076] 若需要減少電能供應(yīng)，優(yōu)先考慮利用鋰離子電池系統(tǒng)吸收光伏電能：首先判斷鋰 離子電池系統(tǒng)S0C是否小于0. 9 ;若鋰離子電池系統(tǒng)S0C小于0. 9,則控制鋰離子電池系統(tǒng) 充電吸收多余的光伏電能；若鋰離子電池系統(tǒng)S0C大于等于0. 9,再判斷光伏DC/DC變流器 是否工作在MPPT模式。若光伏DC/DC變流器是工作在MPPT模式，則控制其調(diào)整為非MPPT 模式，若光伏DC/DC變流器已工作在非MPPT模式，則控制切除部分光伏組件，減少光伏電能 輸出。
[0077] 若需要增加電能供應(yīng)，優(yōu)先考慮將光伏DC/DC變流器調(diào)整為MPPT模式：首先判斷 光伏DC/DC變流器已工作在MPPT模式。若光伏DC/DC變流器工作在非MPPT模式，則控制 其調(diào)整為MPPT模式。若光伏DC/DC變流器已工作在MPPT模式，再判斷鋰離子電池系統(tǒng)S0C 是否大于0. 2。若鋰離子電池系統(tǒng)S0C大于0. 2,則控制鋰離子電池系統(tǒng)放電，若鋰離子電 池系統(tǒng)S0C小于等于0. 2,則部分利用電網(wǎng)電能，保證負(fù)載電能供應(yīng)。
[0078] 如圖5所示，圖5為本實(shí)施例中適用于離網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)并網(wǎng)狀 態(tài)發(fā)電量自用余電上網(wǎng)運(yùn)行模式控制流程圖。
[0079] 初始狀態(tài)使光伏DC/DC變流器工作在MPPT模式，實(shí)時(shí)監(jiān)測直流母線、交流母線光 伏電能供應(yīng)是否與負(fù)載需求平衡。
[0080] 光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)并網(wǎng)狀態(tài)發(fā)電量自用余電上網(wǎng)運(yùn)行模式控制方法為：
[0081] 實(shí)時(shí)監(jiān)測直流母線、交流母線光伏電能供應(yīng)是否與負(fù)載需求平衡，若電能供需不 平衡，判斷需要增加電能供應(yīng)還是較少電能供應(yīng)。
[0082] 若需要減少電能供應(yīng)，首先判斷鋰離子電池系統(tǒng)S0C是否小于0. 9。若鋰離子電 池系統(tǒng)S0C小于0. 9,則控制鋰離子電池系統(tǒng)充電吸收多余的光伏電能；若鋰離子電池系統(tǒng) S0C大于等于0. 9,則將多余光伏電能饋送到電網(wǎng)。
[0083] 若需要增加電能供應(yīng)，首先判斷鋰離子電池系統(tǒng)S0C是否大于0. 2。若鋰離子電池 系統(tǒng)S0C大于0. 2,則控制鋰離子電池系統(tǒng)放電，若鋰離子電池系統(tǒng)S0C小于等于0. 2,則利 用電網(wǎng)電能輔助供電，保證負(fù)載電能供應(yīng)。
[0084] 本實(shí)施例中，在控制策略中加入電池系統(tǒng)保護(hù)策略。所述電池系統(tǒng)保護(hù)策略為：實(shí) 時(shí)監(jiān)測所述鋰離子電池系統(tǒng)的荷電狀態(tài)S0C，判斷各檢測量是否越限，當(dāng)檢測量越限時(shí)，鋰 離子電池儲能系統(tǒng)不動(dòng)作。
[0085] 判斷方法包括：若鋰離子電池系統(tǒng)荷電狀態(tài)S0C彡0. 2,鋰離子電池系統(tǒng)僅可以響 應(yīng)充電需求；若鋰離子電池系統(tǒng)荷電狀態(tài)S0C3 0. 9時(shí)，鋰離子電池系統(tǒng)僅可以響應(yīng)放電需 求；若0. 2 <鋰離子電池系統(tǒng)荷電狀態(tài)S0C< 0. 9時(shí)，鋰離子電池系統(tǒng)可以響應(yīng)充電或放電 需求，其余情況下，為保證鋰離子電池系統(tǒng)安全運(yùn)行、延長鋰離子電池壽命，鋰離子電池系 統(tǒng)不動(dòng)作。
[0086] 系統(tǒng)運(yùn)行的目標(biāo)是電能供應(yīng)等于負(fù)荷需求，即發(fā)電功率等于負(fù)荷耗電功率。當(dāng)發(fā) 電功率大于負(fù)荷耗電功率時(shí)，需減少發(fā)電功率（即減少電能供應(yīng)）；當(dāng)發(fā)電功率小于負(fù)荷耗 電功率時(shí)，需增大發(fā)電功率（即增大電能供應(yīng)）；負(fù)荷包括直流負(fù)荷和交流負(fù)荷。上述電能 供應(yīng)是否與負(fù)載需求平衡指的就是電能供應(yīng)等于負(fù)荷需求。
[〇〇87] 最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡 管參照上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然 可以對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何 修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1. 一種離網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括連接直流母線和交流母線的 DC/AC變流器，所述交流母線連接電網(wǎng)；其特征在于：所述交流母線和所述直流母線分別連 接交流負(fù)載和直流負(fù)載； 所述直流母線分別通過光伏DC/DC變流器和儲能DC/DC變流器連接光伏陣列和電池系 統(tǒng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)，其特征在于：所述光伏陣列的光伏組件分 別通過防逆流二極管連接所述光伏DC/DC變流器。
3. 如權(quán)利要求1所述的光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)，其特征在于：所述光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)的控 制策略包括離網(wǎng)狀態(tài)運(yùn)行控制策略和并網(wǎng)狀態(tài)運(yùn)行控制策略； 所述并網(wǎng)狀態(tài)運(yùn)行控制策略包括發(fā)電量全部上網(wǎng)運(yùn)行模式控制策略、發(fā)電量全部自用 運(yùn)行模式控制策略和發(fā)電量自用余電上網(wǎng)運(yùn)行模式控制策略。
4. 如權(quán)利要求1所述的光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)，其特征在于：所述離網(wǎng)狀態(tài)運(yùn)行控制策略 包括以下步驟： I、 初始化所述光伏DC/DC變流器使其運(yùn)行在MPPT模式； II、 判斷電能供需是否平衡，平衡則結(jié)束，否則進(jìn)入步驟III ; III、 判斷需要增加電能供應(yīng)或減少電能供應(yīng)，若減少電能供應(yīng)則進(jìn)入步驟IV，若增加 電能供應(yīng)則進(jìn)入步驟V; IV、 判斷鋰離子電池系統(tǒng)SOC是否小于0. 9,若所述電池系統(tǒng)SOC小于0. 9,則控制所述 電池系統(tǒng)充電吸收多余的光伏電能；若所述電池系統(tǒng)SOC大于等于0. 9,再判斷光伏DC/DC 變流器是否工作在MPPT模式；若光伏DC/DC變流器是工作在MPPT模式，則控制其調(diào)整為非 MPPT模式，若光伏DC/DC變流器已工作在非MPPT模式，則控制切除部分光伏組件，減少光伏 電能輸出； V、 判斷所述光伏DC/DC變流器是否工作在MPPT模式，若所述光伏DC/DC變流器工作在 非MPPT模式，則控制其調(diào)整為MPPT模式；若所述光伏DC/DC變流器已工作在MPPT模式，再 判斷所述電池系統(tǒng)SOC是否大于0. 2,若所述電池系統(tǒng)SOC大于0. 2,則控制所述電池系統(tǒng) 放電，若所述電池系統(tǒng)SOC小于等于0. 2,則切除部分負(fù)載。
5. 如權(quán)利要求1所述的光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)，其特征在于：所述發(fā)電量全部上網(wǎng)運(yùn)行模 式控制策略包括以下步驟： I、 初始化所述光伏DC/DC變流器使其運(yùn)行在MPPT模式； II、 判斷所述交流母線的電能是否滿足并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)；若滿足則結(jié)束，否則判斷所述儲能系 統(tǒng)需進(jìn)行放電調(diào)節(jié)或充電調(diào)節(jié)，若所述儲能系統(tǒng)充電，則進(jìn)入步驟III，若所述儲能系統(tǒng)放 電，則進(jìn)入步驟IV; III、 判斷所述電池系統(tǒng)的SOC是否小于0. 9,若小于0. 9,則控制所述電池系統(tǒng)充電調(diào) 節(jié)并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量；否則放棄部分光伏電能并網(wǎng)； IV、 判斷所述電池系統(tǒng)的SOC是否大于0. 2,若大于0. 2,則控制所述電池系統(tǒng)放電調(diào)節(jié) 并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量；否則放棄部分光伏電能并網(wǎng)。
6. 如權(quán)利要求1所述的光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)，其特征在于：所述發(fā)電量全部自用運(yùn)行模 式控制策略包括以下步驟： I、初始化所述光伏DC/DC變流器使其工作在MPPT模式； II、 判斷光伏電能供應(yīng)是否與負(fù)載需求平衡，若平衡則結(jié)束，否則進(jìn)入步驟III ; III、 判斷需要增加電能供應(yīng)還是較少電能供應(yīng)，若減少電能供應(yīng)，則進(jìn)入步驟IV，若增 加電能供應(yīng)，則進(jìn)入步驟V ; IV、 判斷所述電池系統(tǒng)的SOC是否小于0. 9,若小于0. 9,則控制所述電池系統(tǒng)充電吸收 多余的光伏電能；否則再判斷所述光伏DC/DC變流器是否工作在MPPT模式，若工作在MPPT 模式，則控制其調(diào)整為非MPPT模式，若工作在非MPPT模式，則控制切除部分光伏組件，減少 光伏電能輸出； V、 判斷所述光伏DC/DC變流器是否工作在MPPT模式，若工作在非MPPT模式，則控制其 調(diào)整為MPPT模式，否則再判斷所述電池系統(tǒng)SOC是否大于0. 2 ;若大于0. 2,則控制所述電 池系統(tǒng)放電，否則利用電網(wǎng)電能，保證負(fù)載電能供應(yīng)。
7. 如權(quán)利要求1所述的光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)，其特征在于：所述發(fā)電量自用余電上網(wǎng)運(yùn) 行模式控制策略包括以下步驟： I、 初始化所述光伏DC/DC變流器使其工作在MPPT模式； II、 判斷光伏電能供應(yīng)是否與負(fù)載需求平衡，若平衡則結(jié)束，否則進(jìn)入步驟III ; III判斷需要增加電能供應(yīng)還是較少電能供應(yīng)，若減少電能供應(yīng)，則進(jìn)入步驟IV，若增 加電能供應(yīng)，則進(jìn)入步驟V; IV、 判斷所述電池系統(tǒng)的SOC是否小于0. 9,若小于0. 9,則控制所述電池系統(tǒng)充電吸收 多余的光伏電能；否則將多余光伏電能饋送到電網(wǎng)； V、 判斷所述電池系統(tǒng)SOC是否大于0. 2,若大于0. 2,則控制所述電池系統(tǒng)放電，否則則 部分利用電網(wǎng)電能，保證負(fù)載電能供應(yīng)。
8. 如權(quán)利要求1所述的光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)，其特征在于：所述離網(wǎng)狀態(tài)運(yùn)行控制策略 包括電池系統(tǒng)保護(hù)策略，所述電池系統(tǒng)保護(hù)策略為判斷所述電池系統(tǒng)的負(fù)荷狀態(tài)是否越 限，若越限則所述電池儲能系統(tǒng)不動(dòng)作。
9. 如權(quán)利要求1所述的光儲聯(lián)合供電系統(tǒng)，其特征在于：所述電池系統(tǒng)為鋰離子儲能 系統(tǒng)。
【文檔編號】H02J3/28GK104052082SQ201410289685
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】謝志佳, 李建林, 徐少華, 房凱, 惠東 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院