本發(fā)明實(shí)施例屬于再生能源儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種再生能源儲(chǔ)能系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著地球環(huán)境的日益惡劣，煤炭、石油等不可再生資源的日益匱乏。利用光能、風(fēng)能等可再生能源發(fā)電成為緩解能源匱乏的最佳途徑。各種再生能源系統(tǒng)層出不窮。再生能源儲(chǔ)能系統(tǒng)一般由再生能源發(fā)電組件、功率控制器、蓄蓄電池組及交直流逆變器組成。

然而，目前的再生能源儲(chǔ)能系統(tǒng)中的蓄蓄電池組一般通過(guò)多個(gè)蓄電池串聯(lián)組成，蓄電池串聯(lián)使用對(duì)蓄電池的規(guī)格參數(shù)和新舊程度的一致性要求較高，規(guī)格參數(shù)或新舊程度不同的電池?zé)o法串聯(lián)使用，若串聯(lián)使用不同的電池則會(huì)導(dǎo)致充放電過(guò)程中的單體電池過(guò)度充電或過(guò)度放電，從而影響整個(gè)蓄電池組的正常充放電。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決上述問(wèn)題而提供一種再生能源儲(chǔ)能系統(tǒng)，通過(guò)采用單個(gè)DC/DC變換單元和單個(gè)蓄電單元構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的充放電控制模塊，然后并聯(lián)多個(gè)充放電控制模塊并通過(guò)能量管理模塊單獨(dú)對(duì)每個(gè)蓄電單元進(jìn)行充放電控制，可以有效提高系統(tǒng)性能且可以同時(shí)使用規(guī)格參數(shù)和新舊程度不同的電池。

本發(fā)明提供一種再生能源儲(chǔ)能系統(tǒng)，其包括再生能源發(fā)電模塊、功率控制模塊、直流母線(xiàn)、多個(gè)充放電控制模塊、直交流逆變模塊、交流母線(xiàn)和能量管理模塊；

所述多個(gè)充放電控制模塊中的每個(gè)充放電控制模塊均包括DC/DC變換單元和與所述DC/DC變換單元連接的蓄電單元；

所述再生能源發(fā)電模塊與所述功率控制模塊連接，所述功率控制模塊通過(guò)所述直流母線(xiàn)與所述DC/DC變換單元連接，所述DC/DC變換單元通過(guò)所述直流母線(xiàn)與所述直交流逆變模塊連接，所述直交流逆變模塊通過(guò)所述交流母線(xiàn)連接外部負(fù)載或電網(wǎng)線(xiàn)路，所述能量管理模塊分別與所述功率控制模塊和所述DC/DC變換單元連接；

所述再生能源發(fā)電模塊利用再生能源產(chǎn)生直流電，所述功率控制模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)所述再生能源發(fā)電模塊的發(fā)電功率，當(dāng)所述發(fā)電功率大于第一預(yù)設(shè)值時(shí)，所述能量管理模塊控制所述功率控制模塊通過(guò)所述直流母線(xiàn)分別向所述直交流逆變模塊和所述DC/DC變換單元輸送所述直流電，所述DC/DC變換單元對(duì)所述直流電進(jìn)行直流降壓后給所述蓄電單元充電；當(dāng)所述發(fā)電功率小于第一預(yù)設(shè)值時(shí)，所述能量管理模塊控制所述DC/DC變換單元對(duì)所述蓄電單元存儲(chǔ)的直流電進(jìn)行直流升壓，并通過(guò)所述直流母線(xiàn)輸送給所述直交流逆變模塊；所述直交流逆變模塊將所述直流母線(xiàn)傳輸?shù)闹绷麟娹D(zhuǎn)換為交流電并通過(guò)所述交流母線(xiàn)輸出給所述負(fù)載或所述電網(wǎng)線(xiàn)路。

優(yōu)選的，所述DC/DC變換單元為高頻隔離DC/DC變換器。

優(yōu)選的，所述多個(gè)充放電控制模塊中的每個(gè)充放電控制模塊所包括的蓄電單元的規(guī)格和新舊程度均不完全相同。

優(yōu)選的，所述再生能源發(fā)電模塊包括太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備、風(fēng)能發(fā)電設(shè)備、潮汐能發(fā)電設(shè)備或生物質(zhì)能發(fā)電設(shè)備中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述再生能源發(fā)電模塊為太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備，所述功率控制模塊為MPPT控制器。

優(yōu)選的，所述再生能源儲(chǔ)能系統(tǒng)還包括與所述能量管理模塊連接的光照度檢測(cè)模塊，當(dāng)所述光照度檢測(cè)模塊檢測(cè)到光照度大于或等于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，所述能量管理模塊控制所述功率控制模塊通過(guò)所述直流母線(xiàn)分別向所述直交流逆變模塊和所述DC/DC變換單元輸送所述直流電；當(dāng)所述光照度檢測(cè)模塊檢測(cè)到光照度小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，所述能量管理模塊通過(guò)所述DC/DC變換單元控制所述蓄電單元放電。

優(yōu)選的，所述再生能源儲(chǔ)能系統(tǒng)還包括開(kāi)關(guān)模塊，所述開(kāi)關(guān)模塊分別與所述交流母線(xiàn)、所述能量管理模塊、所述負(fù)載和所述電網(wǎng)線(xiàn)路連接；

所述能量管理模塊控制所述開(kāi)關(guān)模塊接通所述交流母線(xiàn)和所述負(fù)載，為所述負(fù)載供電；當(dāng)所述蓄電單元的電能冗余時(shí)，所述能量管理模塊還控制所述開(kāi)關(guān)模塊接通所述交流母線(xiàn)和所述電網(wǎng)線(xiàn)路，通過(guò)所述電網(wǎng)線(xiàn)路釋放冗余的電能；當(dāng)所述蓄電單元的電能不冗余時(shí)，所述能量管理模塊控制所述開(kāi)關(guān)模塊斷開(kāi)所述交流母線(xiàn)和所述電網(wǎng)線(xiàn)路之間的連接。

優(yōu)選的，所述開(kāi)關(guān)模塊包括第一開(kāi)關(guān)單元和第二開(kāi)關(guān)單元，所述第一開(kāi)關(guān)單元分別與所述交流母線(xiàn)、所述能量管理模塊和所述負(fù)載連接，所述第一開(kāi)關(guān)單元分別與所述交流母線(xiàn)、所述能量管理模塊和所述電網(wǎng)線(xiàn)路連接；

所述能量管理模塊控制所述第一開(kāi)關(guān)單元接通所述交流母線(xiàn)和所述負(fù)載，為所述負(fù)載供電；當(dāng)所述蓄電單元的電能冗余時(shí)，所述能量管理模塊控制所述第二開(kāi)關(guān)單元接通所述交流母線(xiàn)和所述電網(wǎng)線(xiàn)路，通過(guò)所述電網(wǎng)線(xiàn)路釋放冗余的電能；當(dāng)所述蓄電單元的電能不冗余時(shí)，所述能量管理模塊控制所述第二開(kāi)關(guān)單元斷開(kāi)所述交流母線(xiàn)和所述電網(wǎng)線(xiàn)路之間的連接。

優(yōu)選的，所述第一開(kāi)關(guān)單元和所述第二開(kāi)關(guān)單元均為單刀單擲開(kāi)關(guān)，所述第一開(kāi)關(guān)單元的第一不動(dòng)端接所述交流母線(xiàn)、第二不動(dòng)端接所述負(fù)載、動(dòng)端接所述能量管理模塊；所述第二開(kāi)關(guān)單元的第一不動(dòng)端接所述交流母線(xiàn)、第二不動(dòng)端接所述電網(wǎng)線(xiàn)路、動(dòng)端接所述能量管理模塊。

優(yōu)選的，所述開(kāi)關(guān)模塊為單刀雙擲開(kāi)關(guān)，所述單刀雙擲開(kāi)關(guān)的第一不動(dòng)端接所述交流母線(xiàn)、第二不動(dòng)端接所述負(fù)載、第三不動(dòng)端接所述電網(wǎng)線(xiàn)路、動(dòng)端接所述能量管理模塊。

本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)采用單個(gè)DC/DC變換單元和單個(gè)蓄電單元構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的充放電控制模塊，然后并聯(lián)多個(gè)充放電控制模塊并通過(guò)能量管理模塊單獨(dú)對(duì)每個(gè)蓄電單元進(jìn)行充放電控制，可以有效提高系統(tǒng)性能且可以同時(shí)使用規(guī)格參數(shù)和新舊程度不同的電池。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的再生能源儲(chǔ)能系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的再生能源儲(chǔ)能系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)及上述附圖中的術(shù)語(yǔ)“包括”以及它們?nèi)魏巫冃?，意圖在于覆蓋不排他的包含。例如包含一系列步驟或單元的過(guò)程、方法或系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備沒(méi)有限定于已列出的步驟或單元，而是可選地還包括沒(méi)有列出的步驟或單元，或可選地還包括對(duì)于這些過(guò)程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”和“第三”等是用于區(qū)別不同對(duì)象，而非用于描述特定順序。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種再生能源儲(chǔ)能系統(tǒng)100，其包括再生能源發(fā)電模塊10、功率控制模塊20、直流母線(xiàn)30、多個(gè)充放電控制模塊40、直交流逆變模塊50、交流母線(xiàn)60和能量管理模塊70；每個(gè)充放電控制模塊40均包括DC/DC變換單元41和與DC/DC變換單元41連接的蓄電單元42。

再生能源發(fā)電模塊10與功率控制模塊20連接，功率控制模塊20通過(guò)直流母線(xiàn)30與DC/DC變換單元41連接，DC/DC變換單元41通過(guò)直流母線(xiàn)30與直交流逆變模塊50連接，直交流逆變模塊50通過(guò)交流母線(xiàn)60連接外部負(fù)載200或電網(wǎng)線(xiàn)路300，能量管理模塊70分別與功率控制模塊20和DC/DC變換單元41連接。

在具體應(yīng)用中，再生能源發(fā)電模塊可以為太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備、風(fēng)能發(fā)電設(shè)備、潮汐能發(fā)電設(shè)備或生物質(zhì)能發(fā)電設(shè)備中的一種或多種。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，DC/DC變換單元具體選用高頻隔離DC/DC變換器，可以對(duì)蓄電池的電能進(jìn)行雙向傳輸且隔離度高。

在具體應(yīng)用中，由于本實(shí)施例所提供的多個(gè)充放電控制模塊均是并聯(lián)于直流母線(xiàn)的，因此，每個(gè)充放電控制模塊所包括的蓄電單元之間的連接關(guān)系也是并聯(lián)的，因此，蓄電單元的規(guī)格和新舊程度不會(huì)影響整個(gè)蓄電池組的充放電，用戶(hù)可以根據(jù)自身需要自由組合相同或不同規(guī)格和新舊程度的蓄電單元。

在具體應(yīng)用中，蓄電單元可以選用鋰電池，直交流逆變模塊可選用交直流逆變器，能量管理模塊可以通過(guò)通用集成電路，例如CPU(Central Processing Unit，中央處理器)，或通過(guò)ASIC(Application Specific Integrated Circuit，專(zhuān)用集成電路)來(lái)實(shí)現(xiàn)，能量管理模塊具體可以選用PC客戶(hù)端。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)充放電控制模塊中的每個(gè)充放電控制模塊所包括的蓄電單元的規(guī)格和新舊程度均不完全相同。蓄電單元的規(guī)格具體是指蓄電單元的型號(hào)、批次或種類(lèi)。

基于上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例所提供的再生能源儲(chǔ)能系統(tǒng)100的工作原理為：

再生能源發(fā)電模塊利用再生能源產(chǎn)生直流電，功率控制模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)再生能源發(fā)電模塊的發(fā)電功率，當(dāng)發(fā)電功率大于第一預(yù)設(shè)值時(shí)，能量管理模塊控制功率控制模塊通過(guò)直流母線(xiàn)分別向直交流逆變模塊和DC/DC變換單元輸送直流電，DC/DC變換單元對(duì)直流電進(jìn)行直流降壓后給蓄電單元充電；當(dāng)發(fā)電功率小于第一預(yù)設(shè)值時(shí)，能量管理模塊控制DC/DC變換單元對(duì)蓄電單元存儲(chǔ)的直流電進(jìn)行直流升壓，并通過(guò)直流母線(xiàn)輸送給直交流逆變模塊；直交流逆變模塊將直流母線(xiàn)傳輸?shù)闹绷麟娹D(zhuǎn)換為交流電并通過(guò)交流母線(xiàn)輸出給負(fù)載或電網(wǎng)線(xiàn)路。

在具體應(yīng)用中，由于可再生能源的不穩(wěn)定性(例如太陽(yáng)能會(huì)有光照強(qiáng)高度較弱不利于發(fā)電的情況)，通過(guò)功率控制模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)再生能源發(fā)電模塊的發(fā)電功率(即電壓和電流)，可以保證在再生能源發(fā)電模塊的發(fā)電電壓和電流均達(dá)到合適的值之后再給蓄電單元充電。

在具體應(yīng)用中，能量管理模塊可以通過(guò)功率控制模塊和DC/DC變換單元單獨(dú)對(duì)某一個(gè)或某幾個(gè)蓄電單元進(jìn)行充放電控制，并且可以控制每個(gè)蓄電單元的充電量和放電量，從而可以控制輸出給負(fù)載和電網(wǎng)線(xiàn)路的電量大??；能量管理模塊還可以根據(jù)各蓄電單元的充放電情況對(duì)每個(gè)蓄電單元的工作狀態(tài)進(jìn)行綜合分析，從而可以對(duì)損壞的蓄電單元單獨(dú)進(jìn)行維護(hù)或更換；能量管理模塊還可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的電池容量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以綜合管理和使用戶(hù)系統(tǒng)存儲(chǔ)的電能。

本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)采用單個(gè)DC/DC變換單元和單個(gè)蓄電單元構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的充放電控制模塊，然后并聯(lián)多個(gè)充放電控制模塊并通過(guò)能量管理模塊單獨(dú)對(duì)每個(gè)蓄電單元進(jìn)行充放電控制，可以有效提高系統(tǒng)性能且可以同時(shí)使用規(guī)格參數(shù)和新舊程度不同的電池；本實(shí)施例通過(guò)在發(fā)電功率大于第一預(yù)設(shè)值時(shí)，將電能輸出給負(fù)載或電網(wǎng)線(xiàn)路，同時(shí)給蓄電單元充電，在發(fā)電功率小于第一預(yù)設(shè)值時(shí)，釋放蓄電單元的電能，并輸出給負(fù)載或電網(wǎng)線(xiàn)路，可以保證系統(tǒng)對(duì)負(fù)載或電網(wǎng)線(xiàn)路電能輸出的無(wú)縫切換。

如圖2所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，再生能源發(fā)電模塊10為太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備，對(duì)應(yīng)的功率控制模塊20為MPPT(Maximum Power Point Tracking)控制器，即最大功率點(diǎn)跟蹤太陽(yáng)能控制器；再生能源儲(chǔ)能系統(tǒng)100還包括光照度檢測(cè)模塊80和開(kāi)關(guān)模塊90。

光照度檢測(cè)模塊80與能量管理模塊70連接，當(dāng)光照度檢測(cè)模塊80檢測(cè)到光照度大于或等于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，能量管理模塊70控制功率控制模塊20通過(guò)直流母線(xiàn)30分別向直交流逆變模塊50和DC/DC變換單元41輸送直流電；當(dāng)光照度檢測(cè)模塊80檢測(cè)到光照度小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，能量管理模塊70通過(guò)DC/DC變換單元41控制蓄電單元42放電。

在具體應(yīng)用中，通過(guò)檢測(cè)光照度，可以實(shí)現(xiàn)在無(wú)光照時(shí)，使蓄電單元對(duì)負(fù)載或電網(wǎng)線(xiàn)路放電，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載或電網(wǎng)線(xiàn)路供電的無(wú)縫切換，保證充供電的連續(xù)性，避免負(fù)載或電網(wǎng)線(xiàn)路斷電；在有光照時(shí)，則利用再生能源發(fā)電模塊產(chǎn)生的電能分別為負(fù)載或電網(wǎng)線(xiàn)路供電，同時(shí)為蓄電單元充電。

開(kāi)關(guān)模塊90分別與交流母線(xiàn)60、能量管理模塊70、負(fù)載200和電網(wǎng)線(xiàn)路300連接；能量管理模塊70控制開(kāi)關(guān)模塊90接通交流母線(xiàn)60和負(fù)載200，為負(fù)載200供電；當(dāng)蓄電單元42的電能冗余時(shí)，能量管理模塊70還控制開(kāi)關(guān)模塊40接通交流母線(xiàn)60和電網(wǎng)線(xiàn)路300，通過(guò)電網(wǎng)線(xiàn)路300釋放冗余的電能；當(dāng)蓄電單元42的電能不冗余時(shí)，能量管理模塊70還控制開(kāi)關(guān)模塊40斷開(kāi)交流母線(xiàn)60和電網(wǎng)線(xiàn)路300之間的連接。

如圖2所示，在本實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)模塊90包括第一開(kāi)關(guān)單元91和第二開(kāi)關(guān)單元92，第一開(kāi)關(guān)單元91分別與交流母線(xiàn)60、能量管理模塊70和負(fù)載200連接，第二開(kāi)關(guān)單元92分別與交流母線(xiàn)60、能量管理模塊70和電網(wǎng)線(xiàn)路300連接。

能量管理模塊70控制第一開(kāi)關(guān)單元91接通交流母線(xiàn)60和負(fù)載200，為負(fù)載200供電；當(dāng)蓄電單元42的電能冗余時(shí)，能量管理模塊60控制第二開(kāi)關(guān)單元92接通交流母60線(xiàn)和電網(wǎng)線(xiàn)路300，通過(guò)電網(wǎng)線(xiàn)路300釋放冗余的電能；當(dāng)蓄電單元42的電能不冗余時(shí)，能量管理模塊70控制第二開(kāi)關(guān)單元92斷開(kāi)交流母線(xiàn)60和電網(wǎng)線(xiàn)路300之間的連接。

如圖2所示，在本實(shí)施例中，第一開(kāi)關(guān)單元91和第二開(kāi)關(guān)單元92均為單刀單擲開(kāi)關(guān)，第一開(kāi)關(guān)單元91的第一不動(dòng)端接交流母線(xiàn)60、第二不動(dòng)端接負(fù)載200、動(dòng)端接能量管理模塊70；第二開(kāi)關(guān)單元92的第一不動(dòng)端接交流母線(xiàn)60、第二不動(dòng)端接電網(wǎng)線(xiàn)路300、動(dòng)端接能量管理模塊70。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)模塊為單刀雙擲開(kāi)關(guān)，單刀雙擲開(kāi)關(guān)的第一不動(dòng)端接交流母線(xiàn)、第二不動(dòng)端接負(fù)載、第三不動(dòng)端接電網(wǎng)線(xiàn)路、動(dòng)端接能量管理模塊。

本實(shí)施通過(guò)利用能量管理模塊控制開(kāi)關(guān)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載和電網(wǎng)線(xiàn)路的供電，可以?xún)?yōu)先保證對(duì)負(fù)載的供電充足，在電量冗余時(shí)將電能輸送至電網(wǎng)線(xiàn)路可以避免電能的浪費(fèi)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。