本發(fā)明涉及光伏微電網(wǎng)系統(tǒng)，具體涉及一種農(nóng)村分布式光伏釩液電池儲能微電網(wǎng)系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

分布式光伏發(fā)電特指采用光伏組件，將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能的分布式發(fā)電系統(tǒng)。它是一種新型的、具有廣闊發(fā)展前景的發(fā)電和能源綜合利用方式，它倡導(dǎo)就近發(fā)電，就近并網(wǎng)，就近轉(zhuǎn)換，就近使用的原則，不僅能夠有效提高同等規(guī)模光伏電站的發(fā)電量，同時還有效解決了電力在升壓及長途運輸中的損耗問題。

中國的分布式光伏發(fā)電已經(jīng)進(jìn)入推廣階段，目前全國各省相繼出現(xiàn)分布式光伏發(fā)電優(yōu)惠政策，特別是2014年10月份國家能源局和國家扶貧中心聯(lián)合發(fā)出光伏扶貧政策，使光伏發(fā)電這一高科技技術(shù)走進(jìn)尋常百姓家甚至惠及農(nóng)村貧困人口，分布式光伏發(fā)電會迅速得到推廣和應(yīng)用。但是隨著農(nóng)村分布式光伏系統(tǒng)的快速增長，農(nóng)村分布式光伏發(fā)電凸顯以下亟待解決問題：

1、對電網(wǎng)規(guī)劃產(chǎn)生影響。分布式光伏的并網(wǎng)，加大了其所在區(qū)域的負(fù)荷預(yù)測難度，改變了既有的負(fù)荷增長模式。大量的分布式光伏電源的接入，使配電網(wǎng)的改造和管理變得更為復(fù)雜。

2、農(nóng)村電網(wǎng)非常脆弱，特別是目前留守老人和兒童居多，白天電力消納有限，而白天又是光伏發(fā)電的主要時段，光伏發(fā)電會使用戶側(cè)電壓抬高，不僅影響光伏發(fā)電效率還可能對用電設(shè)備造成損壞。

3、對電能質(zhì)量產(chǎn)生影響。分布式光伏接入的重要影響是造成饋線上的電壓分布改變，其影響的大小與接入容量、接入位置密切相關(guān)。光伏發(fā)電一般通過逆變器接入電網(wǎng)，這類電力電子器件的頻繁開通和關(guān)斷，容易產(chǎn)生電網(wǎng)諧波污染。

4、傳統(tǒng)的分布式光伏微電網(wǎng)系統(tǒng)，只能看到電站發(fā)電的情況，而不能根據(jù)現(xiàn)場實際的光照條件、溫度條件作出發(fā)電最大效率的回應(yīng)，要想保持分布式光伏發(fā)電的高效率也要對電站進(jìn)行清潔維護(hù)，小型戶用電站沒有電站檢測系統(tǒng)，很難及時對電站進(jìn)行維護(hù)，影響光伏發(fā)電效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的光伏系統(tǒng)效率低下，電網(wǎng)污染嚴(yán)重及改善農(nóng)村供電質(zhì)量，旨在提供一種自儲能、高效率、環(huán)境代價低、智能控制、斷電備急的農(nóng)村分布式光伏智能微電網(wǎng)能源供應(yīng)系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出了一種農(nóng)村分布式光伏釩液電池儲能微電網(wǎng)系統(tǒng)及控制方法，包括：釩液流電池儲能單元，變流控制器，光伏發(fā)電單元，逆變控制器，市電供電單元，主控制器及用戶負(fù)載單元；光伏發(fā)電單元輸出直流電力有兩路，一路直流電力直接輸送至主控制器的直流電力輸入端口與釩液流電池儲能單元結(jié)合，構(gòu)成光伏儲能回路；另一路直流電力與逆變控制器相連，經(jīng)逆變器整流逆變后輸出工頻交流電，該工頻交流電通過發(fā)電電表輸送至主控制器的交流電力輸入端口與戶用負(fù)載單元結(jié)合，構(gòu)成光伏供能回路。

主控制器的電力輸出有兩，一路是直流輸出端，該直流輸出端口與變流控制器相連，通過變流控制器的整流、濾波、調(diào)壓控制后該路直流電力向釩液流電池系統(tǒng)充電，把光伏發(fā)電的部分電力儲存到釩液流電池中，由光伏發(fā)電單元、釩液流電池儲能單元、變流控制器、主控制器構(gòu)成釩液流電池儲能系統(tǒng)的充電電力回路；

其中，釩液流電池變流控制器的直流輸出端與逆變控制器的直流輸入端相連，經(jīng)逆變器整流逆變后輸出工頻交流電，該工頻交流電直接輸送至主控制器的交流輸入端口，通過主控制器與用戶負(fù)載單元連接，由釩液流電池儲能單元、變流控制器、逆變控制器、主控制器及用戶負(fù)載單元構(gòu)成釩液流電池儲能系統(tǒng)的供電電力回路。

主控制器的另一路電力輸出為工頻交流電電力，該電路交流輸出端與用戶負(fù)載單元相連及市電供電單元相連，該路電力由光伏發(fā)電單元、逆變控制器、主控制器及用戶負(fù)載單元構(gòu)成供電電力回路；其中，該回路中如光伏發(fā)電單元有多余的發(fā)電電力，該多余電力通過主控制器控制后饋送至市電供電單元的市電電網(wǎng)。

主控制器的電力輸入端與市電電力輸入端相連接，該路電力由市電供電單元、主控制器、用戶負(fù)載單元構(gòu)成供電電力回路。

所述的釩液流電池儲能單元，其特征在于儲能單元包括正負(fù)極電解液儲槽，電堆，散熱器，電解液循環(huán)泵及變流控制器，正負(fù)極電解液均有溫度傳感器，溫度傳感器與變流控制器相連，溫度信息通過變流控制器反饋至主控制器，主控制器根據(jù)電解液溫度控制散熱器的開啟與停運，以提高儲能單元效率；循環(huán)泵有轉(zhuǎn)速傳感器，轉(zhuǎn)速傳感器與變流控制器相連，變流控制器把循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速信息反饋至主控制器，主控制器根據(jù)用戶負(fù)載單元的用電負(fù)荷來調(diào)節(jié)電解液循環(huán)泵轉(zhuǎn)速，控制電解液流量，以提高儲能單元效率。

一種農(nóng)村分布式光伏釩液電池儲能微電網(wǎng)系統(tǒng)的控制方法主要有以下控制過程：

a、光伏發(fā)電供電過程：白天光伏發(fā)電單元發(fā)電時，主控制器首先檢測用戶負(fù)載單元側(cè)的供電電壓，如果負(fù)載側(cè)電壓低于主控制器設(shè)定值，主控制器接通逆變控制器，由光伏發(fā)電單元、逆變控制器、主控制器向用戶負(fù)載單元供電，多余電量逆變后饋送之電力電網(wǎng)；如果負(fù)載側(cè)電壓高于主控制器設(shè)定值，主控制器斷開逆變控制器的供電電路，合并釩液流電池儲能單元的充電回路，由光伏發(fā)電單元、變流控制器、釩液流電池儲能單元、主控制器向儲能系統(tǒng)供電。

b、釩液流電池儲能單元供電過程：夜晚光伏發(fā)電單元不發(fā)電時，主控制器控制連通變流控制器和逆變控制器之間回路，斷開逆變控制器與光伏發(fā)電系統(tǒng)回路，防止儲能電力反串至光伏發(fā)電單元，主控制器檢測用戶負(fù)載單元側(cè)的供電電壓，并自適應(yīng)調(diào)整逆變控制器輸出電壓，使用戶負(fù)載單元優(yōu)先使用儲能單元電力。

c、市電供電過程：市電供電過程為全日制供電，主控制器連通市電電力回路，主控制器測用戶負(fù)載單元側(cè)的供電電壓，主控制器根據(jù)負(fù)載側(cè)電壓來調(diào)整逆變控制器的輸出電壓，實現(xiàn)光伏供電、儲能供電及市電供電的優(yōu)先級別。

本發(fā)明的有益效果：

1、其有效解決了現(xiàn)有農(nóng)村分布式光伏發(fā)電消納難，棄光現(xiàn)象問題，實現(xiàn)太陽能發(fā)電系統(tǒng)的高效率；

2、采用釩液流電池儲能系統(tǒng)，實現(xiàn)大容量儲能和大倍率放電的可能，滿足智能微電網(wǎng)要求，為智能微電網(wǎng)應(yīng)用打下堅實基礎(chǔ)；

3、減少了分布式光伏發(fā)電對電網(wǎng)電能質(zhì)量產(chǎn)生影響。大容量釩電池儲能系統(tǒng)就像一個蓄水池一樣，對電網(wǎng)起到削峰平谷作用，對電網(wǎng)的正常運行起到積極作用；

4、釩電池儲能微電網(wǎng)系統(tǒng)，在外網(wǎng)停電情況下，可以起到備急作用，這也是解決農(nóng)村電網(wǎng)不穩(wěn)定經(jīng)常停電的重要部分，同時也大大提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種農(nóng)村分布式光伏釩液電池儲能微電網(wǎng)系統(tǒng)及控制方法結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種農(nóng)村分布式光伏釩液電池儲能微電網(wǎng)系統(tǒng)及控制方法釩液流電池儲能單元結(jié)構(gòu)示意圖；

1、釩液流電池儲能單元，11、釩電池電堆，12、電解液循環(huán)泵，13、循環(huán)泵轉(zhuǎn)速傳感器，14，換熱器，15、電解液溫度傳感器，16、電解液儲槽，2、變流控制器，3、光伏發(fā)電單元，4、逆變控制器，5、市電供電單元，6、主控制器，7、用戶負(fù)載單元，8、發(fā)電電表。

具體實施方式

結(jié)合圖1、圖2及下列實施例是對本發(fā)明的進(jìn)一步解釋和說明，對本發(fā)明不構(gòu)成任何限制。

參閱圖1，本發(fā)明提出了一種農(nóng)村分布式光伏釩液電池儲能微電網(wǎng)系統(tǒng)及控制方法，包括：釩液流電池儲能單元1，變流控制器2，光伏發(fā)電單元3，逆變控制器4，市電供電單元5，主控制器6及用戶負(fù)載單元7；光伏發(fā)電單元3輸出直流電力有兩路，一路直流電力直接輸送至主控制器6的直流電力輸入端口與釩液流電池儲能單元1結(jié)合，構(gòu)成光伏儲能回路；另一路直流電力與逆變控制器4相連，經(jīng)逆變器整流逆變后輸出工頻交流電，該工頻交流電通過發(fā)電電表輸8送至主控制器6的交流電力輸入端口與戶用負(fù)載單元7結(jié)合，構(gòu)成光伏供能回路。

主控制器6的電力輸出有兩，一路是直流輸出端，該直流輸出端口與變流控制器2相連，通過變流控制器2的整流、濾波、調(diào)壓控制后該路直流電力向釩液流電池系統(tǒng)1充電，把光伏發(fā)電的部分電力儲存到釩液流電池中，由光伏發(fā)電單元3、釩液流電池儲能單元1、變流控制器2、主控制器6構(gòu)成釩液流電池儲能系統(tǒng)的充電電力回路；

其中，釩液流電池變流控制器2的直流輸出端與逆變控制器4的直流輸入端相連，經(jīng)逆變器整流逆變后輸出工頻交流電，該工頻交流電直接輸送至主控制器6的交流輸入端口，通過主控制器6與用戶負(fù)載單元連接，由釩液流電池儲能單元1、變流控制器2、逆變控制器4、主控制器6及用戶負(fù)載單元7構(gòu)成釩液流電池儲能系統(tǒng)的供電電力回路。

主控制器6的另一路電力輸出為工頻交流電電力，該電路交流輸出端與用戶負(fù)載單元7相連，該路電力由光伏發(fā)電單元3、逆變控制器4、主控制器6及用戶負(fù)載單元7構(gòu)成供電電力回路。其中，該回路中如光伏發(fā)電單元3有多余的發(fā)電電力，該多余電力通過主控制器6控制后饋送至市電供電單元5的市電電網(wǎng)。

主控制器6的電力輸入端與市電電力輸入端相連接，該路電力由市電供電單元5、主控制器6、用戶負(fù)載單元7構(gòu)成供電電力回路。

參閱圖2，釩液流電池儲能單元，包括正負(fù)極電解液儲槽16，電堆11，散熱器14，電解液循環(huán)泵12及變流控制器2，正負(fù)極電解液均有溫度傳感器15，溫度傳感器15與變流控制器2相連，溫度信息通過變流控制器2反饋至主控制器6，主控制器6根據(jù)電解液溫度控制散熱器14的開啟與停運，以提高儲能單元效率；電解液循環(huán)泵12有轉(zhuǎn)速傳感器13，轉(zhuǎn)速傳感器13與變流控制器2相連，變流控制器2把循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速信息反饋至主控制器6，主控制器6根據(jù)用戶負(fù)載單元7的用電負(fù)荷來調(diào)電解液節(jié)循環(huán)泵12轉(zhuǎn)速，以提高儲能單元效率。

一種農(nóng)村分布式光伏釩液電池儲能微電網(wǎng)系統(tǒng)的控制方法主要有以下控制過程：

a、光伏發(fā)電供電過程：白天光伏發(fā)電單元3發(fā)電時，主控制器6首先檢測用戶負(fù)載單元7側(cè)的供電電壓，如果負(fù)載側(cè)電壓低于主控制器6設(shè)定值，主控制器6接通逆變控制器4，由光伏發(fā)電單元3、逆變控制器4、主控制器6向用戶負(fù)載單元7供電，多余電量逆變后饋送之電力電網(wǎng)；如果負(fù)載側(cè)電壓高于主控制器6設(shè)定值，主控制器6斷開逆變控制器4的供電電路，合并釩液流電池儲能單元1的充電回路，由光伏發(fā)電單元3、變流控制器2、釩液流電池儲能單元1、主控制器6向儲能系統(tǒng)供電。

b、釩液流電池儲能單元供電過程：夜晚光伏發(fā)電單元不發(fā)電時，主控制器6控制連通變流控制器2和逆變控制器4之間回路，斷開逆變控制器2與光伏發(fā)電系統(tǒng)回路，防止儲能電力反串至光伏發(fā)電單元，主控制器6檢測用戶負(fù)載單元7側(cè)的供電電壓，并自適應(yīng)調(diào)整逆變控制器4輸出電壓，使用戶負(fù)載單元7優(yōu)先使用儲能單元電力。

c、市電供電過程：市電供電過程為全日制供電，主控制器6連通市電電力回路，主控制器6測用戶負(fù)載單元7側(cè)的供電電壓，主控制器6根據(jù)負(fù)載側(cè)電壓來調(diào)整逆變控制器的輸出電壓，實現(xiàn)光伏供電、儲能供電及市電供電的優(yōu)先級別。

盡管通過以上實施例對本發(fā)明進(jìn)行了揭示，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，在不偏離本發(fā)明構(gòu)思的條件下，對以上各構(gòu)件所做的變形、替換等均將落入本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。