成管理。
[0054] 二、光储单元
[0055] 本实施例中光储单元为分布式结构，依据光伏电站内集中式光伏逆变器的数量， 将其划分为若干个单元。光储单元包括电池储能单元、双向DC/DC变流器、光伏模组和光伏 并网逆变器。其中，
[0056] 1、光伏模组通过汇流箱接入直流配电柜，光伏模组的数目为η，η至少为2 ;
[0057] 2、电池储能单元通过双向DC/DC变换器接入直流配电柜；
[0058] 本实施例中双向DC/DC变流器包括三种工作模式，具体为：
[0059] ①：充电模式
[0060] 电池储能单元吸收光伏模组发出的电流，并网光伏逆变器发出的功率近似为光伏 模组的功率减去电池储能单元中电池组的充电功率；
[0061] ②：放电模式
[0062] 电池储能单元向直流母线注入电流，并网光伏逆变器发出的功率近似为光伏模组 的功率与电池组的放电功率之和；
[0063] ③：MPPT 模式
[0064] 光伏模组、电池储能单元和双向DC/DC变流器脱离并网光伏逆变器独立运行，使 得电池储能单元吸收并网光伏模组输出的全部发电功率。
[0065] 当双向DC/DC变流器工作于充电模式或者放电模式时，并网光伏逆变器控制直流 母线电压，使得光伏模组处于最大功率输出状态，双向DC/DC变流器处于降压（Buck)或者 升压（Boost)工作状态，控制电池储能单元的充放电电流；当并网光伏逆变器不工作时，双 向DC/DC变流器切换至MPPT模式，控制直流母线的电压，使得光伏模组保持最大功率输出。
[0066] 本实施例中双向DC/DC变流器的控制过程如图6所示：
[0067] ①：当双向DC/DC变流器工作在充电模式或者放电模式时，控制开关处于位置1， 采用电流闭环控制跟踪参考电流^ ;
[0068] 若则双向DC/DC工作在Boost方式，电池储能单元放电；
[0069] 若/,: < 0，则双向DC/DC工作在Buck方式，电池储能单元充电；
[0070] ②：当并网光伏逆变器关闭时，双向DC/DC变流器工作于MPPT模式，控制开关处于 位置2,采用电压外环和电流内环的双闭环控制直流母线电压。直流母线电压的参考值由 MPPT算法计算得出，双向DC/DC变流器工作在Buck方式，电池储能单元吸收光伏模组发出 的功率。
[0071] 参考电流$的计算公式为：
[0073] 其中，Praf为光伏并网逆变器得到的分配功率，U b为电池储能单元的端电压，i PV为 光伏模组的汇集电流，Ud为直流母线电压。
[0074] 3、光伏并网逆变器的一端接入直流配电柜，另一端与光储监控系统连接。
[0075] 本实施例中为了保证分布式储能系统的正常工作，在系统中光伏模组的峰值功率 电压需要小于电池储能单元中电池组的最低允许电压。并网光伏逆变器控制过程如图5所 示，并网光伏逆变器实时采集光伏模组的汇集电流i pv，通过MPPT算法获得直流母线电压参 考值^，并通过外电压和内电流的双闭环控制跟踪直流母线电压。图5中其他参数的含义 为：
[0076] ① =Iqraf为逆变器输出侧电感电流的交轴分量参考值，I draf为逆变器输出侧电感电 流的直轴分量参考值；
[0077] ②：Iq为逆变器输出侧电感电流的交轴分量，I d为逆变器输出侧电感电流的直轴 分量；
[0078] ③：Uq为逆变器并网电压的交轴分量，U d为逆变器并网电压的直轴分量；
[0079] ④：vga、、和V g。分别为逆变器并网处的A、B、C三相电压；i ga、ig#P i g。分别为逆 变器并网处的A、B、C三相电流；Θ为经锁相环（PLL)计算得到的并网处A相电压相位。
[0080] 本发明中光储单元的一种拓扑结构如图4所示，光伏模组被简化为电压控制的电 流源ipv，i pv= f (U d)，Ud为直流母线电压；电池储能单元U b与DC/DC变流器连接，DC/DC变 流器与光伏模组一起并入三相光伏逆变器的直流母线中。
[0081] 本发明中分布式储能系统的有功功率控制的功能分布图2所示，具体为：
[0082] 本实施例中分布式储能系统的有功功率控制由系统监控层和执行层组成。其中，
[0083] -、系统监控层
[0084] 该系统监控层包括储能系统监控、光伏发电监控和光储联合功率控制三部分。
[0085] ①：储能系统监控指的是对光储单元中的电池储能单元和双向DC/DC变流器进行 监控；
[0086] ②：光伏发电监控指的是对光储单元中并网光伏逆变器和光伏模组及进行监控；
[0087] ③：光储联合功率控制指的是根据各光储单元的状态信息，结合电网调度指令，以 光伏发电置信容量最大为目标，首先对各个光储单元的分配功率进行计算；然后以分配功 率为约束，以光伏发电功率最大为目标，根据光伏模组的发电状态和电池储能单元的荷电 状态对直流母线电压和电池储能单元充放电电流进行决策。
[0088] 二、执行层
[0089] 该执行层包括并网光伏逆变器和双向DC/DC变流器两个部分。
[0090] 执行层根据系统监控层下发的功率调整指令，调整直流母线电压和电池储能单元 充放电电流，由并网光伏逆变器和双向DC/DC变流器执行功率调整指令。
[0091] 本发明中与上述有功功率控制的功能分布图对应的控制策略可以分为功率分配 层和光储协调MPPT层，能够同时实现光伏电站的有功功率调节和光资源的最大利用。当并 网光伏逆变器接收到功率调整指令后，设定光伏模组发电的最大功率点，通过调整双向DC/ DC变流器的电流达到并网光伏逆变器接收到的分配功率。当并网光伏逆变器发生故障时， 光伏模组和电池储能单元进入独立运行模式，即离网运行，双向DC/DC变流器启动MPPT工 作模式，电池储能单元吸收光伏模组发出的全部电能。
[0092] 最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实 施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得 的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
【主权项】
1. 一种提高光伏电站置信容量的分布式储能系统，其特征在于，所述分布式储能系统 包括光储监控系统和至少两个光储单元；所述光储监控系统与光伏电站的电网管理系统连 接，接收电网调度指令，并向所述光储单元下发功率调整指令； 所述光储单元包括电池储能单元、双向DC/DC变流器、光伏模组和光伏并网逆变器；所 述光伏模组通过汇流箱接入直流配电柜；所述电池储能单元通过双向DC/DC变换器接入所 述直流配电柜；所述光伏并网逆变器的一端接入所述直流配电柜，另一端与光储监控系统 连接； 所述光储监控系统包括光伏电站SCADA、光储联合功率控制模块、电池单元管理器和电 池单元集成管理器；所述光伏电站SCADA分别与所述光伏并网逆变器、电网管理系统和光 储联合功率控制模块连接；所述光储联合功率控制模块分别与所述电网管理系统和电池单 元集成管理器连接。2. 如权利要求1所述的分布式储能系统，其特征在于，所述光伏模组的数目和电池单 元管理器的数目均为n，n至少为2 ; 所述电池单元管理器，用于采集所述电池储能单元的状态信息，并将其发送至电池单 元集成管理器；所述电池单元集成管理器将所述状态信息发送至所述光储联合功率控制模 块；所述状态信息包括电池储能单元的电压、电流和温度。3. 如权利要求1所述的分布式储能系统，其特征在于，所述光伏电站SCADA采集并网光 伏逆变器的交流侧电压和直流侧电压，以及所述光伏模组的汇集电流和工作状态信息；所 述光伏电站SCADA将所述交流侧电压、直流侧电压、汇集电流和工作状态信息发送至所述 光储联合功率控制模块。4. 如权利要求2或3所述的分布式储能系统，其特征在于，所述光储联合功率控制模块 依据光伏电站SCADA和电池单元集成管理器的输出信号，判断光储单元的发电状态； 所述光储联合功率控制模块依据所述发电状态和电网管理系统下发的电网调度指令， 向所述光储单元下发功率调整指令。5. 如权利要求4所述的分布式储能系统，其特征在于，所述光储联合功率控制模块向 光储单元下发功率调整指令，包括： 步骤1 :判断并网光伏逆变器是否正常工作： 若正常工作，则计算各光储单元中并网光伏逆变器的分配功率，执行步骤2 ; 若不正常工作，则向光储单元中双向DC/DC变流器发送进入MPPT工作模式指令，双向 DC/DC变流器控制电池储能单元吸收全部光伏模组发出的电能； 步骤2 :判断每个光储单元的分配功率是否大于其光伏模组的最大出力： 若大于最大出力，则向所述光储单元的双向DC/DC变流器发送进入放电模式指令，双 向DC/DC变流器控制电池储能单元向直流母线释放电能； 若小于最大出力，则向所述光储单元的双向DC/DC变流器发送进入充电模式指令，双 向DC/DC变流器控制电池储能单元吸收光伏模组发出的电能，所述电能为光伏模组的最大 出力与分配功率的差值。
【专利摘要】本发明提供了一种提高光伏电站置信容量的分布式储能系统，包括光储监控系统和至少两个光储单元；光储监控系统与光伏电站的电网管理系统连接，接收电网调度指令，并向光储单元下发功率调整指令；光储单元包括电池储能单元、双向DC/DC变流器、光伏模组和光伏并网逆变器；光储监控系统包括光伏电站SCADA、光储联合功率控制模块、电池单元管理器和电池单元集成管理器。与现有技术相比，本发明提供的一种提高光伏电站置信容量的分布式储能系统，适用于大型地面光伏电站，利用已有的并网光伏逆变器实现储能单元并网，降低了储能系统的成本，并通过储能单元的分布式接入和控制提高了光储系统的可靠性。
【IPC分类】H02J3/46, H02S10/20, H02J15/00
【公开号】CN105245018
【申请号】CN201510624453
【发明人】田立亭, 李建林, 李相俊, 惠东, 张节潭, 杨立滨, 张桂红, 姜纯
【申请人】中国电力科学研究院, 国家电网公司, 国网青海省电力公司
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年9月25日