一种光储联合发电系统及其能量管理方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及光储联合发电技术领域，具体设及一种光储联合发电系统及其能量管 理方法。
【背景技术】
[0002] 随着社会的发展，社会对电能的需求越来越大，然而传统化石能源却日益紧缺，寻 求新型可再生能源已成为社会发展过程的主要任务。太阳能作为一种清洁的可再生能源， W取之不尽、用之不竭、廉价、无污染的特点使其相对于其他新能源有无法比拟的优势。分 布式光伏电源必将成为配电网未来能源发展方向，由光伏发电和储能电池系统构成的联合 发电系统近年来日益受到关注。
[0003] 联合发电系统按是否与电网相联接分为并网状态和离网状态，系统并网运行不仅 可实现对电网调峰的作用，而且可降低用户的用电费用；离网运行的联合发电系统可解决 贫困山区、偏远地区和岛蜗等地的供电问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种光储联合发电系统及其能量管理方法，系统结构灵活 性好，能量管理方法适应光储联合发电系统在并网或离网运行情况下的应用，可W延长储 能装置的寿命并且降低用户的电费费用。
[0005] 为了达到上述目的，本发明通过W下技术方案实现:一种光储联合发电系统，其特 点是，包含：
[0006] =相逆变桥；
[0007] 太阳能光伏电池陈列，其输出端通过Boost电路连接至=相逆变桥的输入端；
[000引储能装置，其输出端通过双向DC/DC电路连接至S相逆变桥的输入端；
[0009] 所述的=相逆变桥的输出端连接至电网及交流负载;其中
[0010] 光储联合发电系统的电路采用直流侧母线并联型拓扑结构，所述太阳能光伏电池 陈列及储能装置并联设置在直流母线一侧；
[001。监测模块，分别与立相逆变桥、Boost电路及双向DC/DC电路电连接，所述监测模块 的输入信号为太阳能光伏电池阵列输出的电压及电流信号、储能装置输出的电压及电流信 号、直流母线的电压及电流信号、=相逆变桥输出的电压及电流信号，其输出信号用于控制 S相逆变桥、Boos t电路及双向DC/DC电路。
[0012] -种光储联合发电系统的能量管理方法，其特点是，包含W下步骤：
[0013] S1、监测模块监测光储联合发电系统的工作状态，并采样太阳能光伏电池陈列的 光伏功率、储能装置的储能功率、储能装置的储能能量占比及交流负载的负载功率；
[0014] S2、判断光储联合发电系统工作在并网状态下还是离网状态下；
[0015] 若光储联合发电系统工作在并网状态下，则转至步骤S3;
[0016] 若光储联合发电系统工作在离网状态下，则转至步骤S8;
[0017] S3、判断光储联合发电系统工作在峰时还是谷时；
[0018] 若光储联合发电系统工作在谷时，则光储联合发电系统工作在第六工作模式；
[0019] 若光储联合发电系统工作在峰时，则转至步骤S4;
[0020] S4、判断光伏功率是否大于负载功率；
[0021] 若是，则转至步骤S5;
[0022] 若否，则转至步骤S6;
[0023] S5、判断储能能量占比是否大于等于95%;
[0024] 若是，则光储联合发电系统工作在第一工作模式；
[0025] 若否，则光储联合发电系统工作在第二工作模式；
[0026] S6、判断储能能量占比是否大于等于20%;
[0027] 若是，则转至步骤S7;
[0028] 若否，则光储联合发电系统工作在第五工作模式；
[0029] S7、判断光伏功率与储能功率之和是否大于等于负载功率；
[0030] 若是，则光储联合发电系统工作在第=工作模式；
[0031] 若否，则光储联合发电系统工作在第四工作模式；
[0032] S7、判断光伏功率是否大于负载功率；
[0033] 若是，则光储联合发电系统工作在第屯工作模式；
[0034] 若否，则光储联合发电系统工作在第八工作模式。
[0035] 所述的第一工作模式为太阳能光伏电池陈列发电，电网吸收电能。
[0036] 所述的第二工作模式为太阳能光伏电池陈列发电，储能装置进行充电。
[0037] 所述的第=工作模式为太阳能光伏电池陈列发电，储能装置进行放电。
[0038] 所述的第四工作模式为太阳能光伏电池陈列发电，储能装置进行放电，电网供电。
[0039] 所述的第五工作模式为太阳能光伏电池陈列发电，电网供电。
[0040] 所述的第六工作模式为电网供电，储能装置进行充电。
[0041] 所述的第屯工作模式为太阳能光伏电池陈列发电，储能装置进行充电。
[0042] 所述的第八工作模式为太阳能光伏电池陈列发电，储能装置进行放电。
[0043] 本发明一种光储联合发电系统及其能量管理方法与现有技术相比具有W下优点： 通过对能量的管理，满足了交流负载的需求，提高了光储联合发电系统的稳定性;本发明充 分利用了太阳能光伏电池陈列产生的电能;通过对储能装置容量的控制，延长了储能装置 的寿命;结合电价制度，可有效降低用户的电费费用。
【附图说明】
[0044] 图1为本发明一种光储联合发电系统的整体结构示意图；
[0045] 图2为本发明一种光储联合发电系统的能量管理方法的流程图；
[0046] 图3A~3H分别为本发明第W工作模式至第八工作模式对应的控制框图，其中实线 箭头方向为能量流动的方向；
[0047] 图4A为第一工作模式中太阳能光伏电池陈列的光伏功率波形图；
[004引图4B为第一工作模式中电网的输出功率波形图；
[0049]图4C为第一工作模式中单相电流的波形图；
[0050]图5为第二工作模式中储能装置的储能能量占比SOC波形图；
[0051 ]图6A为第S工作模式中储能装置的储能功率波形图；
[0052] 图6B为第=工作模式中储能装置的储能能量占比SOC波形图；
[0053] 图7为第四工作模式中电网消耗总功率的波形图；
[0054] 图8为第屯工作模式中储能装置的储能功率波形图；
[0055] 图9为第八工作模式中储能装置的储能功率波形图。
【具体实施方式】
[0056] W下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
[0057] 如图1所示，一种光储联合发电系统，包含相逆变桥100;太阳能光伏电池陈列 200,其输出端通过Boost电路201连接至=相逆变桥100的输入端;储能装置300,其输出端 通过双向DC/DC电路301连接至S相逆变桥100的输入端;所述的S相逆变桥100的输出端连 接至电网400及交流负载500;其中，光储联合发电系统的电路采用直流侧母线并联型拓扑 结构，所述太阳能光伏电池陈列及储能装置并联设置在直流母线一侧;监测模块，分别与= 相逆变桥l〇〇、Boost电路201及双向DC/DC电路301电连接，所述监测模块的输入信号为太阳 能光伏电池阵列200输出的电压及电流信号、储能装置300输出的电压及电流信号、直流母 线的电压及电流信号、=相逆变桥100输出的电压及电流信号，其输出信号用于控制=相逆 变桥100、Boost电路201及双向DC/DC电路301中开关器件，开关器件包括但不限于IGBT或 MOSFET等;光储联合发电系统还包括与Boost电路201连接的MPPT控制器202;与双向DC/DC 电路301连接的PWM控制器302;与=相逆变桥100连接的逆变控制器101;设置在=相逆变桥 100与交流负载500之间的滤波器600。
[0058] 结合上述的光储联合发电系统，本发明还提供一种光储联合发电系统的能量管理 方法，如图2所示，包含W下步骤：
[0059] S1、监测模块监测光储联合发电系统的工作状态，并采样太阳能光伏电池陈列的 光伏功率Ppv、储能装置的储能功率Pbat、储能装置的储能能量占比SOC及交流负载的负载功 率Pl;
[0060] S2、判断光储联合发电系统工作在并网状态下还是离网状态下；
[0061] 若光储联合发电系统工作在并网状态下，则转至步骤S3;
[0062] 若光储联合发电系统工作在离网状态下，则转至步骤S8;
[0063] S3、判断光储联合发电系统工作在峰时还是谷时；
[0064] 若光储联合发电系统工作在谷时，则光储联合发电系统工作在第六工作模式，电 网供电，储能装置进行充电；
[0065] 若光储联合发电系统工作在峰时，则转至步骤S4;
[0066] S4、判断光伏功率是否大于负载功率；
[0067] 若是，则转至步骤S5;
[0068] 若否，则转至步骤S6;
[0069] S5、判断储能能量占比是否大于等于95%;
[0070] 若是，则光储联合发电系统工作在第一工作模式，储能装置已充满电，太阳能光伏 电池陈列发电，电网吸收电能；
[0071] 若否，则光储联合发电系统工作在第二工作模式，储能装置未充满电，太阳能光伏 电池陈列发电，储能装置进行充电；
[0072] S6、判断储能能量占比是否大于等于20%;
[0073] 若是，则转至步骤S7;
[0074] 若否，则光储联合发电系统工作在第五工作模式，太阳能光伏电池陈列发电，电网 供电；
[0075] S7、判断光伏功率与储能功率之和是否大于等于负载功率；
[0076] 若是，则光储联合发电系统工作在第S工作模式，太阳能光伏电池陈列发电，储能 装置进行放电；
[0077] 若否，则光储联合发电系统工作在第四工作模式，太阳能光伏电池陈列发电，储能 装置进行放电，电网供电；
[0078] S7、判断光伏功率是否大于负载功率；
[0079] 若是，则光储联合