一种光伏储能系统能量管理控制方法

文档序号:9812720阅读:683来源:国知局
一种光伏储能系统能量管理控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光伏储能联合系统技术领域,更具体地,设及一种适用于光伏发电系 统的能量管理控制方法。
【背景技术】
[0002] 由于太阳能资源储量丰富、分布广泛且经济环保,光伏发电技术在近年来得到迅 猛发展。光伏电池转换效率不断提高,生产成本不断下降,使得光伏发电将在能源、环境和 人类社会未来发展中占据重要地位。但是由于光伏发电的波动性、随机性及间歇性等特性, 使其出力不稳定且受环境因素影响较大。特别是在高渗透率光伏接入情况下,其对电网的 安全稳定运行和控制带来的问题日益明显。
[0003] 为了解决上述问题,通常采取在光伏发电系统中引入储能装置。通过合理的储能 控制方法,根据系统状态动态地对储能装置充放电进行控制,W平衡电网能量,优化系统运 行。储能装置不仅可W平抑光伏电池出力波动,用作备用电源和能量缓冲装置,同时还可W 提高光伏容量渗透率水平和利用率水平,优化光伏发电的经济性,并提高整个光伏发电系 统的稳定性。合理的储能配置及其控制方法对高渗透率下的光伏储能联合系统的稳定优化 运行具有重要意义。
[0004] 现阶段光伏储能联合系统技术,多集中在联合发电系统的拓扑结构和潮流定向控 审Ij,W及光伏最大功率跟踪及并网控制策略方面。现有的基于混合储能的储能充放电控制 方法,在系统不同运行状态下合理安排不同储能进行充放电。该方法只限于储能的集中控 审IJ,未考虑混合储能装置的配置方式,不能根据不同的控制目标,灵活地安排不同储能装置 进行充放电,其控制电路复杂且可操作性不高,控制效率低下,难W有效优化系统运行。

【发明内容】

[0005] 针对现有技术的W上缺陷或改进需求,本发明提供了一种光伏储能系统能量管理 控制方法,其目的在于便捷、有效地对光伏储能系统进行全局控制和局部控制,简化控制电 路及控制过程,提高控制效率。本发明的方法可用图1所示框图来简要表示。
[0006] 本发明提出的一种光伏储能系统能量管理控制方法,包括光伏储能系统配置方 法、集中储能控制方法和分布式储能控制方法,其中:
[0007] 所述光伏储能系统配置方法为:每台光伏发电装置配置一组储能装置,构成一个 光储单元;多个光储单元与一条直流母线连接,各直流母线通过变流器与交流母线连接,交 流母线经变压器,与区域配电网连接;集中储能系统和分布式储能系统互不相连,分别通过 变流器与交流母线相连;所述集中储能系统是指集中储能区的储能装置串并联形成的储能 系统,所述分布式储能系统则是指分布在集中储能区之外的各处单个储能装置;
[000引所述集中储能系统控制方法为:当光伏储能系统中光伏发电装置整体出力大于总 负荷时,集中储能系统对储能装置进行充电;当全部储能装置达到最大荷电状态,将多余的 光伏出力电能向光伏储能系统外输送;当光伏发电装置整体出力小于负荷时,集中储能系 统放电;当全部储能装置达到最小荷电状态,从外部向光伏储能系统送入电能。采用该方 法,可W平衡系统功率,减少负荷峰谷差,提高光伏利用率。
[0009] 所述分布式储能系统控制方法为:当某光伏发电装置的输出功率高于其平均值 时,其相应的储能装置充电,吸收该光伏发电装置输出功率;当某光伏发电装置的输出功率 低于其平均值时,其相应的储能装置放电,补充该光伏发电装置输出功率。采用该方法,可 减小光伏出力波动。
[0010] 本发明所述的光伏发电装置,指一个最小可控制的光伏阵列。
[0011] 进一步的,所述集中储能系统采用蓄电池组为储能装置;所述分布式储能系统采 用超级电容器组为储能装置。采用该配置方案,兼顾了响应速度与配置成本要求。
[0012] 进一步的,所述集中储能系统中的储能装置是分组连接的,储能装置的充放电根 据其荷电状态分组进行;荷电状态越高的储能装置组,充电时间越少,放电时间越长;荷电 状态越低的储能装置组,充电时间越长,放电时间越短。
[0013] 进一步的,所述能量管理控制方法中,所述集中储能装置为蓄电池,分底层、中层 和顶层控制,其中:底层控制管理单体蓄电池电压采集、多点溫度采集、蓄电池均衡控制功 能;中层控制管理单个蓄电池组中的全部蓄电池,同时负责蓄电池组的总电压采集、充放电 电流采集、漏电检测、故障报警,荷电状态计算,与底层控制协同完成该蓄电池组的均衡控 审IJ;顶层控制管理集中储能系统中的全部蓄电池组,通过收集各组蓄电池的数据信息,对集 中储能系统的信息进行统计、分析和处理。采用该方法,可解决控制数据计算量和通信量大 的问题,提局巧制效率。
[0014] 进一步的,所述能量管理控制方法,还包括交流母线末端的分布式储能装置控制 方法:检测交流母线末端的光储单元,当交流母线末端负荷较小而其对应的光储单元的出 力较大时,该光储单元中的储能装置充电,吸收光伏发电装置出力;当交流母线末端负荷较 大而其对应的光储单元出力较小时,该光储单元中的储能装置放电,补充光伏发电装置出 力。采用该方法,可进一步稳定交流母线电压。
[0015] 总体而言,通过本发明所构思的W上技术方案与现有技术相比,具有W下有益效 果:
[0016] 1、针对现有光伏储能系统,根据不同储能装置充放电特性的不同,将其进行合理 分层配置。相比于传统混合储能结构,利用该分层储能结构,能够方便、有效地对光伏储能 系统进行全局控制和局部控制,简化控制电路及控制过程,提高控制效率,有利于光伏储能 系统的优化运行。
[0017] 2、分另幡立了集中储能全局控制和分布式储能局部控制的优化方法,所提出的控 制方法可有效增加光伏利用率,稳定母线电压。
[0018] 3、在集中储能全局控制中,针对集中管理大量蓄电池存在诸多困难的问题,提出 了蓄电池分层控制,通过该控制结构可自底向上逐层对蓄电池进行管理,解决采用单一控 制单元时,数据量大、难W合理确定每台蓄电池荷电状态的问题。
【附图说明】
[0019] 图1是本发明的方法示意框图;
[0020] 图2是本发明实施例的含高渗透率光伏储能的配电网结构图;
[0021 ]图3是本发明实施例的集中储能控制方法流程图;
[0022] 图4是本发明实施例的蓄电池控制结构图;
[0023] 图5是本发明实施例的分布式储能控制方法流程图;
[0024] 图6是本发明实施例的整体控制方法流程图;
[0025] 图7是本发明实施例的加入集中储能后负荷变化曲线;
[0026] 图8是本发明实施例的光伏有效利用小时数变化曲线;
[0027] 图9是本发明实施例的分布式储能对光伏出力的平波曲线。
【具体实施方式】
[0028] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,W下结合附图及实施例,对 本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本发明,并 不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所设及到的技术特征只要 彼此之间未构成冲突就可W相互组合。
[0029] 本发明提出的一种光伏储能系统能量管理控制方法包括光伏储能系统配置方法、 集中储能系统控制方法和分布式储能控制方法。
[0030] 1.光伏储能系统配置方法
[0031] 本实施例中,光伏储能系统配置方法为:每台光伏发电装置配置一组储能装置,构 成一个光储单元;多个光储单元与一条直流母线连接,各直流母线通过变流器与交流母线 连接,交流母线经变压器,与区域配电网连接;集中储能系统和分布式储能系统互不相连, 分别通过变流器与交流母线相连;所述集中储能系统是指集中储能区的储能装置串并联形 成的储能系统,所述分布式储能系统则是指分布在集中储能区之外的各处单个储能装置; 本实例采用混合储能装置的分层配置方案,主要包括储能装置分层结构的确定W及储能类 型的选择。具体如下:
[0032] (1)确定储能装置结构
[003引图2所示为含高渗透率光伏储能的配电网结构图,其中,DC/DC和DC/AC分别为直流 斩波器和逆变器,DC BUS和AC BUS分别为直流母线和交流母线,DVR为负荷电压调节器。本 发明实施例所述的储能结构是指集中储能W及分布式储能两层结构。集中储能是指数量众 多的储能装置串并联形成的大规模储能系统,一般集中部署在某一特定地区。而分布式储 能则是指分布在配电网各处的小规模储能装置,与分布式光伏发电装置合称光储单元。
[0034] (2)选择储能装置类型
[0035] 根据光伏储能系统的能量管理要求,分层储能结构应同时具有就地平衡光伏出力 波动性W及调节整个配电网峰谷差的作用。因此,在集中储能处部署能量密度较高,适合较 长时间储存的蓄电池组,而在分布式储能处部署响应速较快,充放电效率高的超级电容器。
[0036] 2.集中储能系统控制方法
[0037] 集中储能系统控制方法为:当光伏储能系统中光伏发电装置整体出力大于总负荷 时,集中储能系统对储能装置进行充电;当全部储能装置达到最大荷电状态,将多余的光伏 出力电能向光伏储能系统外输送;当光伏发电装置整体出力小于负荷时,集中储能系统放 电;当全部储能装置达到最小荷电状态,从外部向光伏储能系统送入电能。该方法目的是为 了满足系统电能供需平衡,W及对负荷进行削峰填谷,W减小系统峰谷差。本实施例在集中 储能系统控制中进一步引入蓄电池分层管理方法:所述集中储能系统中的储能装置是分组 连接的,储能装置的充放电根据其荷电状态分组进行;荷电状态越高的储能装置组,充电时 间越少,放电时间越长;荷电状态越低的储能装置组,充电时间越长,放电时间越短。采用该 方法,可提升集中储能系统中蓄电池的控制效能
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