本发明涉及农业大棚技术领域，具体涉及光伏农业大棚发电系统。
背景技术：
随着国际能源危机和环境保护意识的加强，太阳能光伏发电得到了广泛的推广。太阳能光伏发电由于需要的场地面积较大、常常会占用大量的土地面积，而占用的土地面积基本上没有得到更好的二次利用，严重浪费了土地资源。而农业大棚与光伏发电相结合，充分利用太阳能光伏发电设备所占的土地、空间和结构，既能发电又能种植，增加单位土地的产出，是光伏效益和农业效益的两者综合收益均实现最大化成为可能，也有利于分布式发电系统在农业大棚项目上的规模应用。但是目前的光伏发电系统受负荷启停和逆变器谐波影响，对电网的安全稳定及电能质量造成了严重影响。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种光伏农业大棚发电系统，通过储能设备在光伏功率上升时充电，在光伏功率下降时放电，实现功率互补，降低并网对电网的冲击。
本发明提供的一种光伏农业大棚发电系统，包括大棚本体，以及铺设在大棚本体顶部的光伏阵列，所述光伏阵列、直流升压模块和并网装置依顺次连接，所述直流升压模块和并网装置之间还设置有大棚负载支路和储能设备支路，所述光伏阵列输出的电能通过直流升压模块升压后，给大棚负载供电；所述储能设备用于充电和放电。
进一步的，并网装置包括依顺次连接的直流电机、同步电机、并网开关和电网。
进一步的，并网装置还包括并网控制器，所述并网控制器分别与直流电机、同步电机和并网开关相连接，所述并网控制系统控制直流电机转速和同步电机励磁，以及判断并网开关状态。
进一步的，储能设备包括蓄电池组和储能控制器，储能控制器探测一端的光伏发电功率，并控制蓄电池充电或放电。
进一步的，蓄电池组为两组，所述储能控制器还连接有计时器。
由上述技术方案可知，本发明的有益效果：
1、本发明提供一种光伏农业大棚发电系统，包括大棚本体，以及铺设在大棚本体顶部的光伏阵列，其中光伏阵列、直流升压模块和并网装置依顺次连接，直流升压模块和并网装置之间还设置有大棚负载支路和储能设备支路，光伏阵列输出的电能通过直流升压模块升压后，给大棚负载供电。光伏阵列的发电功率易受大棚负荷启停影响，具有较大的功率波动性，这种功率的快速波动将对电网的稳定运行和电能质量造成不利影响。通过储能设备在光伏功率上升时充电，在光伏功率下降时放电，实现功率互补，降低并网对电网的冲击。
2、本发明提供一种光伏农业大棚发电系统，并网装置包括依顺次连接的直流电机、同步电机、并网开关和电网，以及并网控制器，并网控制器控制直流电机转速和同步电机励磁，以及判断并网开关状态。光伏阵列输出的电能为直流电能，经直流升压模块升压后仍为直流电能，直流电能通过直流电机转换为机械能，带动同步电机同轴旋转，并网控制器探测到同步电机端电压幅值、频率、相位与电网侧的电压幅值、频率、相位一致时，并网开关合闸，实现光伏发电系统和电网的互联，提高电网的安全稳定及电能质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明一种光伏农业大棚发电系统的原理示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
请参阅图1，本实施例提供的一种光伏农业大棚发电系统，包括大棚本体，以及铺设在大棚本体顶部的光伏阵列，其中光伏阵列、直流升压模块和并网装置依顺次连接，直流升压模块和并网装置之间还设置有大棚负载支路和储能设备支路，光伏阵列输出的电能通过直流升压模块升压后，给大棚负载供电。光伏阵列的发电功率易受大棚负荷启停，具有较大的功率波动性，这种功率的快速波动将对电网的稳定运行和电能质量造成不利影响。通过储能设备在光伏功率上升时充电，在光伏功率下降时放电，实现功率互补，降低并网对电网的冲击。
储能设备包括蓄电池组和储能控制器，储能控制器探测一端的光伏发电功率，并控制蓄电池充电或放电。原理如下：
利用低通滤波原理对光伏功率进行滤波，得到光伏发电功率的波动成分，作为储能装置充放电的控制参考，低通滤波控制方法的传递函数为：
公式(1)中，t为滤波时间常数。
通过低通滤波前后的光伏发电功率的差值即为蓄电池充放电功率参考值：
公式(2)中，t为滤波时间常数。ppv位光伏发电功率，pbat-ref为电池充放电功率参考值，pbat-ref＞0时，储能控制器控制蓄电池组充电，pbat-ref＜0时，储能控制器控制蓄电池组放电。
当所有蓄电池支路同时充电或放电时，光伏发电功率存在高频波动，会导致蓄电池频繁充放电，加速了电池老化。将蓄电池组分为两组，采用两级低通滤波控制，使两组蓄电池分别平抑高频和低频的功率波动。电池低频充放电功率参考数值pbat-ref1和电池高频充放电功率参考值pbat-ref2分别为：
其中，公式(3)和公式(4)中，t1和t2分别为两次低通滤波的时间常数。
为了兼顾各蓄电池组之间的一致性问题，储能控制器还连接有计时器，计时器计时，储能控制器控制两组蓄电池组定期进行循环变化，减低频繁重返点对储能设备的影响，同时避免某一蓄电池组支路提前老化。
并网装置包括依顺次连接的直流电机、同步电机、并网开关和电网，以及并网控制器，并网控制器控制直流电机转速和同步电机励磁，以及判断并网开关状态。光伏阵列输出的电能为直流电能，经直流升压模块升压后仍为直流电能，直流电能通过直流电机转换为机械能，带动同步电机同轴旋转，并网控制器探测到同步电机端电压幅值、频率、相位与电网侧的电压幅值、频率、相位一致时，并网开关合闸，实现光伏发电系统和电网的互联。
同步电机端电压幅值的控制：同步电机的电压平衡方程式为：
u＝e-i×ra(5)
公式(5)中，u为电机端电压，e为电动势，i为定子电流，ra为定子内阻。
相电动势有效值为：
e＝4.44fnφ(6)
公式(6)中，e为同步电机相电动势有效值，f为频率，n为一相绕组匝数，φ为磁通。
当电机频率和绕组匝数一定时，同步电机电动势和磁通量成正比。因此，通过并网控制器调节励磁电压改变定子磁通可以实现对电机端电压值的控制。
相位控制：同步电机并网时的相位与电网相位不同侧并网时会产生较大冲击电流，造成对发电机和电网的冲击，通过并网控制器对电机频率进行微调，追踪电网相位，使电机相位与电网相位一致。
同步发电机转速与频率的关系为：
公式(7)中，n为电机转速，p为电机极对数。当极对数一定时，电机频率与转速成正比。因此，通过调节电机转速可以实现对电机输出电能频率的控制。
在光伏农业大棚发电系统中，同步电机由直流电机拖动，实现同轴旋转，因此通过并网控制器调节直流电机转速能够实现对同步电机频率的控制。
并且，直流电机在额定励磁下，电枢回路电压方程为：
公式(8)中ua为直流电机端电压，r为点数电阻，ia为电枢电流，e为电动势，ce为电动势常数。
整理得到电机转速方程为：
可见，通过调节直流电机端可以实现对转速的无极平滑调节。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。