本发明属于电池领域，涉及一种离网太阳能发电系统的混合储能系统。
背景技术：
离网太阳能系统包含太阳能电池板、光伏控制器、储能电池和离网逆变器等几个主要部件。全钒液流电池由于其具有长寿命、安全性好、过充、过放能力好、环境友好等优点是离网太阳能系统的理想选择之一。
离网太阳能系统的运行模式为白天太阳能发电直接给负载供电，多余的电量给电池充电，然后在其余时间依赖存储在电池中的电量供给负载使用。对于离网系统中负荷24小时连续运行，离网太阳能系统的设计一般是太阳能电池板的标称功率大于负载的功率，一般为6～10倍，这样才能保证在白天光照好的有限时间内快速充满电池。这种情况下，电池系统的充电功率一般要和太阳能功率匹配，而放电功率基本和负载功率一致，因此对于电池来说是处于大功率充电，小功率放电的运行模式。
在此情况下，对于全钒液流电池来说，为满足系统充电功率，系统功率一般接近太阳能的额定功率，所有附属设备，包括循环泵、管路、电器传感器、温控系统都是按照充电功率的大小来配置。但这种配置下充放电效率低，整体运行效果不佳，具体为放电模式下，由于负荷很小，全钒液流电池系统处于低功率(10％～20％额定功率)运行，内部功耗极大，效率很低。充电模式下，太阳能充电功率也是变化的，电池充电功率从100％～20％额定功率运行，跨度很大，而液流电池在额定功率附近的稳定运行效率是最高的，因此在充电情况下效率也是不理想。另外，在乌云飘过情况下，太阳能会遇到瞬时功率波动的情况，要求电池有很快的功率响应速度要求。锂电池特点是倍率特性好，全功率范围效率高，待机效率高，能很好避免全钒液流电池在超载，低功率，待机方面的缺点。
如授权公告号为cn103825042b的中国发明专利，是申请人的再先申请，其公开了一种用于离网型太阳能发电系统的液流电池系统，具体为一套容量单元，两套功率单元，其中一套充电为大功率设计，另一套为放电单元，小功率设计(负荷功率)，充电功率模块：放电功率模块＝5:9。然而由于其充电模块为一个，但是太阳能充电是波动的，使单个充电模块的功率区间跨度大，效率低。
技术实现要素：
本发明要解决的问题是：现有离网太阳能发电系统在充电时的波动性较大，系统稳定性不高。本发明提供的技术方案：
一种离网太阳能发电系统的混合储能系统，包括：锂电池、若干个全钒液流电池模组及控制系统，若干个全钒液流电池模组公用一个容量单元，所述控制系统根据负荷功率控制各全钒液流电池模组的启动时机、数量及充放电状态，并于相应时机控制启动对应锂电池进行充、放电，以对离网太阳能发电系统的运行方式控制。
进一步的，所述太阳能发电系统的功率被配置为：
p太阳能＝24*k2*p负荷平均/k1
各所述全钒液流电池模组的功率被配置为：
p液＝k2*p负荷平均
所述若干个全钒液流电池模组公用的容量单元的容量被配置为：
c液＝k3*p液
所述锂电池的功率被配置为：
p锂＝k4*k2*p负荷平均
所述锂电池的容量被配置为
c锂＝k5*k4*k2*p负荷平均；
其中：
k1为太阳能每天平均发电小时数；
k2＝1～1.3；
k3＝6～20；
p负荷平均为离网负荷的功率；
k4＝0.2～1；
k5＝0.2～1。
进一步的，所述控制系统基于如下方式控制运行方式：若太阳能发电系统的功率大于负荷功率，混合储能系统处于充电状态，计算p/p液，其结果包括整数部分与小数部分，p为储能的充电功率，p液为全钒液流电池模组的功率，p＝p太阳能实时-p负荷实时；
若判断为：小数部分>0.7，启动全钒液流电池模组，其启动的数量为整数部分+1；
若判断为：小数部分<0.7，启动全钒液流电池模组，其启动数量为整数部分，其余功率部分由锂电池充电补偿。
进一步的，所述控制系统基于如下方式控制运行方式：
若太阳能发电系统的功率小于负荷功率；
当判断为：
p负荷实时/p液<0.7
p负荷实时为负荷实时功率；
则锂电池放电，锂电池放电到截止电压后，启动一全钒液流电池模组放电；
当判断为：
p负荷实时/p液>0.7
则启动一全钒液流电池模组放电。
进一步的，全钒液流电池模组的soc范围为0～100％，锂电池soc范围为30～70％。
本发明还涉及一种离网太阳能发电系统的混合储能系统配置方法，所述储能系统包括：锂电池、若干个全钒液流电池模组及控制系统，若干个全钒液流电池模组公用一个容量单元；
所述太阳能发电系统的功率被配置为：
p太阳能＝24*k2*p负荷平均/k1
各所述全钒液流电池模组的功率被配置为：
p液＝k2*p负荷平均
所述若干个全钒液流电池模组公用的容量单元的容量被配置为：
c液＝k3*p液
所述锂电池的功率被配置为：
p锂＝k4*k2*p负荷平均
所述锂电池的容量被配置为
c锂＝k5*k4*k2*p负荷平均；
其中：
k1为太阳能每天平均发电小时数；
k2＝1～1.3；
k3＝6～20；
p负荷平均为离网负荷的功率；
k4＝0.2～1；
k5＝0.2～1。
本发明还涉及一种离网太阳能发电系统的混合储能系统的运行控制方法，所述储能系统包括：锂电池、若干个全钒液流电池模组及控制系统，若干个全钒液流电池模组公用一个容量单元；
若太阳能发电系统的功率大于负荷功率，混合储能系统处于充电状态，计算p/p液，其结果包括整数部分与小数部分，p＝p太阳能实时-p负荷实时，为储能系统的充电功率，p液为全钒液流电池模组的功率；若判断为：小数部分>0.7，启动全钒液流电池模组，其启动的数量为整数部分+1；
若判断为：小数部分<0.7，启动全钒液流电池模组，其启动数量为整数部分，其余功率部分由锂电池充电补偿。
进一步的，若太阳能发电系统的功率小于负荷功率；
当判断为：
p负荷实时/p液<0.7
p负荷实时为负荷实时功率；
则锂电池放电，锂电池放电到截止电压后，启动一全钒液流电池模组放电；
当判断为：
p负荷实时/p液>0.7
则启动一全钒液流电池模组放电。
有益效果：本发明将锂电池及若干个全钒液流电池模组组成混合储能系统，根据载荷根据负荷功率以控制不同电池的使用，且还对功率、容量配置，能够提高离网太阳能发电系统在充电时的稳定性与系统效率。
具体实施方式
本发明提供一种离网太阳能发电系统的混合储能系统，具有多组全钒液流模组及锂电池，其太阳能发电系统、全钒液流模组、锂电池的功率、容量的配置方法如下：
变量说明：离网负荷功率为p负荷平均，每天用电量为c负荷，太阳能功率为p太阳能，全钒液流电池模组功率为p液，锂电池功率为p锂，锂电池容量为c锂，太阳能实时功率为p太阳能实时，负荷实时功率为p负荷实时。
根据离网太阳能发电系统的设计原则，每天负载24小时电量消耗都来自于太阳能发电，而且太阳能发电系统根据地域的不同，其每天平均发电小时数k1一般在3～6小时左右，考虑系统的一定冗余，去冗余系数k2＝1～1.3，则p太阳能＝24*k2*p负荷平均/k1，即3～10倍p负荷平均。
根据离网太阳能发电系统特点设计n个功率分别为p液的全钒液流模组和1个功率为p锂的锂电池系统，n的取值范围：3～6。
每个全钒液流电池模组的功率p液＝k2*p负荷平均；
n个全钒液流电池模组公用一个容量单元,该容量单元的容量c液＝k3*p液，其中k3＝6～20；
锂电池的功率配置为p锂＝k4*k2*p负荷平均，其中：k4＝0.2～1，锂电池容量c锂＝k5*k4*k2*p负荷平均，其中：k5＝0.2～1。
离网太阳能发电系统运行时，任意一个全钒液流电池模组都可以作为充电模块或者放电模块，控制系统根据发电和负荷的情况决定电池的充放电以及和锂电池的配合：
运行方式如下：当太阳能功率大于负荷功率时，混合储能系统处于充电状态，p＝p太阳能实时-p负荷实时，为储能系统的充电功率，当p/p液＝整数+小数，当小数>0.7时，启动的全钒液流电池模组数为整数+1，当小数<0.7时，启动整数个全钒电池，其余功率部分由锂电池充电。
当太阳能功率小于负荷功率时，负荷实时功率p负荷实时/p液<0.7时，锂电池放电，锂电池放电到截止电压后，启动一套钒电池模组放电，当p负荷实时/p液>0.7时，启动一套钒电池模组放电。
在上述方案中，全钒液流电池模组的soc范围为0～100％，锂电池soc范围为30～70％。
本发明的方案具有以下效果：
1.本方案混合储能整体效率高
2.混合储能方案和运行方式间接使太阳能利用效率高，同样条件下配置功率小
3.两种储能系统优势互补，寿命长
4.系统冗余性好，互为备用
由此，本发明采用多组全钒液流模组，并且结合锂电池和钒电池的特性，基于多模块的液流电池配合一定比例的锂电池，使在离网运行模式下，系统效率最高，寿命最长，冗余性好。
下表为同样负荷需求下不同配置方法太阳能设计功率和运行情况(负载平均功率为100kw,当地每天太阳能发电小时数6)
以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。