工商企业屋顶光伏钒液电池储能微电网系统的制作方法

本实用新型涉及光伏微电网系统，具体涉及工商企业屋顶光伏钒液电池储能微电网系统。

背景技术：

分布式光伏发电特指采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的分布式发电系统。它是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式，它倡导就近发电，就近并网，就近转换，就近使用的原则，不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量，同时还有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。

中国的分布式光伏发电已经进入推广阶段，目前全国各省相继出现分布式光伏发电优惠政策，从商业的角度看，大型企业厂房、商超连锁、民营企业都有优势的屋顶资源。这类企业大都是用电的大户，如果将屋顶的能源进行合理利用将是一笔潜在的巨大财富。而这类企业房屋产权长，一般可以达到20年以上的使用权，更适合开发兆瓦以上大型屋顶电站，不但为企业解决了用电问题，也是对社会经济环保效益的巨大贡献。分布式光伏发电会迅速得到推广和应用。但是随着分布式光伏系统的快速增长，分布式光伏发电凸显以下亟待解决问题：

1、对电网规划产生影响。分布式光伏的并网，加大了其所在区域的负荷预测难度，改变了既有的负荷增长模式。大量的分布式光伏电源的接入，使配电网的改造和管理变得更为复杂。

2、对电能质量产生影响。分布式光伏接入的重要影响是造成馈线上的电压分布改变，其影响的大小与接入容量、接入位置密切相关。光伏发电一般通过逆变器接入电网，这类电力电子器件的频繁开通和关断，容易产生电网谐波污染。

3、传统的分布式光伏微电网系统，储能电池容量非常小，且储能电池寿命短，运营成本高，无法大面积额推广应用，制约了光伏微电网的应用和发展，储能瓶颈是智能微电网最大的问题，也是储能微电网亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术中存在的光伏系统效率低下，电网污染严重及改善工商业屋顶供电质量，及储能电池容量小，寿命短，不安全，运营成本高等问题，旨在提供一种自储能、高效率、高安全，运营成本低、智能控制、断电备急的工商业屋顶光伏智能微电网能源供应系统。

为了实现上述发明目的，本实用新型提出了工商企业屋顶光伏钒液电池储能微电网系统，包括：钒液流电池储能单元，变流控制器，光伏发电单元，逆变控制器，市电供电单元，主控制器及用户负载单元；光伏发电单元输出直流电力与逆变控制器相连，经逆变器整流逆变后输出工频交流电，该工频交流电通过发电电表输送至主控制器的交流电力输入端口与户用负载单元结合，构成光伏供能回路；主控制器的电力输出有两，一路是钒液流电池储能单元充电回路，该主控制器电力输出端口与变流控制器相连，通过变流控制器的整流、滤波、调压控制后该路直流电力向钒液流电池系统充电，由市电供电单元、钒液流电池储能单元、变流控制器、主控制器构成钒液流电池储能系统的充电电力回路；

其中，钒液流电池储能单元的放电回路是钒液流电池变流控制器的直流输出端与逆变控制器的直流输入端相连，经逆变器整流逆变后输出工频交流电，该工频交流电直接输送至主控制器的交流输入端口，通过主控制器与用户负载单元连接，由钒液流电池储能单元、变流控制器、逆变控制器、主控制器及用户负载单元构成钒液流电池储能系统的供电电力回路。

主控制器的另一路电力输出为工频交流电电力，该电路交流输出端与用户负载单元相连及市电供电单元相连，该路电力由光伏发电单元、逆变控制器、主控制器及用户负载单元构成供电电力回路；其中，该回路中如光伏发电单元有多余的发电电力，该多余电力通过主控制器控制后馈送至市电供电单元的市电电网。

主控制器的电力输入端与市电电力输入端相连接，该路电力由市电供电单元、主控制器、用户负载单元构成市电供电电力回路。

所述的钒液流电池储能单元，其特征在于储能单元包括正负极电解液储槽，电堆，散热器，电解液循环泵及变流控制器，正负极电解液均有温度传感器，温度传感器与变流控制器相连，温度信息通过变流控制器反馈至主控制器，主控制器根据电解液温度控制散热器的开启与停运，以提高储能单元效率；循环泵有转速传感器，转速传感器与变流控制器相连，变流控制器把循环泵的转速信息反馈至主控制器，主控制器根据用户负载单元的用电负荷来调节电解液循环泵转速，控制电解液流量，以提高储能单元效率。

工商企业屋顶光伏钒液电池储能微电网系统的控制方法主要有以下控制过程：

A、光伏发电供电过程：白天光伏发电单元发电时，主控制器首先检测用户负载单元侧的供电电压，如果负载侧电压低于主控制器设定值，主控制器接通逆变控制器，由光伏发电单元、逆变控制器、主控制器向用户负载单元供电，多余电量逆变后馈送之电力电网。

B、钒液流电池储能单元充、供电过程：夜晚市电电力处于谷电时段，主控制器控制连通变流控制器，由市电电力向钒液流电池储能单元充电；白天峰电时段，主控制器检测用户负载单元侧的供电电压，并自适应调整逆变控制器输出电压，使用户负载单元优先使用光伏发电单元和储能单元电力。

C、市电供电过程：市电供电过程为全日制供电，主控制器连通市电电力回路，主控制器测用户负载单元侧的供电电压，主控制器根据负载侧电压来调整逆变控制器的输出电压，实现光伏供电、储能供电及市电供电的优先级别用电，其有限顺序是优先使用储能单元和光伏发电电力，次级使用市电电力。

本实用新型的有益效果：

1、其有效解决了现有分布式光伏发电消纳难，弃光现象问题，实现太阳能发电系统的高效率；

2、采用钒液流电池储能系统，实现大容量储能和大倍率放电的可能，满足智能微电网要求，为智能微电网应用打下坚实基础，降低了微电网系统中储能电池成本；

3、减少了分布式光伏发电对电网电能质量产生影响。大容量钒电池储能系统就像一个蓄水池一样，对电网起到削峰平谷作用，对电网的正常运行起到积极作用。

4、钒电池储能微电网系统，在外网停电情况下，可以起到备急作用，这也是解决电网不稳定经常停电的重要部分，同时也大大提高光伏发电系统的应用效率。

附图说明

图1为本实用新型工商业屋顶光伏钒液电池储能微电网系统结构示意图；

图2为本实用新型工商业屋顶光伏钒液电池储能微电网系统钒液流电池储能单元结构示意图；

1、钒液流电池储能单元，11、钒电池电堆，12、电解液循环泵，13、循环泵转速传感器，14，换热器，15、电解液温度传感器，16、电解液储槽，2、变流控制器，3、光伏发电单元，4、逆变控制器，5、市电供电单元，6、主控制器，7、用户负载单元，8、发电电表。

具体实施方式

结合图1、图2及下列实施例是对本实用新型的进一步解释和说明，对本实用新型不构成任何限制。

参阅图1，工商企业屋顶光伏钒液电池储能微电网系统，包括：钒液流电池储能单元1，变流控制器2，光伏发电单元3，逆变控制器4，市电供电单元5，主控制器6及用户负载单元7；光伏发电单元3输出直流电力与逆变控制器4相连，经逆变器整流逆变后输出工频交流电，该工频交流电通过发电电表8输送至主控制器6的交流电力输入端口与户用负载单元7结合，构成光伏供能回路；

主控制器6的电力输出有两，一路是钒液流电池储能单元1充电回路，该主控制器电力6输出端口与变流控制器2相连，通过变流控制器2的整流、滤波、调压控制后该路直流电力向钒液流电池系统充电，由市电供电单元7、钒液流电池储能单元1、变流控制器2、主控制器6构成钒液流电池储能系统的充电电力回路；

其中，钒液流电池储能单元1的放电回路是钒液流电池变流控制器2的直流输出端与逆变控制器4的直流输入端相连，经逆变器整流逆变后输出工频交流电，该工频交流电直接输送至主控制器6的交流输入端口，通过主控制器6与用户负载单元7连接，由钒液流电池储能单元1、变流控制器2、逆变控制器4、主控制器6及用户负载单元7构成钒液流电池储能系统的供电电力回路。

主控制器6的另一路电力输出为工频交流电电力，该电路交流输出端与用户负载单元相连及市电供电单元相连，该路电力由光伏发电单元3、逆变控制器4、主控制器6及用户负载单元7构成供电电力回路；其中，该回路中如光伏发电单元3有多余的发电电力，该多余电力通过主控制器6控制后馈送至市电供电单元的市电电网。

主控制器6的电力输入端与市电电力输入端相连接，该路电力由市电供电单元5、主控制器6、用户负载单元7构成市电供电电力回路。

参阅图2，钒液流电池储能单元，包括正负极电解液储槽16，电堆11，散热器14，电解液循环泵12及变流控制器2，正负极电解液均有温度传感器15，温度传感器15与变流控制器2相连，温度信息通过变流控制器2反馈至主控制器6，主控制器6根据电解液温度控制散热器14的开启与停运，以提高储能单元效率；电解液循环泵12有转速传感器13，转速传感器13与变流控制器2相连，变流控制器2把循环泵的转速信息反馈至主控制器6，主控制器6根据用户负载单元7的用电负荷来调电解液节循环泵12转速，以提高储能单元效率。

工商企业屋顶光伏钒液电池储能微电网系统的控制方法主要有以下控制过程：

A、光伏发电供电过程：白天光伏发电单元发电时，主控制器6首先检测用户负载单元7侧的供电电压，如果负载侧电压低于主控制器6设定值，主控制器接通逆变控制器4，由光伏发电单元、逆变控制器、主控制器向用户负载单元供电，多余电量逆变后馈送之电力电网。

B、钒液流电池储能单元充、供电过程：夜晚市电电力处于谷电时段，主控制器6控制连通变流控制器2，由市电电力向钒液流电池储能单元1充电；白天峰电时段，主控制器6检测用户负载单元侧的供电电压，并自适应调整逆变控制器4输出电压，使用户负载单元优先使用光伏发电单元和储能单元电力。

C、市电供电过程：市电供电过程为全日制供电，主控制器6连通市电电力回路，主控制器6测用户负载单元7侧的供电电压，主控制器根据负载侧电压来调整逆变控制器的输出电压，实现光伏供电、储能供电及市电供电的优先级别用电，其有限顺序是优先使用储能单元和光伏发电电力，次级使用市电电力。

尽管通过以上实施例对本实用新型进行了揭示，但本实用新型的保护范围并不局限于此，在不偏离本实用新型构思的条件下，对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本实用新型的权利要求范围内。