一种新型VSG光-储并网发电系统的制作方法

本实用新型涉及电力系统控制技术领域，尤其是涉及一种新型vsg光-储并网发电系统。

背景技术：

配备储能系统的传统vsg光伏并网发电系统如图1所示，其在两级式光伏并网发电系统基础上增加了储能系统，储能系统由储能装置、dc/dc变流器和能量管理系统组成，通过储能系统实现对光伏输出功率波动的平抑。然而，基于虚拟同步发电机技术的传统光-储并网发电系统，其功能的实现仍然存在以下问题：

1)由于光伏出力具有波动性与随机性，其会导致电网系统的频率波动，而且光-储的整体输出特性由统一的逆变器调节控制，增加了控制的难度，降低了系统稳定性；

2)在传统的光-储并网发电系统中，针对网侧负荷的需求变动，光伏阵列需要及时调节出力以维持系统频率、电压的稳定，其无法以最大功率持续输出；

3)传统的vsg光-储控制系统虽然可以有效地解决电网侧小负荷波动所引起的频率突变问题，但是由于储能的限制，其对于网侧大功率器件的功率波动却显得力所不及，无法及时有效地提供足够功率补给。

中国专利cn201810865099.x公开了一种光-储互补的并网发电系统，包括并网的光伏级和储能级联合为电网供电，其中的储能级包括储能模块、储能级dc-dc变换器和储能逆变器，在对电网进行供电的过程中存在上述波动性较大、无法以最大功率持续输出和无法提供足够功率补给的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的波动性较大、光伏输出效率低的缺陷而提供一种新型vsg光-储并网发电系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种新型vsg光-储并网发电系统，包括供电主线，所述供电主线上设有依次连接的光伏面板、第一直流转换器、逆变器和电网，所述第一直流转换器和逆变器之间设有第二直流转换器和第一储能电池，所述逆变器和电网之间设有双向逆变器和第二储能电池，所述第二储能电池采用虚拟同步发电机控制策略。

所述第二储能电池通过双向逆变器和供电主线连接。

进一步地，所述双向逆变器和供电主线的连接点与电网之间设有负载组。

进一步地，所述负载组包括依次和供电主线连接的第一负载、第二负载和第三负载。

进一步地，所述逆变器和电网之间设有3条通路，所述第一负载、第二负载和第三负载均与3条通路连接。

进一步地，所述负载组与电网之间设有开关组。

进一步地，所述开关组内开关的数量为3个，分别设置在3条通路上。

所述第一储能电池通过第二直流转换器和供电主线连接。

所述第一储能电池具有最大功率跟踪控制(mppt)功能，通过mppt实现光伏阵列最大功率输出。

所述第一储能电池和第二储能电池均为全钒液流电池。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型在逆变器和电网之间设置双向逆变器和第二储能电池，可以平抑前置光-储系统在暂态情况下的输出功率，又能够有效地调节由网侧大功率器件负荷突变所引起的系统电压与频率的波动，提高电能供应的稳定性。

2.本实用新型中第一直流转换器将光伏电板采集的电能进行直流-直流变化，提升光伏阵列输出电压，并通过最大功率跟踪控制实现光伏阵列最大功率输出。

3.本实用新型第一储能电池和第二储能电池均为具备大功率、大容量、长寿命优点的全钒液流电池，能使储能系统具有较大的转动惯量。

附图说明

图1为传统vsg光伏并网发电系统的结构示意图；

图2为本实用新型的结构示意图。

附图标记：

1-光伏电板；2-第一直流转换器；3-逆变器；4-电网；5-第二直流转换器；6-

第一储能电池；7-第一负载；8-第二负载；9-第三负载；10-开关组；11-双向逆变器；12-第二储能电池；13-供电主线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图2所示，一种新型vsg光-储并网发电系统，提高电能供应的稳定性，包括供电主线13，供电主线13上设有依次连接的光伏面板1、第一直流转换器2、逆变器3和电网4，第一直流转换器2和逆变器3之间设有第二直流转换器5和第一储能电池6，逆变器3和电网4之间设有双向逆变器11和第二储能电池12，第二储能电池12采用虚拟同步发电机控制策略。

第二储能电池12通过双向逆变器11和供电主线13连接。

双向逆变器11和供电主线13的连接点与电网4之间设有负载组。

负载组包括依次和供电主线13连接的第一负载7、第二负载8和第三负载9。

逆变器3和电网4之间设有3条通路，第一负载7、第二负载8和第三负载9均与3条通路连接。

负载组与电网4之间设有开关组10。

开关组10内开关的数量为3个，分别设置在3条通路上。

第一储能电池6通过第二直流转换器5和供电主线13连接。

第一储能电池6具有最大功率跟踪控制(mppt)功能，通过mppt实现光伏阵列最大功率输出。

第一储能电池6和第二储能12电池均为全钒液流电池。

实施例一

第一直流转换器2将光伏电板采集的电能进行直流-直流变化，提升光伏阵列输出电压，并通过最大功率跟踪控制(mppt)实现光伏阵列最大功率输出；第一储能电池6通过双向的第二直流转换器5与供电主线13连接，对光伏输出与网侧需求功率进行平衡；逆变器3进行直流-交流变换，保证实时输出网侧稳态情况下的需求功率。前置的光-储系统整体在保证输出需求功率的基础上，实现光伏组件始终以最大功率输出，提高光伏组件的工作效率。

第二储能电池12通过双向逆变器11和供电主线13连接，采用虚拟同步发电机控制策略，平抑前置光-储系统在暂态情况下的输出功率，同时有效地调节由网侧大功率器件负荷突变所引起的系统电压与频率的波动。

此外，需要说明的是，本说明书中描述的具体实施例，其零部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所做的举例说明。凡依据本实用新型构思的构造、特征及原理所做的等小变化或者简单变化，均包括于本实用新型的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做各种各样的修改或补充或采用类似的方法，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种新型vsg光-储并网发电系统，包括供电主线(13)，其特征在于，所述供电主线(13)上设有依次连接的光伏面板(1)、第一直流转换器(2)、逆变器(3)和电网(4)，所述第一直流转换器(2)和逆变器(3)之间设有第二直流转换器(5)和第一储能电池(6)，所述逆变器(3)和电网(4)之间设有双向逆变器(11)和第二储能电池(12)，所述第二储能电池(12)采用虚拟同步发电机控制策略。

2.根据权利要求1所述的一种新型vsg光-储并网发电系统，其特征在于，所述第二储能电池(12)通过双向逆变器(11)和供电主线(13)连接。

3.根据权利要求2所述的一种新型vsg光-储并网发电系统，其特征在于，所述双向逆变器(11)和供电主线(13)的连接点与电网(4)之间设有负载组。

4.根据权利要求3所述的一种新型vsg光-储并网发电系统，其特征在于，所述负载组包括依次和供电主线(13)连接的第一负载(7)、第二负载(8)和第三负载(9)。

5.根据权利要求4所述的一种新型vsg光-储并网发电系统，其特征在于，所述逆变器(3)和电网(4)之间设有3条通路，所述第一负载(7)、第二负载(8)和第三负载(9)均与3条通路连接。

6.根据权利要求5所述的一种新型vsg光-储并网发电系统，其特征在于，所述负载组与电网(4)之间设有开关组(10)。

7.根据权利要求6所述的一种新型vsg光-储并网发电系统，其特征在于，所述开关组(10)内开关的数量为3个。

8.根据权利要求7所述的一种新型vsg光-储并网发电系统，其特征在于，所述3个开关分别设置在3条通路上。

9.根据权利要求1所述的一种新型vsg光-储并网发电系统，其特征在于，所述第一储能电池(6)通过第二直流转换器(5)和供电主线(13)连接。

10.根据权利要求1所述的一种新型vsg光-储并网发电系统，其特征在于，所述第一储能电池(6)和第二储能电池(12)均为全钒液流电池。

技术总结
本实用新型涉及一种新型VSG光‑储并网发电系统，包括供电主线(13)，所述供电主线(13)上设有依次连接的光伏面板(1)、第一直流转换器(2)、逆变器(3)和电网(4)，所述第一直流转换器(2)和逆变器(3)之间设有第二直流转换器(5)和第一储能电池(6)，所述逆变器(3)和电网(4)之间设有双向逆变器(11)和第二储能电池(12)，所述第二储能电池(12)采用虚拟同步发电机控制策略。与现有技术相比，本实用新型具有平抑前置光‑储系统在暂态情况下的输出功率、有效调节系统电压与频率的波动、提高电能供应的稳定性等优点。

技术研发人员：王皓靖;时珊珊;沈冰;张宇;方陈;魏新迟;刘舒;金妍斐
受保护的技术使用者：国网上海市电力公司;华东电力试验研究院有限公司
技术研发日：2020.05.14
技术公布日：2020.11.03