一种光储系统及其控制方法与流程

文档序号:25045340发布日期:2021-05-14 12:00阅读:121来源:国知局
一种光储系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及新能源技术领域,具体涉及一种光储系统及其控制方法。


背景技术:

2.绿色、清洁是能源发展的主要趋势,在新能源中光电、风电是主要构成部分。光电主要利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能,风电主要是将风的动能转化为风机的机械能,再由风电变流器转化为电能馈入电网。
3.目前,大规模电站级的光储系统中,每个光伏逆变系统在其直流侧耦合了相应的储能变流系统。由于每个光伏逆变系统都配置了独立的储能变流系统,当光伏逆变系统发生故障时,相应的储能变流系统无法独立运行,储能变流系统利用率低。


技术实现要素:

4.对此,本申请提供一种光储系统及其控制方法,以解决现有为每个光伏逆变系统配置独立储能变流系统后的光储系统,在某个光伏逆变系统发生故障时,相应储能变流系统无法独立运行,储能变流系统利用率低的问题。
5.为实现上述目的,本发明实施例提供如下技术方案:
6.本发明第一方面公开了一种光储系统,包括:包括:至少一个共直流母线子系统;所述共直流母线子系统包括:至少两个储能变流系统,和,至少两个光伏逆变系统;所述共直流母线子系统中:
7.各所述光伏逆变系统中,光伏阵列通过光伏逆变器连接所述光储系统的并网点;
8.各所述光伏逆变器的直流侧与各所述储能变流系统的电能端口均相连;
9.各所述光伏逆变器及各所述储能变流系统通信连接。
10.可选地,在上述的所述的光储系统中,至少一个所述光伏逆变器的直流侧,和/或,至少一个所述储能变流系统的电能端口,连接至相同电位线缆的支路上还分别设置有相应的开关。
11.可选地,在上述的所述的光储系统中,至少一个所述光伏逆变器,还通过其直流侧与其预设距离范围内所述储能变流系统的电能端口相连。
12.可选地,在上述的所述的光储系统中,所述光伏逆变器与其预设距离范围内所述储能变流系统之间,通过线形连接或环状连接实现直流侧耦合。
13.可选地,在上述的所述的光储系统中,所述光伏逆变器与其预设距离范围内所述储能变流系统之间相连的支路上还设置有相应的开关。
14.可选地,在上述的所述的光储系统中,所述光伏逆变系统与其光伏逆变器预设距离范围内所述储能变流系统构成一个单元,各所述单元之间采用直流母线环路连接或分布式连接。
15.可选地,在上述的所述的光储系统中,所述储能变流系统,包括:一个直流变换器和至少一个储能装置;
16.各所述储能装置通过所述直流变换器与所述储能变流系统的电能接口相连;
17.各所述储能装置及所述直流变换器,均与所述共直流母线子系统中各所述光伏逆变器的通信主机通信连接;或者,各所述储能装置、所述直流变换器、各所述光伏逆变器及各所述储能变流系统均与所述光储系统的系统控制器通信连接。
18.可选地,在上述的所述的光储系统中,还包括:至少一个风机系统及其风电变流器;
19.所述风机系统分别通过各自的所述风电变流器连接所述光储系统的并网点;
20.所述风电变流器的直流侧与各所述光伏逆变器的直流侧及各所述储能变流系统的电能端口相连;
21.各所述风机系统及各所述风电变流器,均与所述共直流母线子系统中各所述光伏逆变器的通信主机通信连接;或者,各所述风机系统、各所述风电变流器、各所述光伏逆变器及各所述储能变流系统均与所述光储系统的系统控制器通信连接。
22.可选地,在上述的所述的光储系统中,还包括:至少一个制氢系统及其制氢变换器;
23.所述制氢系统通过各自的所述制氢变换器与各所述光伏逆变器的直流侧及各所述储能变流系统的电能端口相连;
24.各所述制氢变换器与所述共直流母线子系统中各所述光伏逆变器的通信主机通信连接;或者,各所述制氢变换器、各所述光伏逆变器及各所述储能变流系统均与所述光储系统的系统控制器通信连接。
25.可选地,在上述的所述的光储系统中,所述制氢变换器包括:第一直流侧和第二直流侧;或者,第一直流侧、第二直流侧及交流侧;
26.所述第一直流侧连接对应的所述制氢系统;
27.所述第二直流侧连接相应所述共直流母线子系统中各所述光伏逆变器的直流侧及各所述储能变流系统的电能端口;
28.所述交流侧连接所述光储系统的并网点。
29.可选地,在上述的所述的光储系统中,还包括:至少一个充电桩及其充电变换器;
30.所述充电桩通过各自的所述充电变换器与各所述光伏逆变器的直流侧及各所述储能变流系统的电能端口相连;
31.各所述充电变换器与所述共直流母线子系统中各所述光伏逆变器的通信主机通信连接;或者,各所述充电变换器、各所述光伏逆变器及各所述储能变流系统均与所述光储系统的系统控制器通信连接。
32.本发明第二方面公开了一种光储系统的控制方法,应用于所述光储系统中的系统控制器或所述光储系统同一共直流母线子系统中的通信主机,所述控制方法包括:
33.接收调整功率指令;
34.根据所述共直流母线子系统中各发电系统的功率以及所述调整功率指令,确定同一所述共直流母线子系统中各储能变流系统的功率及流向;
35.控制各所述储能变流系统动作,以实现对于相应所述共直流母线子系统中各发电系统的功率需求共享。
36.可选地,在上述的光储系统的控制方法中,所述确定同一所述共直流母线子系统
中各储能变流系统的功率,包括:
37.针对每一所述储能变流系统的soc,分别进行充放电额度分配。
38.可选地,在上述的光储系统的控制方法中,所述确定同一所述共直流母线子系统中各个储能变流系统的流向,包括:
39.判断同一所述共直流母线子系统里中各个发电系统的功率是否满足预设功率差异条件;
40.若判断结果为是,则控制所述共直流母线子系统中各所述储能变流系统进行充放电额度分配;
41.若判断结果为否,则控制各个所述发电系统对应的储能变流系统进行充放电额度分配。
42.可选地,在上述的光储系统的控制方法中,所述确定同一所述共直流母线子系统中各储能变流系统的流向,包括:
43.对同一所述共直流母线子系统中各个光伏逆变系统的光伏逆变器,分别判断其预设距离范围内所述储能变流系统是否满足能量分配需求;
44.对于判断结果为是的所述光伏逆变器,控制其预设距离范围内所述储能变流系统为其提供充放电额度;
45.对于判断结果为否的所述光伏逆变器,控制其他所述光伏逆变器和/或其他所述储能变流系统为其提供充放电额度。
46.可选地,在上述的光储系统的控制方法中,执行根据所述共直流母线子系统中各发电系统的功率以及所述调整功率指令,确定同一所述共直流母线子系统中各储能变流系统的功率及流向的同时,还包括:
47.根据所述调整功率指令,控制各发电系统以最大化功率输出。
48.可选地,在上述的光储系统的控制方法中,所述确定同一所述共直流母线子系统中各储能变流系统的功率及流向之后,还包括:
49.向在预设时间阈值内未接收到调度指令的所述储能变流系统,下发容量恢复指令,使所述储能变流系统中储能装置的容量恢复至预设值。
50.可选地,在上述的光储系统的控制方法中,同一所述共直流母线子系统中各所述光伏逆变系统的光伏逆变器与所述储能变流系统之间设置有相应开关时,在任意步骤前后,还包括:
51.监测到所述光储系统出现异常时,向相应开关下发断开指令。
52.基于上述本发明提供的光储系统,包括:至少一个共直流母线子系统,该共直流母线子系统包括:至少两个储能变流系统,和,至少两个光伏逆变系统;其中:各光伏逆变系统中的光伏阵列分别通过各自的光伏逆变器连接光储系统的并网点;各光伏逆变器的直流侧与各储能变流系统的电能端口均相连,各光伏逆变器及各储能变流系统通信连接。也即,本申请提供的光储系统中的各个共直流母线子系统内部能够实现各个储能变流系统的共享,相较于现有为每个光伏逆变系统均配置独立储能变流系统的光储系统,本申请在某个光伏逆变系统故障时,相应的储能变流系统依然能够独立运行,保证了储能变流系统的利用率;并且,当某个储能变流系统的储能容量被用完后,能够通过其他储能变流系统继续为光伏逆变系统储能,实现多个储能变流系统之间的联动,进而降低了系统的弃电率,提高了系统
的供电可靠性和灵活性。
附图说明
53.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
54.图1至图2为本申请实施例提供的两种光储系统的结构示意图;
55.图3为本申请实施例提供的一种不同光照条件下储能变流系统容量利用图;
56.图4a、4b、4c为本申请实施例提供的三种不同光照条件下的储能变流系统容量利用示意图;
57.图5a、5b、5c本申请实施例提供的三种不同光照条件下、t1时刻的储能变流系统容量曲线图;
58.图6a、6b、6c为本申请实施例提供的三种不同光照条件下、t2时刻的储能变流系统容量曲线图;
59.图7至图10为本申请实施例提供的另四种光储系统的结构示意图;
60.图11为本申请实施例提供的一种光储系统的控制方法的流程图;
61.图12为本申请实施例提供的一种光储系统的充放电额度分配的流程图;
62.图13为本申请实施例提供的另一种光储系统的充放电额度分配的流程图;
63.图14为本申请实施例提供的另一种光储系统的控制方法的流程图。
具体实施方式
64.下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
65.本申请实施例提供了一种光储系统,以解决现有为每个光伏逆变系统配置独立储能变流系统后的光储系统,在某个光伏逆变系统发生故障时,相应储能变流系统无法独立运行,造成储能变流系统利用率低的问题。
66.请参见图1或图2,该光储系统主要包括:至少一个共直流母线子系统10。其中,共直流母线子系统10的个数可以是图1示出的单个,也可以是图2示出的多个,视具体应用情况或者用户需求自行确定即可,本申请不作限定,均属于本申请的保护范围。
67.同样参见图1或图2,该共直流母线子系统10包括:至少两个储能变流系统101,和,至少两个光伏逆变系统102。共直流母线子系统10中:
68.各光伏逆变系统102中,其光伏阵列分别通过相应的光伏逆变器连接光储系统的并网点。
69.实际应用中,光伏逆变系统102中的光伏阵列通过各自的光伏逆变器连接光储系统的并网点后,可将各个光伏阵列产生的电能馈入电网。
70.需要说明的是,关于光伏阵列和光伏逆变器的相关说明还可参见现有技术,本申
请不再赘述。
71.各光伏逆变器的直流侧与各储能变流系统101的电能端口均相连。
72.实际应用中,同样如图1或图2所示,储能变流系统101主要包括:一个直流变换器(图中的各个dcdc)和至少一个储能装置。
73.各储能装置通过该直流变换器与储能变流系统101的电能接口相连。
74.需要说明的是,该储能装置电能接口流经的电流为直流电。实际应用中,该储能装置可以是磷酸铁锂电池、三元锂电池或者是液流电池,当然,还可以是其他电储能装置,本申请对储能装置的具体类型不作限定,均属于本申请的保护范围。
75.还需要说明的是,除了上述电池的具体类型外,该储能装置还应该是一个包括了如通信、监控等功能的整套储能装置,而非单个电芯;其他部分与现有技术相同,不再一一赘述。
76.需要说明的是,储能变流系统101中储能装置的个数和直流变换器的个数可以是1:1配置,也可以x:1配置,x为大于等于2的正整数,视其具体应用环境和用户需求自行确定即可,无论储能装置的个数和直流变换器的个数具体取何值,均属于本申请的保护范围内。
77.各储能装置及直流变换器,均与共直流母线子系统10中各光伏逆变器的通信主机通信连接;或者,各储能装置、直流变换器及各光伏逆变器均与光储系统的系统控制器通信连接。
78.其中,系统控制器和光伏逆变器的通信主机主要用于接收调整功率指令,并根据共直流母线子系统10中各个光伏逆变系统的功率以及调整功率指令,确定同一共直流母线子系统10中各储能变流系统101的功率及流向,以控制各储能变流系统动作。
79.同一共直流母线子系统10中,各光伏逆变器的直流侧和与各储能变流系统101的电能端口均相连,进而实现直流母线的共享,其共享形式可以是各光伏逆变系统102与其光伏逆变器预设距离范围内的储能变流系统101构成一个单元,各单元之间采用直流母线环路连接或分布式连接。该光伏逆变器的直流侧前级可以设置有多路dcdc变换器。
80.实际应用中,至少一个光伏逆变器的直流侧,和/或,至少一个储能变流系统101的电能端口,连接至相同电位线缆的支路上还分别设置有相应的开关。通过每个光伏逆变器与储能变流系统101连接至直流母线之间的开关,就可以控制各个光伏逆变器和各个储能变流系统101与直流母线之间回路的通断,从而能够利用多个储能变流系统101实现对各个光伏阵列产能的存储,并且还能够在某个光伏逆变系统102发生故障时,使得其相应的储能变流系统101能够独立运行,从而提高了储能变流系统101的利用率。
81.需要说明的是,可视具体应用环境和用户需求,将开关设置于光伏逆变器与储能变流系统101之间的全部支路,或者部分支路上,本申请对开关设置位置和数量不作限定,均属于本申请的保护范围。
82.还需要说明的是,同一共直流母线子系统10中,光伏逆变器系统102和储能变流系统101的数量可视具体应用环境和用户需求确定,本申请不作限定,均属于本申请的保护范围。
83.基于上述原理,本实施例提供的光储系统中的各个共直流母线子系统内部均能够实现各个储能变流系统的共享,相较于现有为每个光伏逆变系统均配置独立储能变流系统的光储系统,本申请在某个光伏逆变系统故障时,相应的储能变流系统依然能够独立运行,
保证了储能变流系统的利用率。
84.值得说明的是,当光储系统为大型光伏电站时,由于大型光伏电站中的光伏阵列的占地面积较大,每个独立的光伏逆变系统的光伏阵列光照条件都不一样,将会导致光伏阵列可输出的功率不同,如图3所示,当1#光伏阵列的光照较强,而n#光伏阵列的光照较弱,这样将会导致n#储能变流系统中的储能装置,也即电池无法充满,进而导致储能变流系统的容量无法得到充分利用;而本方案能够在某个储能变流系统的储能容量被用完后,通过其他储能变流系统继续为光伏逆变系统储能,实现多个储能变流系统之间的联动,进而降低了系统的弃电率,提高了系统的供电可靠性和灵活性。
85.还值得说明的是,在光储系统的动态充放电过程中,由于每个独立光伏逆变系统的光伏阵列的光照条件不同,导致相应储能变流系统无法得到充分利用的问题更为显著。假设光储系统中存在3个独立光伏逆变系统,每个独立逆变系统中光伏阵列的光照强度依次由强至弱,如图4a、4b、4c所示。其中,1#光伏逆变系统的光照较强,2#光伏逆变系统的光照强度一般,n#光伏逆变系统的光照强度较弱,存在以下情况:
86.结合图4a,如图5a所示,由于1#光伏逆变系统的光照较,1#储能变流系统在t1时刻已经充满,换言之,在t1时刻之后,已经充满电的储能变流系统已经无法再继续充电。而结合图4b,如图5b所示,2#储能变流系统只能充至40%;结合图4c,如图5c所示,3#储能变流系统只能充至20%;而到t2时刻,如图6a所示,1#储能变流系统已经无法充电,阴影部分面积的能量白白损失,而如图6b所示,2#储能变流系统只能充至80%,还剩余20%容量未能使用;如图6c所示,3#储能变流系统只能充至40%,剩余60%容量未能使用,最终出现了部分光储系统的储能变流系统的能量无法存储,但同时部分的储能变流系统无能量可存储的局面,造成能量损失及储能变流系统的容量未充分利用。需要说明的是,光储系统的动态充放电过程中光伏能量的实际变化过程远远比上述情况更为复杂,特别是综合考虑动态过程中的能量损失和储能变流系统中电池容量利用率后更加恶劣。
87.而本方案提供的光储系统中的各个共直流母线子系统内部均能够实现各个储能变流系统的共享,使得各个储能变流系统的容量均能够得到充分利用,避免了独立逆变系统在光伏阵列光照条件不同时,部分储能变流系统无能量可存储,造成的能量损失及容量未被充分利用的问题,还能降低储能变流系统储能容量的初始投入。
88.可选地,实际应用中,光伏逆变系统的选址需要考虑众多因素,各个光伏阵列位置可能相距较远,尽管光储系统中各个光伏逆变器与各个储能变流系统的电能端口均相连,能够使得光储系统中各个储能变流系统实现能量共享,但由于有些储能变流系统距离光伏阵列位置较远,远距离的能量传输损耗较大。
89.对此,本申请提供的另一实施例中,该光储系统中至少一个光伏逆变器,还通过其直流侧与其预设距离范围内储能变流系统的电能端口相连。
90.需要说明的是,在预设距离范围内与光伏逆变器直流侧相连的各个储能变流系统可视为该光伏逆变器的本地储能变流系统,因此,光伏逆变器通过其直流侧与在预设范围内储能变流系统的电能端口相连后,能够提供单独本地能量传输支路。在实际运行过程中,可以优先通过本地能量传输支路实现充放电额度分配,从而能够避免远距离传输损耗。
91.还需要说明的是,预设距离范围的具体取值,可视具体应该环境和用户需求自行确定,本申请对其不作具体限定,只要保证与在预设范围内的储能变流系统进行能量传输
时所产生的损耗较小即可。
92.实际应用中,可根据具体应用环境和用户需求的不同,在光伏逆变系统与其预设距离范围内储能变流系统之间,选择通过线形连接,或环状连接实现直流侧耦合。本申请对光伏逆变系统与预设距离范围内的储能变流系统之间的具体耦合方式不作限定,均属于本申请的保护范围。
93.可选地,在具体应用过程中,光伏逆变系统与其预设距离范围内储能变流系统之间相连的支路上还设置有相应开关。通过相应开关,能够控制光伏逆变系统与各个储能变流系统之间能量传输回路的通断,进而能够控制本地储能变流系统的运行状态,其中,就涵盖了断开储能变流系统与本地光伏逆变系统之间的连接,以及控制光伏逆变系统为指定的储能变流系统进行充放电额度分配,进一步降低了系统的弃电率,以及提高了系统的供电可靠性和灵活性。
94.在上述内容的基础之上,优选的,每一光伏逆变系统与其光伏逆变器预设距离范围内储能变流系统构成一个单元,也即分布式系统的一个组成单元,各单元之间采用直流母线环路连接或分布式连接。
95.在图1的基础之上,请参见图7,本申请另一实施例提供的光储系统还包括:至少一个风机系统201及其风电变流器202。图7仅以一个风机系统201及其风电变流器202为例,但在实际应用中,风机系统201及其风电变流器202的个数可根据具体应用情况或者用户需求自行确定,本申请不作限定,均属于本申请的保护范围。
96.风机系统201分别通过各自的风电变流器202连接光储系统的并网点。
97.风电变流器202的直流侧与各光伏逆变器的直流侧及各储能变流系统101的电能端口相连。
98.实际应用中,风电变流器202的直流侧指代风电变流器202的直流母线侧。
99.各风机系统201及各风电变流器202,均与共直流母线子系统10中各光伏逆变器的通信主机通信连接;或者,各风机系统201、各风电变流器202、各光伏逆变器及各储能变流系统101均与光储系统的系统控制器通信连接。
100.实际应用中,风电能量同样具有间歇性特点,增设风机系统201及其风电变流器202后的光储系统可够构成风光储互补系统,可同时利用太阳能及风能进行发电,平衡光伏和风电的能量间歇性,最大化利用光伏和风电的能量和储能变流系统的存储容量;不仅能够降低光储系统的储能容量初始投入,还能提高风能和光伏能量的利用率,提高能量收益,即便某一储能变流系统发生故障掉线,也不影响风电和光伏的能量存储,实现了不同发电源和用电负荷之间的能量平滑。
101.需要说明的是,风机系统201和风电变流器202的相关说明参见现有技术即可,此处不再赘述。
102.在图1的基础之上,请参见图8,本申请另一实施例提供的光储系统还包括:至少一个制氢系统302及其制氢变换器301。图8仅以一个制氢系统302及其制氢变换器301为例,但在实际应用中,制氢系统302及其制氢变换器301的个数可根据具体应用情况或者用户需求自行确定,本申请不作限定,均属于本申请的保护范围。
103.制氢系统302通过各自的制氢变换器301与各光伏逆变器的直流侧及各储能变流系统101的电能端口相连。
104.实际应用中,若制氢变换器301仅为dcdc变换器时,其包括:第一直流侧和第二直流侧,也即图8示出的情况;若制氢变换器301还包括dcac变换器时,包括第一直流侧、第二直流侧及交流侧(未进行图示)。其中,第一直流侧连接对应的制氢系统302;第二直流侧连接相应共直流母线子系统10中各个光伏逆变器的直流侧及各储能变流系统101的电能端口;交流侧连接光储系统的并网点。
105.各制氢变换器301与共直流母线子系统10中各光伏逆变器的通信主机通信连接;或者,各制氢变换器301、各光伏逆变器及各储能变流系统101均与光储系统的系统控制器通信连接。
106.实际应用中,增设了制氢系统302及其制氢变换器301之后的光储系统可构成光储制氢互补系统,可同时利用氢能和太阳能进行发电,不仅增加了系统发电量,还能在太阳能输出不足时,通过氢能发电进行补充,更进一步提高了系统的稳定性;并且,还能够降低光储系统的储能容量初始投入,提高风能和光伏能量的利用率,增加了能量收益,即便某一储能变流系统发生故障掉线,也不影响氢电和光伏的能量存储,实现了不同发电源和用电负荷之间的能量平滑。
107.需要说明的是,制氢系统302和制氢变换器301的相关说明参见现有技术即可,此处不再赘述。
108.在图1的基础之上,请参见图9,本申请另一实施例提供的光储系统还包括:至少一个充电桩402及其充电变换器401。图9仅以一个充电桩402及其充电变换器401为例,但在实际应用中,充电桩402及其充电变换器401的个数可根据具体应用情况或者用户需求自行确定,本申请不作限定,均属于本申请的保护范围。
109.充电桩402通过各自的充电变换器401与各光伏逆变器的直流侧及各储能变流系统101的电能端口相连。
110.各充电变换器401与共直流母线子系统10中各光伏逆变器的通信主机通信连接;或者,各充电变换器401、各光伏逆变器及各储能变流系统101均与光储系统的系统控制器通信连接。
111.实际应用中,增设了充电桩402及其充电变换器401之后的光储系统,不仅可以为电动汽车进行充电,还能够降低光储系统的储能容量初始投入,以及提高光伏能量的利用率,增加能量收益,即便某一储能变流系统发生故障掉线,也不影响充电桩402运行、光伏能量的存储,实现了不同发电源和用电负荷之间的能量平滑。
112.需要说明的是,充电桩402和充电变换器401的相关说明参见现有技术即可,此处不再赘述。
113.并且,该充电桩402可以是直流充电桩也可以是交流充电桩,直流充电桩对应的充电变换器401为dcdc变换器,交流充电桩对应的充电变换器401为dcac变换器,如图10最下端内容所示。
114.还需要说明的是,实际应用中,如图10所示,还可将光伏、风电、制氢充电桩和储能通过直流母线互联,构成新能源的互联系统,从而能够实现风、光、储、充、制氢的能量综合调度,降低综合能源电站的储能容量初始投入,提高风能和光伏能量的利用率,提高能量收益,即使其某组储能变流系统发生故障掉线,其依然能够独立运行,并不影响风电和光伏的能量存储,使得储能变流系统的容量能够得到充分利用。
115.在上述的光储系统的基础之上,本申请另一实施例还提供了一种光储系统的控制方法,应用于光储系统中的系统控制器或光储系统同一共直流母线子系统中的通信主机,请参见图11,该控制方法主要包括以下步骤:
116.s101、接收调整功率指令。
117.实际应用中,调整功率指令来源于:光储系统中光伏逆变器、一次调频装置、agc及avc中的至少一个。
118.当然,调整功率指令的来源还可视具体应用环境和用户需求确定,本申请不作具体限定,均属于本申请的保护范围。
119.s102、根据共直流母线子系统中各发电系统的功率以及调整功率指令,确定同一共直流母线子系统中各储能变流系统的功率及流向。
120.实际应用中,发电系统可以是光伏逆变系统也可以是风电发电系统,本申请对发电系统的具体类型不作限定,均属于本申请的保护范围。
121.各发电系统在发电过程中产出电能可能相同也可能不同,换言之,各发电系统的功率可能是相同的,也可能是不同的。无论各发电系统的功率相同或者不同,当共直流母线子系统中各发电系统的功率的总和大于调整功率指令要求功率时,将多余的功率分配至各个储能变流系统;若是共直流母线子系统中各发电系统的功率的总和小于调整功率指令要求功率,则分配相应的放电额度至各个储能变流系统。
122.实际应用中,可以针对每个储能变流系统的soc,分别进行充放电额度分配,从而确定出同一共直流母线子系统中各储能变流系统的功率。当然,并不仅限于此,还可以是平均分配或者按照预设顺序进行分配。另外,可以通过图12和图13示出的具体方式,确定同一共直流母线子系统中各储能变流系统的流向,本申请对其不作限定,均属于本申请的保护范围。
123.s103、控制各储能变流系统动作,以实现对于相应共直流母线子系统中各发电系统的功率需求共享。
124.实际应用中,将多余的功率分配至各储能变流系统后,控制各储能变流系统进行充电;分配相应的放电额度至各储能变流系统后,控制各储能变流系统进行放电。
125.基于上述原理,在本实施例中,系统控制器或者通信主机可以根据共直流母线子系统中各发电系统的功率以及调整功率指令,确定同一共直流母线子系统中各储能变流系统的功率及流向;然后控制各储能变流系统动作,以实现对于相应共直流母线子系统中各发电系统的功率需求共享,不仅能够协调储能变流系统的充放电额度分配,提高光储系统的供电可靠性和灵活性,还能灵活利用光储系统中各个储能变流系统的存储容量,减少光储系统的弃电率。
126.可选地,实际应用中,受环境影响,各个发电系统的功率之间存在差异,以发电系统为光伏逆变系统为例,如图4a、4b、4c所示,若光照强度较强,则光伏阵列输出的功率较高,光照一般则次之,光照较弱则最差。当光伏逆变系统运行一定时间后,光照强度较强的系统中的储能装置就完全被充满,如图5a所示;而光照强度一般和光照强度较弱的系统中的储能装置未得到充分利用,如图5b和5c所示
……
长此以往,最终会出现部分储能变流系统的能量无法存储,但同时部分的储能变流系统无能量可存储的局面,造成能量损失及储能变流系统的容量未充分利用。
127.对此,为了解决上述问题,在本申请提供的另一实施例中,执行步骤s102中确定同一共直流母线子系统中各储能变流系统的功率的具体过程,可如图12所示:
128.s201、判断同一共直流母线子系统里中各个发电系统的功率是否满足预设功率差异条件。
129.其中,预设功率差异条件指代各个发电系统的功率之间差异较大,例如上述的图5a、5b和5c示出的情况。判断其功率之间差异是否较大,可以通过判断各个功率之间的差值是否大于相应的阈值来实现,且该阈值的具体取值可视具体应用环境和用户需求自行确定,本申请不作限定,均属于本申请的保护范围。
130.若判断结果为是,也即同一共直流母线子系统里中各个发电系统的功率满足预设功率差异条件,则执行步骤s202;若判断结果为否,也即同一共直流母线子系统里中各个发电系统的功率不满足预设功率差异条件,则执行步骤s203。
131.s202、控制共直流母线子系统中各储能变流系统进行充放电额度分配。
132.实际应用中,若同一共直流母线子系统里中各个发电系统的功率满足预设功率差异条件,则说明同一共直流母线子系统中各个发电系统的功率之间差异过大,很可能会面临上述的部分光储系统的储能变流系统的能量无法存储,但同时部分的储能变流系统无能量可存储的局面的问题,为了避免上述问题,应当控制共直流母线子系统中各储能变流系统进行充放电额度分配,也即将共直流母线子系统中各个储能变流系统的储能容量进行共享。
133.需要说明的是,实际应用中,也可以在判断出同一共直流母线子系统中某个储能变流系统的容量即将饱和后,再控制共直流母线子系统中各储能变流系统进行充放电额度分配,同样能够避免上述问题。
134.还需要说明的是,对共直流母线子系统中各储能变流系统进行充放电额度分配的分配方式除了可以是上述的按照各个储能装置的soc进行分配外,还可以是按照各储能装置的新旧程度进行分配,亦或者平均分配。视其具体应用环境自行确定即可,本申请对分配的方式不作限定,均属于本申请的的保护范围。
135.s203、控制各个发电系统对应的储能变流系统进行充放电额度分配。
136.实际应用中,若同一共直流母线子系统里中各个发电系统的功率不满足预设功率差异条件,则说明同一共直流母线子系统中各个发电系统的功率之间差异不大,基本不可能面临上述的部分光储系统的储能变流系统的能量无法存储,但同时部分的储能变流系统无能量可存储的局面的问题,因此,为了减少远距离传输消耗,只需要控制各个发电系统对应的储能变流系统进行充放电额度分配,也即控制各个发电系统的本地储能变流系统进行充放电额度分配即可。
137.可选地,在本申请提供的另一实施例中,执行步骤s102中确定同一共直流母线子系统中各储能变流系统的功率的具体过程,也可如图13所示:
138.s301、对同一共直流母线子系统中各个光伏逆变系统的光伏逆变器,分别判断其预设距离范围内储能变流系统是否满足能量分配需求。
139.对于判断结果为是的光伏逆变器,也即其预设距离范围内储能变流系统满足能量分配需求,则执行步骤s302;对于判断结果为否的光伏逆变器,也即其预设距离范围内储能变流系统不满足能量分配需求,则执行步骤s303。
140.s302、控制其预设距离范围内储能变流系统为其提供充放电额度。
141.实际应用中,由于在预设范围内的储能变流系统为光伏逆变器的本地储能变流系统,其与光伏逆变器之间具有单独的本地能量传输支路,通过该本地能量传输支路能够避免远距离传输产生的损耗,此时可以断开其与直流母线连接,仅保留其与本地储能变流系统的连接。
142.s303、控制其他光伏逆变器和/或其他储能变流系统为其提供充放电额度。
143.实际应用中,由于在预设范围内为光伏逆变器的本地储能变流系统的储能变流系统的充放电额度已经无法满足光伏逆变器所需功率,此时为了满足光伏逆变器的输出需求,需要控制其他光伏逆变器统和/或其他储能变流系统提供相应的充放电额度,此时将同时控制这些设备的开关及本地储能变流系统的开关闭合。
144.需要说明的是,在控制其他储能变流系统为光伏逆变器提供充放电额度的过程中,可以针对每个储能变流系统中储能装置的soc,对各个储能变流系统的充放电额度进行分配,也可以是按照预设顺序固定的进行分配,或者进行平均分配。本申请对分配的方式不作限定,均属于本申请的的保护范围。
145.基于上述原理,本实施例能够实时根据光伏逆变器的充放电额度分配需求情况,在保证能量传输损耗最小的前提下,实时对各个储能变流系统进行充放电额度进行调整,进一步提高了系统的灵活性。
146.可选地,在本申请提供的另一实施例中,请参见图14,在执行步骤s102中确定同一共直流母线子系统中各储能变流系统的功率及流向之后,还包括:
147.s401、向在预设时间阈值内未接收到调度指令的储能变流系统,下发容量恢复指令,使储能变流系统中储能装置的容量恢复至预设值。
148.其中,预设时间阈值的具体取值,可视具体应用环境和用户需求自行确定,例如,可以是几十分钟,或者是几小时,甚至几天,无论其具体取何值,均属于本申请的保护范围。
149.需要说明的是,由于储能变流系统在预设时间阈值内未接收到调度指令,可视为无需该储能变流系统参与充放电,此时,为了保证储能变流系统的存储容量得到最大利用,可以将未接收到调度指令的储能变流系统中的储能装置的容量恢复至预设值。
150.可选地,在本申请提供的另一实施例中,在执行步骤s102、根据共直流母线子系统中各发电系统的功率以及调整功率指令,确定同一共直流母线子系统中各储能变流系统的功率及流向的同时,还包括:
151.s501、根据调整功率指令,控制光储系统中各光伏逆变系统以最大化功率输出。
152.实际应用中,分别针对光储系统并网功率超限或者不足的情况,系统控制器或者通信主机能够根据共直流母线子系统中各发电系统的功率以及调整功率指令,确定同一共直流母线子系统中各储能变流系统的功率及流向,协调光储系统中各个储能变流系统进行充放电,以使得光储系统的发电量最大化,从而获得最优收益。
153.可选地,在本申请提供的另一实施例中,若同一共直流母线子系统中各光伏逆变系统的光伏逆变器与储能变流系统之间设置有相应开关,在任意步骤前后,还包括步骤s601:
154.s601、监测到光储系统出现异常时,向相应开关下发断开指令。
155.需要说明的是,由于同一共直流母线子系统中各光伏逆变系统的光伏逆变器与储
能变流系统之间设置有相应开关,所以监测到光储系统出现异常时,可以向相应开关下发断开指令,以避免异常导致故障对光储系统中相关设备的危害。
156.本说明书中的各个实施例中记载的特征可以相互替换或者组合,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于系统或系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述得比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以理解并实施。
157.专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
158.对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
159.还需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个
……”
限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
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