一种调频调峰分布式储能系统及其调频调峰方法与流程

1.本发明涉及储能系统及调频调峰技术领域，尤其是一种调频调峰分布式储能系统及其调频调峰方法。


背景技术：

2.针对能源可持续发展问题，人类为缓解化石能源的紧张，逐步开始寻求其他形态的能源；目前市面上的多形态能源中，以环保为典型特征的新型清洁能源的替代效果最为突出：如水能、太阳能、风能、海洋能和地热能等；但由于清洁能源具备的独特时段性和因环境地理位置引起的阶段性，使得输出的清洁能源不够稳定，继而导致对电网造成巨大的影响和冲击；
3.现有技术解决此类问题的方法为：通过具备调频调峰-双调功能的蓄能电站，解决能源输出不稳定导致的电网受冲击问题。
4.而现有的蓄能电站存在以下问题：1)占地面积大，投资成本大；2)安全系数要求高，需由专人维护、检修；3)覆盖区域局限性，通常单个蓄能站仅能覆盖方圆5平方公里面积，同时无法全面覆盖人口密集地区，只能在周边城市设立。
5.同时，若要实现这种分布式储能系统的布局，针对该系统与电网间的调频调峰问题，缺乏一种能够建立连接、快速实时响应的控制方法。
6.因此，针对上述问题，提出一种新的储能系统及其调频调峰方法的实用意义极大，使得以每个家庭为单位，就能够成为一个储能系统点，进而实现大范围的分布式覆盖。


技术实现要素：

7.本技术针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种合理、实用的分布式储能系统及其调频调峰方法，从而实现投资小，以家庭为单位覆盖、安全系数高，能够快速响应调频调峰需求的一种储能系统及双调方法。
8.本发明所采用的技术方案如下：
9.一种调频调峰分布式储能系统，其特征在于：包括光伏发电阵列、太阳能控制器、储能装置、逆变器、并网监控装置以及家用端监控装置；
10.所述光伏发电阵列用于外部收集太阳能；
11.所述太阳能控制器与光伏发电阵列以及储能装置分别电连接；
12.所述储能装置用于对外部用电器供电吸收电网过剩电能；
13.所述逆变器用于实现所述光伏发电阵列、储能装置、并网监控装置以及电网间的交直流、功率的转换；
14.所述家用端监控装置用于显示功率参数、发电参数、储能参数。
15.进一步的，所述家用端监控装置与并网监控装置电连接，所述家用端监控装置包括内设的监控报警模块、蓝牙模块、屏显模块中的任一模块。
16.进一步的，所述逆变器通过调频调峰接口与电网电连接。
17.进一步的，所述储能装置包括蓄电池组及对蓄电池组进行保护和控制的电池保护单元。
18.进一步的，所述光伏发电阵列包括呈串并连设置的多组光伏电池板。
19.进一步的，所述逆变器包括连接光伏发电阵列以接受光伏发电电能的两个dc/dc变换器、与电网双向连接且单向连接负载以向负载传输电能的dc/ac变换器。
20.一种调频调峰方法，其包括由电网频率决定的两种工作模式，其分别为放能动作模式以及储能动作模式。
21.优选的，所述工作模式确定的具体步骤为：
22.步骤s1；接收上级平台的agc指令；
23.步骤s2：由系统分配进入放能动作模式或储能动作模式；
24.步骤s3：设置稳定的电网频率值y以及接收实时的电网频率值x，当x＞y时进入储能动作模式，当x＜y时进入放能动作模式；
25.优选的，在步骤s3中进入储能动作模式时，其具体过程为：接收到储能指令-重复确认x是否大于y，若是，则根据电网实时频率误差进行储能电流计算，控制充电系统输出对应电流充电运行，若不是，则不作动作；
26.在步骤s3中进入放能动作模式时，其具体过程为：接收到储能指令-重复确认x是否小于y，若是，则根据电网实时频率误差进行放能电流计算，控制逆变器输出对应电流并网运行，若不是，则不作动作。
27.优选的，所述稳定的电网频率值设置为50.000hz。
28.本发明的有益效果如下：
29.1)通过本发明实现储存太阳能转换后的电能，还实现了储能系统并网或离网，提高太阳能的利用率，同时支持家庭端从屏显、手机端、报警获取监控信息，提高了系统的智能化水平。
30.2)通过分布式的家庭储能系统能够解决现有电网由于发电侧与用电侧需求无法实时匹配，以及清洁能源加入后引起的电网不稳定问题；同时该分布式家庭储能系统相比蓄电站具备造价低、安全系数高、管理成本低的优势。
31.3)通过相适配的调频调峰方法，与现有技术相比，本发明充分利用储能系统充放电响应快速的特点，构建复合储能系统，制定调峰调频控制方法，满足电网调峰需要大容量、调频需要快速响应的要求。
附图说明
32.图1为本发明中调频调峰分布式储能系统的原理图；
33.图2为本发明中调频调峰方法的流程原理图；
34.图3为图2中放能动作的流程图；
35.图4为图2中储能动作的流程图。
36.其中：1、光伏发电阵列；2、太阳能控制器；3、储能装置；4、逆变器；5、并网监控装置；6、家用端监控装置。
具体实施方式
37.下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
38.实施例1：
39.如图1所示的实施例中，一种调频调峰分布式储能系统，其包括光伏发电阵列1、太阳能控制器2、储能装置3、逆变器4、并网监控装置5以及家用端监控装置6；在本实施例中，以3kw的家用储能系统为例，其中光伏发电阵列1用于外部收集太阳能，光伏发电阵列1包括呈串并连设置的多组光伏电池板，光伏电池板配备的型号能够为250-36-p的太阳能电池组件；通过40块太阳能电池板组成发电系统，其功率为600w/36v，选择不同类型的光伏板进行组合，以达到更好的收集太阳能效果。
40.本发明的原理为：通过太阳能控制器2与光伏发电阵列1以及储能装置3分别电连接；由储能装置3对外部用电器供电；储能装置3包括蓄电池组及对蓄电池组进行保护和控制的电池保护单元，由逆变器4对光伏发电阵列1、储能装置3、并网监控装置5以及电网间的交直流、功率进行转换；其中，家用端监控装置6用于显示功率参数、发电参数、储能参数。
41.如图1所示的实施例中，具体地，首先初始化本发明，通过外置的光伏发电阵列1收集太阳能，并将太阳能转化为电能，将电能传输至储能装置3进行电池管理；通过电池保护单元对信息进行采集并传输至并网监控装置5，包括蓄电池组的功率、储能、电压、温度等信息，通过逆变器4接入电网，实现高速并网或离网，由国家电力系统调频平台同一控制，进行实时的调频调峰，响应时间为20ms；调节后的电能用于对外部的用电器进行电能输出。
42.其次的，如图1所示的实施例中，家用端监控装置6与并网监控装置5电连接，家用端监控装置6包括内设的监控报警模块、蓝牙模块、屏显模块中的任一模块；通过监控报警模块外接报警器，能过对蓄电池组的相关参数做安全预警，大大提高安全系数；通过内置的蓝牙模块将监控侧的参数信息同步至手机移动端，进而方便家庭化监控，通过屏显模块外接lcd显示器，进而方便实时家庭内监控。
43.其次的，如图1所示的实施例中，逆变器4包括连接光伏发电阵列1以接受光伏发电电能的两个dc/dc变换器、与电网双向连接且单向连接负载以向负载传输电能的dc/ac变换器；本实施例中，其中一dc/dc变换器单向连接dc/ac变换器以将光伏组件的电能并入电网或提供给负载，另一dc/dc变换器与蓄电池组和dc/ac变换器双向连接，以将光伏组件和电网的电能输入电池包或者将蓄电池组的电能提供给负载。
44.实施例2：
45.一种调频调峰方法，其流程和原理如图2、图3和图4所示：
46.在电力系统中，agc(automatic generation control)是调节不同发电厂的多个发电机有功输出以响应负荷变化的系统，在本实施例中通过agc系统进行指令的收发及模式控制、电流计算；电网的频率是由发电功率与用电负荷大小决定的，当发电功率与用电负荷大小相等时，电网频率稳定；发电功率大于用电负荷时，电网频率升高；发电功率小于用电负荷时，电网频率降低。本发明提供的一种调频调峰方法包括由电网频率决定的两种工作模式，分别为放能动作模式以及储能动作模式来控制输出的功率进而将电网频率回调趋于稳定；工作模式确定的具体步骤为：
47.步骤s1；接收上级平台的agc指令；
48.步骤s2：由系统分配进入放能动作模式或储能动作模式；
49.步骤s3：设置稳定的电网频率值y,y＝50.000hz以及接收实时的电网频率值x，由agc系统识别并判断实时的电网频率值y的划区间，即当x＞y时进入储能动作模式，当x＜y时进入放能动作模式；
50.当步骤s3中进入储能动作模式时，其具体过程为：接收到储能指令-重复确认x是否大于y，若是则进入下一步，下一步为：根据电网实时频率误差进行储能电流计算，即计算波动差x-y＝s1，将s1带入储能电流计算公式计算得出所需输出的储能电流，通过ac-dc变换器并联相应负载将电网过盈的功率消耗，进而使得调高的实时频率趋于稳定的50.000hz，此处计算储能电流的计算方法已公开不再赘述，然后控制充电系统进而输出对应电流充电运行；
51.若x不大于y，则不作动作，即x＝y，电网频率趋于稳定。
52.在步骤s3中进入放能动作模式时，其具体过程为：接收到储能指令-重复确认x是否小于y，若是，则根据电网实时频率误差进行放能电流计算，控制逆变器输出对应电流并网运行，进而弥补降低的运行功率，使得较低的电网频率趋于50.000hz稳定。
53.若不是，则不作动作；此处放能电流计算已被公开此处不再赘述；
54.上述两种工作模式均用于实时地控制发电侧的电流大小的调节，进而控制功率的大小来保证实时的电网频率能够回调趋于稳定。通过相适配的调频调峰方法，与现有技术相比，本发明充分利用储能系统充放电响应快速的特点，构建复合储能系统，制定调峰调频控制方法，满足电网调峰需要大容量、调频需要快速响应的要求。
55.以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。