一种光伏电站交直流侧混合储能装置及差异化配置方法与流程

本发明属于光伏发电及储能，具体涉及一种光伏电站交直流侧混合储能装置及差异化配置方法。

背景技术：

1、目前光伏电站储能电池配置较为单一，没有充分发挥不同种类储能电池的优势，也没有针对储能电池功能需求配置不同种类的储能电池。此外，现有的储能装置基本上配置在集电线路母线上或直流侧，没有充分发挥储能装置交直流混合差异化配置的优势。

2、如专利cn114094608a，提出了一种面向光伏电站的多类型储能容量优化配置方法及装置，虽然也考虑了多种类型的储能装置配置及功能互补，但并未结合交直流侧储能配置的不同优势及主要作用提出多类型的储能配置方法。

3、如专利cn207069602u，提出了一种光伏电站用直流侧分布式储能系统，给出了直流侧储能的配置方案，但并未结合现有的储能政策提出交直流侧储能配置的基本原则和方法。

4、又如专利cn114006405a，提出了逆变器直流侧耦合储能系统及光伏容配比、储能配置方法，虽然考虑了直流侧储能以及与光伏电站容配比协调设计，但是并未给出具体的配置方法以及与交流侧储能配合的原则和方法。

5、因此，需要提出了一种光伏电站交直流侧混合储能装置及差异化配置方法，结合不同种类储能装置的功能和优势。

技术实现思路

1、本发明的目的就是针对现有光伏电站储能装置配置没有充分发挥不同种类储能电池的优势，也没有针对储能电池功能需求在光伏电站交直流侧差异化配置不同种类的储能电池的根本缺陷，提供一种光伏电站交直流侧混合储能装置及差异化配置方法。

2、本发明采用的技术方案是：一种光伏电站交直流侧混合储能装置及差异化配置方法，包括光伏组串、直流汇流箱、直流侧储能装置、集中逆变升压一体机、交流侧储能装置；所述直流汇流箱用于将多个光伏组串发出的电能汇集至集中逆变升压一体机低压侧，所述直流侧储能装置连接至集中逆变升压一体机低压侧，所述交流侧储能装置经变压器连接至集电线路母线，所述集中逆变升压一体机高压侧连接至集电线路母线，所述集电线路母线连接通过主变压器和送出线路输出。

3、所述光伏电站由若干个光伏方阵组成，每个光伏方阵包含光伏组串、直流汇流箱、集中逆变升压一体机，所述光伏组串由光伏电池串联而成。

4、所述直流侧储能装置包括直流侧控制器和直流侧储能电池，所述直流侧储能控制器用于控制直流侧储能电池能量的存储和释放。

5、所述直流侧储能电池选用锂离子电池或铅酸电池或钠硫电池或液流电池，以储存和释放光伏组串所发电能为主，以一次调频等功能为辅。

6、所述集中逆变升压一体机包括逆变器和箱式变电站，用于将多台直流汇流箱和直流侧储能装置发出的直流电转换成交流电并升压后连接至集电线路母线。

7、所述交流侧储能装置包括交流侧储能控制器和交流侧储能电池，所述交流侧储能控制器用于控制交流侧储能电池中能量的存储和释放。

8、所述交流侧储能电池选用飞轮储能或超级电容，以一次调频等功能为主，以储存和释放光伏组串所发电能为辅。

9、所述集电线路母线汇集的交流电经过主变压器升压后由送出线路送至电网。

10、一种光伏电站交直流侧混合储能装置的差异化配置方法，包括

11、直流侧储能电池容量配置规则为通过直流侧储能装置避免直流侧超配所造成的电能损耗，具体配置如下：

12、直流侧储能电池的功率pdc配置需满足以下公式：

13、

14、其中，p0j为第j台集中逆变升压一体机交流侧功率；rj为第j个光伏方阵设计容配比；ηj为第j个光伏方阵直流侧损耗；n为光伏电站中光伏方阵的个数；

15、选取光伏电站一年中发电效益最好的一天，计算光伏方阵中光伏组串直流侧发电功率pi大于交流侧功率p0这段时间t内的超发电能，则直流侧储能电池容量qdc需满足下列要求：

16、

17、其中，pij为第一个光伏方阵直流侧发电功率；

18、交流侧储能电池配置规则满足至少一半的一次调频容量需求，且与直流侧储能一起满足光伏电站最低储能配置要求。具体配置如下：

19、假设光伏电站所在地储能配置要求为不低于装机规模的m％/tc小时，根据光伏电站总装机规模得到储能最低配置功率pc和容量qc：

20、

21、假设伏电站检测到的系统频率波动为△f，一天内最大波动时长为tf，光伏电站下垂控制器参数为kf，则光伏电站一次调频最大功率为pf和最大容量qf如下所示：

22、

23、得到光伏电站交流侧储能功率pac和容量qac：

24、

25、本发明直流侧储能电池主要选用能量密度高的储能电池，以能量储存和释放为主，以一次调频等功能为辅。直流侧储能装置容量由光伏方阵交流侧功率p0，容配比为r，光伏方阵直流侧损耗η等共同决定。直流侧储能装置配置原则是满足光伏组件超发电能不因逆变器功率限制而损失，且以能量存储为主，仅当交流侧储能装置一次调频能力不足时参与一次调频等功能。

26、交流侧储能电池主要选用功率密度大、循环寿命长的储能电池，以一次调频等功能为主，以能量存储和释放为辅。

27、光伏电站交流侧储能装置容量由系统所需一次调频最大功率pf和最大容量qf，各省市对光伏电站储能配置要求共同决定，其配置原则是至少满足系统所需一次调频容量的50％，且与直流侧储能装置配合后需满足各省市对光伏电站储能配置的最低要求，交流侧储能装置优先参与系统一次调频等需求，仅当直流侧储能装置存储和释放不足时参与能量存储和释放等功能。

28、本发明在光伏电站直流侧和交流侧分别设置不同种类的储能装置，其中直流侧储能装置以能量储存和释放为主、以一次调频等功能为辅，直流侧储能电池一般选用锂离子电池、铅酸电池、钠硫电池、液流电池等电化学储能电池。

29、交流侧储能装置以一次调频等功能为主，以能量存储和释放为辅，交流侧储能电池一般选用飞轮储能或超级电容，充分发挥不同储能装置的优势及储能在交直流侧的不同优势。本发明有效提升光伏电站的发电效益，降低光伏电站的投资成本，提升储能电池的使用寿命。

30、本发明与现有技术相比，能够取得以下具体有益效果：

31、1.本发明将直流侧储能装置分散布置于光伏电站直流侧，降低了储能装置集体失火等风险，提高了光伏电站储能装置的安全可靠性。

32、2.能有效提高光伏电站容配比，如果直流侧配置10％的储能电池，光伏电站容配比可提升10％左右。此外本发明还能减少光伏电站超配所造成的电能损失，提升光伏电站的发电效益约1～3％左右。

33、3.直流侧储能装置与光伏组串共用箱逆变一体机，能提高交流设备及电缆的利用率，节约光伏项目储能配置投资成本，按照每100mw光伏项目配置10％/2h储能计算，本发明相较于传统储能配置方法能节约200万元投资。

34、4.交流侧储能装置采用循环寿命长的储能电池，承担了绝大部分的一次调频等任务，能有效减少直流侧储能装置充放电次数，从而提高直流侧储能电池的寿命。