一种光储一体化并网发电系统

本技术涉及电气工程，特别涉及一种光储一体化并网发电系统。

背景技术：

1、近年来随着能源消耗和环境治理两方面的压力不断增加，能源需求结构正在慢慢发生变化，化石燃料所占比重逐渐下降，取而代之的是光伏、风电等可再生新能源。考虑到光伏发电具有一定的随机性和不稳定性，通常会配以适当的储能进行能量缓冲，储能和光伏各用一套dc变换器与并网逆变器直流侧相连，实现光伏、储能、电网之间的能量交互。但显然，光伏和储能各设一套dc变换器不仅成本较高，且系统结构不够紧凑、不利于系统集成和统一控制。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是解决现有光储并网系统存在的dc变换器多且结构和控制相互独立，不利于系统集成的问题，实现光储一体化运行与控制，使得系统结构更为紧凑，控制更加灵活，成本更加低廉，运行更为高效。

2、本实用新型的技术方案为一种光储一体化并网发电系统，其特征在于所述的光储一体化并网发电系统包含光伏发电组件、储能电池、光储一体化变流器、中间直流环节、三相并网变流器、三相电网。

3、光伏发电组件和储能电池与光储一体化变流器相连，光储一体化变流器与中间直流环节相连，中间直流环节再通过三相并网变流器与三相电网相连。

4、所述的一种光储一体化变流系统，其特征在于：所述的光储一体化变流器包含一条由第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3串联构成的一条三开关桥臂，第一开关s1集电极与中间直流环节p点相连，第一开关s1发射极与第二开关s2集电极相连，连接点为m1，第二开关s2发射极与第三开关s3集电极相连，连接点为m2，第三开关s3发射极与中间直流环节n点相连。

5、所述的光储一体化变流系统中，m1点与第一电感l1一端相连，第一电感l1另一端与限流电阻r1和旁路开关sw1的并联支路一端相连，限流电阻r1和旁路开关sw1并联支路另一端与光伏组件pv正极相连，光伏组件pv负极与中间直流环节的n端相连。

6、所述的光储一体化变流系统中，m2点与第二电感l2一端相连，第二电感l2另一端与限流电阻r2和旁路开关sw2的并联支路一端相连，限流电阻r2和旁路开关sw2并联支路另一端与储能电池esb正极相连，储能电池esb负极与中间直流环节的n端相连。

7、所述的三相并网变流器为一个三相全桥逆变电路，其中包括第四开关s4、第五开关s5、第六开关s6、第七开关s7、第八开关s8，第九开关s9、第三电感l3、第四电感l4、第五电感l5。

8、所述的光储一体化变流器和三相并网变流器中，第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3、第四开关s4、第五开关s5、第六开关s6、第七开关s7、第八开关s8、第九开关s9共九个开关均并联有反向续流二极管。

9、所述光储一体化并网发电系统具有三种子系统型态，子系统1型态为光伏发电组件与电网能量交互系统，子系统2型态为储能电池和电网双向能量交互系统，具有储能电池经过三相并网变流器向电网送电和电网向储能电池充电2种工作模式。子系统3型态为光伏发电组件、储能电池、电网三者能量交互系统，具有光伏发电组件向储能电池、电网送电和光伏发电组件与储能电池一同向电网送电2种工作模式。

10、所述光储一体化并网发电系统将光伏发电组件与储能电池统一接入光储一体化变流器中，光储一体化变流器内部可以直接实现光伏发电组件向储能电池充电。

11、所述光储一体化并网发电系统，在光伏发电电能小于外部需求时，如光照强度弱或电网负荷大、储能电池电量不足时，系统工作于子系统1型态，光伏发电全部对外输出。

12、所述光储一体化并网发电系统，储能电池与电网之间可以通过三相并网变流器实现能量的双向流通，此时系统工作在子系统2型态。子系统2型态工作模式1是在夜晚无光照情况下，储能电池通过三相并网变流器向电网送电，缓解夜晚用电高峰压力。子系统2型态工作模式2是当电网负荷较小时，电网向储能电池充电。

13、所述光储一体化并网发电系统，在光伏发电电能大于外部需求时，系统工作于子系统3型态。当电网负荷较小且储能电池电量不足时，子系统3型态运行于工作模式1，光伏发电组件既向储能电池充电也向电网送电。在电网负荷大且储能电池电量充足时，子系统3型态运行于工作模式2，光伏发电组件与储能电池一起向电网送电。

14、所述光储一体化并网发电系统通过一条三开关桥臂，配合并网变流器实现光伏、储能、电网间的多子系统、多工作模式运行，较传统通过boost变换器、dc/dc双向变流器、并网变换器实现光伏、储能和电网之间的能量交互系统，结构更为简单紧凑、控制更为灵活方便，具有低成本、高效率的优势和特点。

技术特征：

1.一种光储一体化并网发电系统，其特征在于包括：光伏发电组件、储能电池、光储一体化变流器、中间直流环节、三相并网变流器、三相电网；

2.根据权利要求1所述的一种光储一体化并网发电系统，其特征是光储一体化变流器包含一条由第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3串联构成的一条三开关桥臂，第一开关s1集电极与中间直流环节p点相连，第一开关s1发射极与第二开关s2集电极相连，连接点为m1，第二开关s2发射极与第三开关s3集电极相连，连接点为m2，第三开关s3发射极与中间直流环节n点相连。

3.根据权利要求1所述的一种光储一体化并网发电系统，其特征是m1点与第一电感l1一端相连，第一电感l1另一端与限流电阻r1和旁路开关sw1的并联支路一端相连，限流电阻r1和旁路开关sw1并联支路另一端与光伏发电组件pv正极相连，光伏发电组件pv负极与中间直流环节的n端相连。

4.根据权利要求1所述的一种光储一体化并网发电系统，其特征是m2点与第二电感l2一端相连，第二电感l2另一端与限流电阻r2和旁路开关sw2的并联支路一端相连，限流电阻r2和旁路开关sw2并联支路另一端与储能电池esb正极相连，储能电池esb负极与中间直流环节的n端相连。

5.根据权利要求1所述的一种光储一体化并网发电系统，其特征是三相并网变流器为一个三相全桥逆变电路，其中包括第四开关s4、第五开关s5、第六开关s6、第七开关s7、第八开关s8，第九开关s9、第三电感l3、第四电感l4、第五电感l5。

6.根据权利要求1所述的一种光储一体化并网发电系统，其特征是光储一体化变流器和三相并网变流器中，第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3、第四开关s4、第五开关s5、第六开关s6、第七开关s7、第八开关s8，第九开关s9共九个开关均并联有反向续流二极管。

技术总结
本技术公开了一种光储一体化并网发电系统，包含光伏发电组件、储能电池、光储一体化变流器、中间直流环节、三相并网变流器、三相电网。光伏发电组件和储能电池与光储一体化变流器相连，光储一体化变流器与中间直流环节相连，中间直流环节再通过三相并网变流器与三相电网相连。在光储一体化变流器中，三个电力电子开关串联构成一条三开关桥臂，光伏正极与三开关桥臂中的M<subgt;1</subgt;点相连，储能电池正极与三开关桥臂中的M<subgt;2</subgt;点相连，光伏、储能负极均与中间直流环节的N端相连。本技术可通过三开关桥臂实现光伏降压向电池充电、光伏升压经三相并网变流器向电网送电、电网与储能双向功率传输，具有结构紧凑、运行高效、使用灵活方便的特点。

技术研发人员：谢斌,莫芷伟,何文均,宋琼
受保护的技术使用者：湖南科技大学
技术研发日：20230426
技术公布日：2024/1/15