一種可并網(wǎng)運(yùn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】一種可并網(wǎng)運(yùn)行光伏發(fā)電系統(tǒng) 所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉一種可并網(wǎng)運(yùn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 微電網(wǎng)（Micro-Grid)也譯為微網(wǎng)，是一種新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是一組微電源、負(fù)荷、儲 能系統(tǒng)和控制裝置構(gòu)成的系統(tǒng)單元，能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，既可以與 外部電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以孤立運(yùn)行。
[0003]隨著光伏發(fā)電技術(shù)的不斷改善和并網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，光伏發(fā)電正逐步擺脫依靠政 府補(bǔ)貼和示范工程模式向商業(yè)化發(fā)展。同時(shí)由于新能源發(fā)電對電網(wǎng)的滲透率的不斷增加， 其對電網(wǎng)的影響越來越不可忽略，電網(wǎng)的維護(hù)成本也越來越大，因此其應(yīng)積極參與電網(wǎng)協(xié) 調(diào)建設(shè)和調(diào)度運(yùn)行，對電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)有力支持和補(bǔ)充。功率的波動性程度直接影響電網(wǎng)原有的 潮流分布，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的滲透率處于較高水平時(shí)，波動性和隨機(jī)性會給電網(wǎng)的 原有運(yùn)行方式帶來巨大的沖擊。為了減少這種沖擊，可以光伏電站聯(lián)合發(fā)電的系統(tǒng)中配置 大規(guī)模儲能系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行。
[0004] 在智能電網(wǎng)和微網(wǎng)等大型儲能系統(tǒng)和分布式儲能系統(tǒng)應(yīng)用中，常采用一種直流總 線的連接方式，該連接方式是儲能電池模塊通過一種雙向逆變器接入直流總線，需要接收 能量的時(shí)候，電網(wǎng)通過逆變器向儲能電池充電；需要向電網(wǎng)送電的時(shí)候，儲能電池通過雙向 逆變器電網(wǎng)輸電。
[0005] 儲能技術(shù)對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)有重要作用，可克服由于外部環(huán)境的變化， 對輸出光伏陣列輸出功率大小和電能的質(zhì)量影響。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明提供一種可并網(wǎng)運(yùn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)，該光伏發(fā)電系統(tǒng)可預(yù)測光伏發(fā)電設(shè)備 的發(fā)電功率，可預(yù)測和追蹤光伏發(fā)電系統(tǒng)和大電網(wǎng)連接點(diǎn)電流，實(shí)時(shí)檢測的蓄電池模塊電 池容量，能制定和實(shí)施最適宜的控制策略，保障微電網(wǎng)在并網(wǎng)時(shí)按照大電網(wǎng)的需求平穩(wěn)提 供功率輸出，并提升儲能系統(tǒng)的安全性和使用壽命。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種可并網(wǎng)運(yùn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)，該光伏發(fā)電系統(tǒng) 包括：光伏發(fā)電設(shè)備、儲能系統(tǒng)、用于將光伏發(fā)電系統(tǒng)與大電網(wǎng)連接的并網(wǎng)逆變器、直流母 線、用于連接風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、光伏發(fā)電設(shè)備和直流母線的DC/DC變換器、系統(tǒng)內(nèi)負(fù)載和監(jiān)控 裝置；
[0008] 該儲能系統(tǒng)包括蓄電池模塊、與上述直流母線連接的雙向DC/DC變換器；
[0009] 該監(jiān)控裝置包括：
[0010] 光伏發(fā)電設(shè)備監(jiān)控模塊，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控光伏發(fā)電設(shè)備，并對光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電 功率進(jìn)行預(yù)測；
[0011] 儲能系統(tǒng)監(jiān)控模塊，可實(shí)時(shí)監(jiān)控蓄電池模塊的S0C和DC/DC雙向變換器；
[0012] 大電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)模塊，用于實(shí)時(shí)從大電網(wǎng)調(diào)控中心獲知大電網(wǎng)的運(yùn)行情況以及相關(guān)調(diào) 度信息；
[0013] 并網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控模塊，用于控制光伏發(fā)電系統(tǒng)連接或隔離大電網(wǎng)，包括AD采集模塊 和逆變控制器；
[0014]負(fù)載監(jiān)控模塊，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控光伏發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的負(fù)載；
[0015]中控模塊，用于確定光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行策略，并向上述監(jiān)控裝置中的各模塊發(fā) 出指令，以執(zhí)行該運(yùn)行策略；
[0016]總線模塊，用于該監(jiān)控裝置的各個(gè)模塊的通信聯(lián)絡(luò)。
[0017] 優(yōu)選的，AD采集模塊的輸入端設(shè)置于光伏并網(wǎng)逆變器的輸出端，所述逆變控制器 連接至所述并網(wǎng)逆變器的控制端。
[0018] 優(yōu)選的，所述控制器用于在光伏并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)運(yùn)行前設(shè)置電抗模型值L0,所述 AD采集模塊用于在所述光伏并網(wǎng)逆變器運(yùn)行后，采集所述光伏并網(wǎng)逆變器在n時(shí)刻和n+1 時(shí)刻輸出的并網(wǎng)電流值k(n)和ijn+l)，其中，（n，n+l)對應(yīng)開關(guān)周期T p"i()d、所述光伏并網(wǎng) 逆變器在n時(shí)刻輸出的電抗電壓值Ujn)、所述光伏并網(wǎng)逆變器在n+1時(shí)刻輸出的電抗電壓 值隊(duì)(n+1)和所述光伏并網(wǎng)逆變器在n+2時(shí)刻輸出的并網(wǎng)電流值i>+2)，其中，（n+1，n+2) 對應(yīng)開關(guān)周期T pOTi()d，并對所述并聯(lián)電流值和電抗電壓值進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的對應(yīng)數(shù) 字信號發(fā)送至控制器。
[0019] 所述中控模塊將接收到的來自AD采集模塊的數(shù)字信號的所述并網(wǎng)電流值ijn)、 i>+l)、開關(guān)周期T p_d和n時(shí)刻輸出的電抗電壓值Mn)代入下式（1)，以得到關(guān)于并網(wǎng) 電抗值L和等效串聯(lián)電阻R的第一關(guān)系式，
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種可并網(wǎng)運(yùn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)，該光伏發(fā)電系統(tǒng)包括：光伏發(fā)電設(shè)備、儲能系統(tǒng)、用 于將光伏發(fā)電系統(tǒng)與大電網(wǎng)連接的并網(wǎng)逆變器、直流母線、用于連接風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、光伏發(fā) 電設(shè)備和直流母線的DC/DC變換器、系統(tǒng)內(nèi)負(fù)載和監(jiān)控裝置； 該儲能系統(tǒng)包括蓄電池模塊、與上述直流母線連接的雙向DC/DC變換器； 該監(jiān)控裝置包括： 光伏發(fā)電設(shè)備監(jiān)控模塊，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控光伏發(fā)電設(shè)備，并對光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率 進(jìn)行預(yù)測； 儲能系統(tǒng)監(jiān)控模塊，可實(shí)時(shí)監(jiān)控蓄電池模塊的SOC和DC/DC雙向變換器； 大電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)模塊，用于實(shí)時(shí)從大電網(wǎng)調(diào)控中心獲知大電網(wǎng)的運(yùn)行情況以及相關(guān)調(diào)度信 息； 并網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控模塊，用于控制光伏發(fā)電系統(tǒng)連接或隔離大電網(wǎng)，包括AD采集模塊和逆 變控制器； 負(fù)載監(jiān)控模塊，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控光伏發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的負(fù)載； 中控模塊，用于確定光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行策略，并向上述監(jiān)控裝置中的各模塊發(fā)出指 令，以執(zhí)行該運(yùn)行策略； 總線模塊，用于該監(jiān)控裝置的各個(gè)模塊的通信聯(lián)絡(luò)。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述AD采集模塊的輸入端設(shè)置于光伏并網(wǎng) 逆變器的輸出端，所述逆變控制器連接至所述并網(wǎng)逆變器的控制端。
3. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器用于在光伏并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)運(yùn) 行前設(shè)置電抗模型值LO，所述AD采集模塊用于在所述光伏并網(wǎng)逆變器運(yùn)行后，采集所述光 伏并網(wǎng)逆變器在η時(shí)刻和n+1時(shí)刻輸出的并網(wǎng)電流值ijn)和ijn+l)，其中，（n，n+1)對 應(yīng)開關(guān)周期T pwiml、所述光伏并網(wǎng)逆變器在η時(shí)刻輸出的電抗電壓值UJn)、所述光伏并網(wǎng)逆 變器在η+1時(shí)刻輸出的電抗電壓值隊(duì)(11+1)和所述光伏并網(wǎng)逆變器在η+2時(shí)刻輸出的并網(wǎng) 電流值iJn+2)，其中，（η+1，η+2)對應(yīng)開關(guān)周期T pOTiml，并對所述并聯(lián)電流值和電抗電壓值 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的對應(yīng)數(shù)字信號發(fā)送至控制器。
4. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述中控模塊將接收到的來自AD采集模塊 的數(shù)字信號的所述并網(wǎng)電流值k(n)、ijn+l)、開關(guān)周期T pwitjd和η時(shí)刻輸出的電抗電壓值 UJn)代入下式（1)，以得到關(guān)于并網(wǎng)電抗值L和等效串聯(lián)電阻R的第一關(guān)系式，
所述中控模塊將接收到的來自AD采集模塊的數(shù)字信號的并網(wǎng)電流值ijn+l)、 iJn+2)、開關(guān)周期Tp"im^Pn+2時(shí)刻輸出的電抗電壓值Mn+1)代入下式（2)，以得到關(guān)于 并網(wǎng)電抗值L和等效串聯(lián)電阻R的第二關(guān)系式，
所述中控模塊根據(jù)所述第一關(guān)系式和第二關(guān)系式計(jì)算并網(wǎng)電抗值L和等效串聯(lián)電阻 R，判斷所述并網(wǎng)電抗值L等于所述電抗模型值L0,如果否，則所述AD采集模塊和所述控制 器重復(fù)上述動作，直至所述并網(wǎng)電抗值L等于所述電抗模型值LO。
5. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，光伏發(fā)電設(shè)備監(jiān)控模塊至少包括光伏發(fā)電 設(shè)備電壓、電流檢測設(shè)備、光強(qiáng)及溫度檢測設(shè)備。
6. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏發(fā)電設(shè)備監(jiān)控模塊實(shí)時(shí)獲取光伏 發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并存儲數(shù)據(jù)。
7. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，儲能系統(tǒng)監(jiān)控模塊至少包括蓄電池端電壓、 電流、SOC獲取設(shè)備以及溫度檢測設(shè)備。
8. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述SOC獲取設(shè)備包括：第一獲取模塊，用 于獲取電池的工作狀態(tài)；第一確定模塊，用于根據(jù)電池的工作狀態(tài)確定用于估算電池荷電 狀態(tài)的估算方法；計(jì)算模塊，用于按照估算方法計(jì)算電池處于不同的工作狀態(tài)下的電池荷 電狀態(tài)值。
9. 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，第一確定模塊包括：第一確定子模塊，用于 在獲取到的工作狀態(tài)為靜止?fàn)顟B(tài)的情況下，確定估算方法為第一估算方法，其中，第一估算 方法包括開路電壓法；第二確定子模塊，用于在獲取到的工作狀態(tài)為恢復(fù)狀態(tài)的情況下，確 定估算方法為第二估算方法；第三確定子模塊，用于在獲取到的工作狀態(tài)為充放電狀態(tài)的 情況下，確定估算方法為第二估算方法，其中，第二估算方法包括卡爾曼濾波法。
10. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，蓄電池模塊采用鋰電池作為電能存儲的基 礎(chǔ)單元。
11. 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄電池模塊，包括η個(gè)電池組，所述雙 向DC/DC變換器具有η個(gè)DC/DC變流器，η大于等于3,每個(gè)電池組均由一個(gè)DC/DC變流器 控制器充放電，該η個(gè)DC/DC變流器均由儲能系統(tǒng)監(jiān)控模塊控制。
【專利摘要】一種可并網(wǎng)運(yùn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)10，該光伏發(fā)電系統(tǒng)10包括：光伏發(fā)電設(shè)備12、儲能系統(tǒng)13、用于將光伏發(fā)電系統(tǒng)10與大電網(wǎng)20連接和隔離的逆變器15、直流母線、用于連接光伏發(fā)電設(shè)備12和直流母線的DC/DC模塊15、負(fù)載16以及監(jiān)控裝置11。本發(fā)明的光伏發(fā)電系統(tǒng)可預(yù)測光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率，可預(yù)測和追蹤光伏發(fā)電系統(tǒng)和大電網(wǎng)連接點(diǎn)電流，實(shí)時(shí)檢測的蓄電池模塊電池容量，能制定和實(shí)施最適宜的控制策略，保障微電網(wǎng)在并網(wǎng)時(shí)按照大電網(wǎng)的需求平穩(wěn)提供功率輸出，并提升儲能系統(tǒng)的安全性和使用壽命。
【IPC分類】H02J3-38
【公開號】CN104682440
【申請?zhí)枴緾N201510122536
【發(fā)明人】肖會
【申請人】成都鼎智匯科技有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年3月19日