[发明专利]一种光储一体化发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种光储一体化发电系统，尤其是光储微电网、可控型光储一体化发电系统。

背景技术

世界常规能源供应短缺危机日益严重，化石能源的大量开发利用已成为造成自然环境污染和人类生存环境恶化的主要原因之一，寻找新兴能源已成为世界热点问题。各种新能源中，太阳能光伏发电具有无污染、可持续、总量大、分布广、应用形式多样等优点，受到世界各国的高度重视。随着光伏发电接入电网的比例不断提高，光伏发电的间隙性与不可确定性给电量系统的稳定性带来了很多问题，而光储一体化发电系统可通过能量存储和优化配置实现本地能源生产与用能负荷的基本平衡，增强光伏发电系统的友好性。

对于光伏并网系统，通过配置一定容量的储能系统组成可控型光储一体化发电系统，使光伏发电具有与传统发电系统一样的特性，具备可调度能力，减少对大电网的并网冲击，解决大规模可再生能源间歇性、波动性、不确定性及电力电子接口给电网带来的问题，提高可再生能源的置信度与在用户侧的安全消纳。

对于微电网系统，本着因地制宜，科学设计的原则，组建光储微电网，可根据需要与公共电网灵活互动且相对独立运行。由光储一体化发电系统形成的微电网项目可依托已有配电网建设，也可以结合新建的独立电网建设；可以是单个光储微电网，也可以是某一区域内多个光储微电网构成的为电网群。

近几年来，在能源与环境问题的趋势下，光伏发电在我国得到了飞速的发展，但相应的问题也越来越明显，导致弃光限电问题严重。光储一体化发电系统可看成光伏并网系统的升级版，通过能量管理系统将太阳能的自由利用和常规能源的高效利用结合起来，促进太阳能的高比例且更为有效的利用。对于高比例光伏发电系统的稳定性及光储微电网系统的研究正成为学术界的探讨热点，但还停留在研究与示范阶段。

国家电网在河北省张北县建立了风光储输示范系统，旨在通过集中储能系统来解决大规模光伏或风电并网问题，但效果与作用并不明显，仍然没有解决张北大规模可再生能源的并网难题。中国专利CN103337886A提出了一种工业园区风光储微电网系统，主要阐述了系统的组成与架构，其架构主要是基于纯交流母线的拓扑，并且没有提出系统具体的配置原则、控制策略、工作模式与流程，很难实现系统的可复制性与规模化推广。

发明内容

针对目前光伏发电规模化利用存在的问题，本发明提出了一种交流母线与直流母线混合的光储一体化发电系统。本发明设计合理、发电系统效率高、可模块化即插即用、便于规模化推广。

本发明的技术方案如下：

一种光储一体化发电系统，包括：光伏阵列、DC/DC变流器、储能装置、DC/AC变流器，以及能量管理系统。

光伏阵列作为能量输入接口，用于将太阳能转换为电能。DC/DC变流器的输入端与光伏阵列相连接，DC/DC变流器的输出端通过储能装置与DC/AC变流器的输入端相连，储能装置的输出端与DC/AC变流器的输入端连接，DC/AC变流器与公共连接点连接。DC/AC变流器负责最大限度地捕获光伏阵列的电能同时，执行对储能装置的充电管理。储能装置对本发明光储一体化发电系统的电能进行存储，从而实现能量输入输出的解耦；DC/AC变流器接受DC/DC变流器和储能装置两部分的电能，并将电能输出至公共联接点，该公共联接点是光储一体化发电系统的交流输出端，通过该唯一的端口与外部公共大电网进行联接。能量管理系统通过通讯网络实现对所述光伏阵列、DC/DC变流器、储能装置、DC/AC变流器的数据交互，制定本发明光储一体化发电系统的最优运行及调度策略，实现对该光储一体化发电系统的运行管理。

所述储能装置可以是锂离子电池、铅酸/碳、液流等各种储能形式，储能装置所允许的最低电压取决于其后级DC/AC变流器逆变输出电压值。光储一体化发电系统可适用于并网与微电网两种应用形式，但在两种应用场合下储能装置的作用及其容量配置原则均不同，分别说明如下。