[发明专利]能量生成系统中的多个逆变器电力控制系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年8月14日提交的美国临时申请No.62/205,452；以及于2016年5月20日提交的美国专利申请No.15/161,104的优先权，这些申请通过引用整体上并入本文，用于所有目的。

背景技术

降低成本、州和联邦税收优惠以及对温室气体(例如，二氧化碳排放)与气候变化之间的相关性的增加的认识已经增加了光伏(PV)或“太阳能”能源生成系统对消费者、企业和公用事业公司的普及。常规的太阳能能量生成系统包括在一个或多个串上连接在一起的PV模块的阵列、用于组合这一个或多个串的直流(DC)输出的组合器、用于将从串输出的组合DC转换成交流(AC)的一个或多个串逆变器，以及到AC电网电力的物理接口(通常在电表的负载侧，在电表和客户的主电气面板之间)。可替代地，微型逆变器可以与每个面板或N个面板(N≤4)一起使用，从而不需要串逆变器。常规的太阳能能量生成系统将多余的AC电力提供回AC电网，从而为客户带来成本效益。

常规的太阳能能量生成系统已被改进，以包括现场能量存储装置。在常规的太阳能能量生成系统中包括能量存储装置改进了这种系统的功能性和通用性。例如，在电网不可用时(诸如当发生停电时)，包括现场能量存储装置提供潜在的电力源。此外，它允许客户存储在白天当太阳能电池阵生成最多电力的时候生成的能量，然后在太阳落山之后消耗所生成的电力，由此减少客户的高峰需求。分布式存储甚至有可能通过允许其客户在电网需要附加电力时向电网供回电力而使传统公用事业公司受益，诸如满足在电网中正在使用主动加热或制冷时的正午负载。本地化的能量存储可以帮助公用事业公司通过供给电力以增强需求响应、削减需求高峰并将负载转移到低需求时间来稳定电网。实际上，在半夜供应高并且需求低的时候，存储甚至可以从电网而不是PV系统取得电力。此外，通过使客户能够现场存储能量，有可能当电网不可用时(例如，停电期间)对于供给备用负载的能量向客户收费。管理这种能量生成系统的操作会非常复杂。电力可以在能量生成系统中的若干部件之间流动，并且能量生成系统的成功运行依赖于不存在冲突的电力流。考虑到具有现场能量存储的太阳能能量生成系统的益处，期望在这种系统中对电力流的管理进行改进。

发明内容

实施例描述了增加具有现场能量存储的太阳能能量生成系统的功能性和通用性的太阳能能量生成系统。在一些实施例中，能量生成系统可以具有包含多于一个逆变器电力控制系统(PCS)的电力控制系统。逆变器PCS不仅可以控制电力在DC源(例如，PV阵列和能量存储设备)与AC电网和/或备用负载之间的传送，而且还控制电力在每个逆变器PCS之间的传送。逆变器PCS中的一个可以被配置为管理其它逆变器PCS的操作。

在其它实施例中，能量生成系统可以具有包含多个能量存储设备的能量存储系统。逆变器PCS可以将能量存储到能量存储系统内的多个能量存储设备中并从其中提取能量。能量存储系统可以被配置为直接从逆变器PCS接收用于操作能量生成系统的命令。能量存储设备中的一个可以被配置为管理能量存储系统内的其它能量存储设备的操作。应当认识到的是，根据本文公开的能量存储系统不包括逆变器PCS，但是可以包括一个或多个能量存储设备以及一个或多个其它部件。

在还有其它实施例中，能量生成系统可以具有向AC电网的不同相提供电力的若干电力子系统。每个电力子系统可以包括能量生成设备、逆变器PCS以及向AC电网或备用负载提供电力的能量存储设备，其中AC电网或备用负载两者均在AC电力的每个相中操作。电力子系统的逆变器PCS中的一个可以被配置为管理能量生成系统的其它电力子系统中的其它逆变器PCS的操作。

在实施例中，电力控制系统包括第一逆变器电力控制系统和与第一逆变器电力控制系统在并联配置中耦合的第二逆变器电力控制系统。第一逆变器电力控制系统和第二逆变器电力控制系统各自可以包括被配置为接收直流(DC)电力的输入端；被配置为接收DC电力输入的DC到交流(AC)逆变器级；耦合到DC/AC逆变器级的输出端的防孤岛继电器(anti-islanding relay)；以及耦合到防孤岛继电器的过渡继电器。过渡继电器可以被配置为在一个或多个现场备用负载与AC电网之间路由逆变器电力控制系统的输出。第一逆变器电力控制系统可以被指定为主设备，其被配置为控制被指定为从设备的第二逆变器电力控制系统的操作。