[发明专利]一种光储充电站的能量协调控制方法

说明书

本发明涉及本发明所提供的一种光储充电站能量协调控制方法，涉及的光储充电站包括：光伏发电系统、储能电池系统、交流配电网系统、直流总线、直流充电桩、以及能量协调控制系统。本发明的有益效果是：在本发明中，通过设计的储能电池模式切换控制策略，解决了传统控制策略下储能电池能量迅速耗尽的问题，仿真结果表明储能电池保持在中间SOC区域附近波动，并有效减少了储能电池模式的频繁切换，在放电模式下能够有效减轻电网的负荷，以及降低了储能电池的放电深度。

技术领域

本发明涉及电动汽车充电站能量协调控制技术领域，特别是一种光伏储能式充电站的能量协调控制系统。

背景技术

能源危机和环境污染是当前社会发展所面临的重要问题，电动汽车、可再生能源发电以及储能技术具有节能环保特性，是未来智能电网系统的重要组成部分，其受到了来自工业界和学术界的共同关注和大力研究。不同于普通用电设备，电动汽车充电具有容量高、充电功率大的特点，因此，大规模电动汽车集中充电将会对当前配电系统造成较大的电力负荷，危及电网的运行安全。

光伏发电清洁无污染而且布置方便，通过建设光伏、储能、电网于一体的新型充电站，充分利用光伏发电从而能够减轻电动汽车充电对电网的能量需求。但是另一方面，该新型充电站中包含了多种不同能源系统，即光伏、储能、电网，复杂的系统结构也使得充电站的能量协调控制变得复杂与困难。另一方面，通常储能电池成本高昂而且储能电池容量有限，当电动汽车充电需求大时，储能电池的能量面临快速消耗殆尽的问题，造成储能电池无法参与之后减轻电网负荷的辅助作用。因此，对于这种光储式充电站亟需一种能量管理有效解决方案对电动汽车充电负荷、光伏发电系统、储能和电网系统进行协调控制，克服上述存在的难题。

发明内容

为了克服上述有关光储式充电站多能源系统的协调控制难题，本发明的主要目的在于提供一种有效的应用于光储式充电站的能量协调控制方法，满足协调电动汽车充电负荷、光伏发电、储能电池、电网之间的能量分配要求，保障储能电池持续工作，减轻电网的负荷。

本发明所提供的一种光储充电站能量协调控制方法，涉及的光储充电站包括：光伏发电系统、储能电池系统、交流配电网系统、直流总线、直流充电桩、以及能量协调控制系统。充电站的系统结构如图1所示。

光伏发电系统可以方便地布置在充电站的停车棚顶部，光伏发电系统利用太阳能转换为直流电通过直流变换器接入充电站供电，为了最大化利用光伏发电能量，光伏发电系统一般工作在最大功率点跟踪(MPPT)模式。

储能电池系统以集装箱的形式布置在充电站周围区域。储能电池与充电站之间通过双向直流变换器连接既可以充电也可以放电。当光伏发电量大于电动汽车充电需求时，多余的能量将存储在储能电池中；当光伏功率小于电动汽车充电需求时，储能电池系统将放电以满足电动汽车的充电需求。

交流配电网系统与充电站之间通过AC/DC变换器连接，使充电站并入配电网。当充电站并网正常运行时，AC/DC变换器起到稳定直流母线电压的作用，当充电站内有剩余功率时，剩余功率可以通过变换器送入配电网，反之，当充电站供电功率不满足电动汽车充电需求时，交流配电网通过变换器为充电站提供功率，保证充电站内部始终功率平衡。

电动汽车通过直流充电桩与充电站连接，电动汽车的充电负荷具有充电功率大，充电随机性强，充电时间长，充电功率不一致，动态波动强等特点。

通过优先利用可再生能源发电和储能电池系统，可以实现可再生能源发电的就地消纳和降低电网侧的负荷。但是随着储能电池能量的逐渐降低，尤其是当充电需求较大的情形下，储能电池可能出现能量被迅速消耗殆尽的情形，此后，充电站内只剩下光伏发电系统和交流配电网为充电站工作，甚至只有交流配电网工作，这种情形势必增加了交流配电网的负荷，不利于电网的运行安全。因此，有必要设计有效的能量协调控制方法发挥储能灵活充放电的特性，减轻电网的负荷。