[发明专利]一种新能源发电结合电池及重力储能的系统及方法

权利要求书

1.一种新能源发电结合电池及重力储能的系统的运行方法，其特征在于，包括以下步骤；

运行方式1：新能源发电系统直接上网、不储能、不放电模式，该模式适用于电网负荷需求偏高、电网发电侧功率等于或略小于需求侧功率，电网能够正常吸纳全部新能源发电量的情况；

在运行方式1下，开关9～开关16、开关20～开关22断开；开关17～开关19接通；太阳能新能源发电模块(4)、风电新能源发电模块(5)及其他新能源发电模块(6)发电电能通过逆变器及升压变压器模块(2)转换为高压交流电直接输送至电网(1)；

运行方式2：新能源发电系统直接上网与直接充电储能并行模式；该模式适用于电网负荷需求量偏低、电网发电侧功率等于或略大于需求侧功率，而新能源发电量较稳定且发电量过大的情况；

在运行方式2下，开关9～开关16断开，开关17～开关22接通；太阳能新能源发电模块(4)、风电新能源发电模块(5)及其他新能源发电模块(6)发电电能一部分通过逆变器及升压变压器模块(2)后转换为高压交流电直接输送至电网，其余部分直接对重力储能模块(7)进行充电；

运行方式3：新能源发电系统直接上网与间接充电储能并行模式；该模式适用于电网负荷需求量适中、电网供需关系基本平衡，而新能源发电量过大的情况；

在运行方式3下，开关9、开关13、开关15、开关16、开关20～开关22断开；开关10～开关12、开关14、开关17～开关19接通；太阳能新能源发电模块(4)、风电新能源发电模块(5)及其他新能源发电模块(6)发电电能一部分通过逆变器及升压变压器模块(2)后转换为高压交流电直接输送至电网，其余部分通过充电至电池储能模块(8)、电池储能模块(8)充电至重力储能模块(7)的方式间接将电能充至重力储能模块(7)中；

运行方式4：新能源发电系统间接充电储能模式；该模式适用于电网负荷需求偏低、电网供需关系基本平衡，而新能源发电量同样偏低且不连续、不稳定的情况；

在运行方式4下，开关9、开关13、开关15、开关16、开关17～开关22断开；开关10～开关12、开关14接通；太阳能新能源发电模块(4)、风电新能源发电模块(5)及其他新能源发电模块(6)发电电能全部通过充电至电池储能模块(8)、电池储能模块(8)充电至重力储能模块(7)的方式间接将电能充至重力储能模块(7)中；

运行方式5：新能源发电系统间接充电储能与电网间接充电储能并行模式；该模式适用于电网负荷需求略偏低且不稳定、电网供需关系基本平衡，而新能源发电量同样偏低且不连续、不稳定的情况；

在运行方式5下，开关13、开关15、开关17～开关22断开；开关9～开关12、开关14及开关16接通；太阳能新能源发电模块(4)、风电新能源发电模块(5)及其他新能源发电模块(6)发电电能全部充电至电池储能模块(8)、电池储能模块(8)一方面根据电网需要将电能通过逆变器及升压变压器模块(2)转换为高压交流电输送至电网(1)，另一方面如果电池储能模块(8)电量富裕，可充电至重力储能模块(7)中，实现边充边发、时充时发的功能；此外，当电网(1)电量出现微富裕的时候，电网(1)将电能充电至电池储能模块(8)，如果电池储能模块(8)电量富裕，可充电至重力储能模块(7)中，实现电网(1)电能的间接充电功能；

运行方式6：新能源发电系统间接充电储能与电网直接充电储能并行模式；该模式适用于电网负荷需求过低而电网发电侧负荷充裕，同时新能源发电量偏低且不连续、不稳定的情况；

在运行方式6下，开关9、开关13、开关16、开关17～开关22断开；开关10～开关12、开关14、开关15接通；太阳能新能源发电模块(4)、风电新能源发电模块(5)及其他新能源发电模块(6)发电电能全部通过充电至电池储能模块(8)、电池储能模块(8)充电至重力储能模块(7)的方式间接将电能充至重力储能模块(7)中；同时，电网(1)将富裕电能直接充电至重力储能模块(7)中；

运行方式7：电网直接充电储能模式；该模式适用于电网负荷需求过低而电网发电侧负荷充裕，而新能源无发电量的情况；

在运行方式7下，开关9～开关14、开关16～开关22断开；开关15接通；太阳能新能源发电模块(4)、风电新能源发电模块(5)及其他新能源发电模块(6)停止工作，电网(1)将富裕电能直接充电至重力储能模块(7)中；

运行方式8：电网间接充电储能及电网负荷调平模式，该模式适用于电网负荷略低且不稳定、电网供需关系基本平衡，而新能源无发电量的情况；

在运行方式8下，开关10～开关13、开关15、开关17～开关22断开；开关9、开关14及开关16接通；太阳能新能源发电模块(4)、风电新能源发电模块(5)及其他新能源发电模块(6)停止工作，电网(1)将富裕电能充电至电池储能模块(8)中，如果电池储能模块(8)电量富裕，可充电至重力储能模块(7)中，实现电网(1)电能的间接充电功能，如果电网负荷由于波动出现不足，电池储能模块(8)将电能通过逆变器及升压变压器模块(2)后转换为高压交流电输送至电网(1)；

运行方式9：新能源发电及储能系统放电并行模式，该模式适用于电网负荷高而电网发电不足的情况；

在运行方式9下，开关10～开关12、开关14～开关16、开关20～开关22断开；开关9、开关13、开关17～开关19接通；太阳能新能源发电模块(4)、风电新能源发电模块(5)及其他新能源发电模块(6)发电电能全部通过逆变器及升压变压器模块(2)后转换为高压交流电直接输送至电网(1)；重力储能模块(7)将储存电能充电至电池储能模块(8)中，电池储能模块(8)将电能通过逆变器及升压变压器模块(2)后转换为高压交流电输送至电网(1)；

运行方式10：储能系统放电模式；该模式适用于电网负荷高而电网发电不足，而新能源无发电量的情况；

在运行方式(10)下，开关10～开关12、开关14～开关22断开；开关9、开关13接通；太阳能新能源发电模块(4)、风电新能源发电模块(5)及其他新能源发电模块(6)停止工作；重力储能模块(7)将储存电能充电至电池储能模块(8)中，电池储能模块(8)将电能通过逆变器及升压变压器模块(2)后转换为高压交流电输送至电网(1)；

新能源发电结合电池及重力储能的系统，包括电网(1)、电池储能模块(8)、太阳能新能源发电模块(4)、风电新能源发电模块(5)和其他新能源发电模块(6)；

所述电网(1)连接至变压器及整流器模块(3)，电能经过连接至变压器及整流器模块(3)的降压、整流后分为两路，其中一路通过电网至重力储能模块充电开关15后连接至重力储能模块(7)可为重力储能模块(7)直接充电；另一路通过电网至电池储能模块充电开关16后连接至电池储能模块(8)为电池储能模块(8)充电；

所述电池储能模块(8)通过电池储能模块至电网放电开关9连接至逆变器及升压变压器模块(2)，电能经过逆变器及升压变压器模块(2)后转换为高压交流电输送至电网(1)；

所述太阳能新能源发电模块(4)通过太阳能新能源发电模块至电网放电开关19连接至逆变器及升压变压器模块(2)，电能经过逆变器及升压变压器模块(2)后转换为高压交流电输送至电网(1)；

所述风电新能源发电模块(5)通过风电新能源发电模块至电网放电开关18连接至逆变器及升压变压器模块(2)，电能经过逆变器及升压变压器模块(2)后转换为高压交流电输送至电网(1)；

所述其他新能源发电模块(6)通过其他新能源发电模块至电网放电开关17连接至逆变器及升压变压器模块(2)，电能经过逆变器及升压变压器模块(2)后转换为高压交流电输送至电网(1)；

所述太阳能新能源发电模块(4)通过太阳能新能源发电模块至电池储能模块充电开关10连接至电池储能模块(8)为电池储能模块(8)充电；

所述风电新能源发电模块(5)通过风电新能源发电模块至电池储能模块充电开关11连接至电池储能模块(8)为电池储能模块(8)充电；

所述其他新能源发电模块(6)通过其他新能源发电模块至电池储能模块充电开关12连接至电池储能模块(8)为电池储能模块(8)充电；

所述电池储能模块(8)通过电池储能模块至重力储能模块充电开关14连接至重力储能模块(7)为重力储能模块(7)充电；

所述重力储能模块(7)通过重力储能模块至电池储能模块充电开关13连接至电池储能模块(8)为电池储能模块(8)充电；

所述太阳能新能源发电模块(4)通过太阳能新能源发电模块至重力储能模块直接充电开关20连接至重力储能模块(7)直接为重力储能模块(7)充电；

所述风电新能源发电模块(5)通过风电新能源发电模块至重力储能模块直接充电开关21连接至重力储能模块(7)直接为重力储能模块(7)充电；

所述其他新能源发电模块(6)通过其他新能源发电模块至重力储能模块直接充电开关22连接至重力储能模块(7)直接为重力储能模块(7)充电。

2.根据权利要求1所述的一种新能源发电结合电池及重力储能的系统的运行方法，其特征在于，所述电池储能模块(8)设计储能容量取值范围为重力储能模块(7)储能容量的0.5％～100％。