[发明专利]一种能量枢纽的综合能源系统

说明书

本发明涉及一种能量枢纽的综合能源系统，包括发电单元、储能电池组和控制单元，所述发电单元的出口处配置储能电池组，所述发电单元通过馈线连接至母线，所述控制单元对储能电池组的工作状态进行切换和调节，保护储能电池组过冲与过放，同时对发电单元进行功率跟踪，所述控制单元的控制器采用储能平滑控制策略，在低通滤波平滑控制策略的基础上，对储能电池组的荷电状态实行可变时间常数的控制，并引入模糊控制；本发明提供的综合能源系统，形成风光互补发电系统，采用储能平滑控制策略，以使储能电池组平抑风电和太阳能发电输出功率的波动，兼顾储能电池组的使用寿命。

技术领域

本发明属于多能源系统技术领域，具体涉及一种能量枢纽的综合能源系统。

背景技术

传统的大电网主要采用集中式发电和远距离输电的供电模式，在发生电网事故时会使影响范围扩大，难以满足用户对电能越来越高的安全性和可靠性要求，在能源危机，环境问题与电力需求的共同压力下，新能源发电成为了解决这些矛盾的重要方法，将分布式电源组成一个微网系统进行联合发电与控制，能够有效的解决分布式电源分散、随机变动等特点，并能提高分布式发电的效益。微网是由分布式电源、能量转换装置、负荷及保护装置、监控系统等组成的小型发配电系统，由于微网应用逐渐增多，安装容量不断增大，其控制策略的研究成了非常关键的环节。

由于风光能源的不确定性，导致风力发电系统与光伏发电系统无法稳定供电，这使得储能电池组很难通过有规律的吸收和释放能量来平滑间歇性电源输出功率的波动。因此，储能电池组需要制定合理的平滑控制策略才能在有限的容量范围内最大限度地平抑风电和太阳能发电输出功率的波动，同时兼顾储能电池组的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术中所提出的问题，而提供一种能量枢纽的综合能源系统，将风、光资源的发电量汇聚在一起再统一供给负载，形成风光互补发电系统，采用储能平滑控制策略，以使储能电池组平抑风电和太阳能发电输出功率的波动，兼顾储能电池组的使用寿命。

本发明的目的是这样实现的：

一种能量枢纽的综合能源系统，包括发电单元、储能电池组和控制单元，所述发电单元的出口处配置储能电池组，所述发电单元通过馈线连接至母线，所述发电单元包括由光伏阵列和风力发电机组组成的风-电、光-电互补供电系统，所述控制单元对储能电池组的工作状态进行切换和调节，保护储能电池组过冲与过放，同时对发电单元进行功率跟踪；

所述控制单元的控制器采用储能平滑控制策略，在低通滤波平滑控制策略的基础上，对储能电池组的荷电状态实行可变时间常数的控制，并引入模糊控制，提高SOC的自动调节能力。

优选的，所述风力发电机组的输出端设有卸荷电路，用作风力发电机的保护电路。

优选的，所述储能电池组是由两层储能组成的混合储能电池组，其中第一层储能组主要用于平滑快速波动的功率分量，适合用快速响应的储能，如飞轮储能、超级电容器储能、超导储能和一些化学电池储能，第二层储能组主要用于平滑波动速度较慢的功率分量，适合用慢速响应的储能，如抽水蓄能储能、压缩空气储能、热储能和部分化学储能。

优选的，所述控制单元的控制器包括电压检测电路模块和电流检测电路模块，所述风力发电机组发出的电能经过三相整流输出直流电，作为双输入电路的一路，所述光伏阵列发电作为另一路，经过双输入Boost电路变为稳定的直流电供给储能电池组和负载。

优选的，所述风力发电机组产生的电能通过风能发电电路中的交直流转换电路，在控制器的单片机的控制下，转换成对储能电池组充电的电能，并供给给负载；

所述光伏阵列产生的电能通过光能发电电路中的直流稳压器电路，在控制器的单片机的控制下，转换成对储能电池组充电的电能，并供给给负载。

优选的，当控制单元的控制器检测到发电单元的接入点电压高于接入点允许最低电压时，进入并网运行模式，当控制单元的控制器检测到发电单元的接入点电压低于接入点允许最低电压时，进入孤岛运行模式。