CN110445169A - 离并网光伏储能系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种离并网光伏储能系统及其控制方法，所述离并网光伏储能系统包括光伏组件、DC/DC升压变换器、双向DC/AC变换器、双向DC/DC变换器、储能电池、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一负载、第二负载以及电流传感器。本申请通过第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一负载、第二负载以及电流传感器等器件构成的离并网光伏储能系统；解决了离并网光伏储能系统用户需求种类较多，现有的离并网光伏储能系统及其控制方法很难满足不同用户不同的需求，无法实现不同用户的利益最大化的问题；满足用户多种需求，实现了用户的利益最大化。
Description
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种离并网光伏储能系统及其控制方法。
背景技术
随着科学技术的发展以及人口数量的增多，人们对能源的需求量也越来越大，而常规的化石能源虽然能够解决人们的能源问题，但是同时会带来严重的环境污染，太阳能光伏发电技术因其环保性能好被人们所重视，且其可以大大减少空气中污染物的排放，对保护生态环境起到很好的有益效果。
在光伏发电系统增加储能电池，即可形成一套离并网光伏储能系统。离并网光伏储能系统用户需求种类较多，不同用户具有不同的需求，例如离网工作模式、自发自用余电上网工作模式、防逆流工作模式、定时充放电工作模式等等。现有的控制方法很难满足不同用户不同的需求，故往往无法实现不同用户的利益最大化。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种离并网光伏储能系统及其控制方法，以解决离并网光伏储能系统用户需求种类较多，现有的离并网光伏储能系统及其控制方法很难满足不同用户不同的需求，无法实现不同用户的利益最大化的问题。
本申请解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
根据本申请的一个方面，提供的一种离并网光伏储能系统，所述离并网光伏储能系统包括光伏组件、DC/DC升压变换器、双向DC/AC变换器、双向DC/DC变换器、储能电池、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一负载、第二负载以及电流传感器；
所述DC/DC升压变换器的一端与所述光伏组件连接，所述DC/DC升压变换器的另一端与所述双向DC/AC变换器的一端和所述双向DC/DC变换器的一端连接，所述双向DC/DC变换器的另一端与所述储能电池连接；
所述双向DC/AC变换器的另一端与所述第一开关的一端和所述第二开关的一端连接，所述第一开关的另一端通过所述电流传感器和所述第四开关与电网连接，所述第二开关的另一端与所述第一负载连接；
所述第三开关的一端与所述第二开关的另一端和所述第一负载连接，所述第三开关的另一端与所述第一开关的另一端连接；所述第二负载与所述第一开关的另一端连接。
在一种实施方式中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关为继电器、接触器、功率开关管中的一种。
在一种实施方式中，所述光伏组件为晶体硅太阳能电池组件串联和或并联组成。
根据本申请的另一个方面，提供的一种所述离并网光伏储能系统的控制方法，所述离并网光伏储能系统的控制方法包括：
检测电网是否断电；
在所述电网断电的情况下，控制所述离并网光伏储能系统进入离网工作模式。
在一种实施方式中，所述控制所述离并网光伏储能系统进入离网工作模式包括：
控制第一开关断开、第二开关闭合、第三开关断开以及第四开关断开；或者控制所述第一开关闭合、所述第二开关闭合、所述第三开关断开以及所述第四开关断开。
在一种实施方式中，所述在所述电网断电的情况下，控制所述离并网光伏储能系统进入离网工作模式，之后还包括：
检测光伏组件是否有电流输出；
在所述光伏组件有电流输出的情况下，控制所述离并网光伏储能系统进入白天离网工作模式；
在所述光伏组件没有电流输出的情况下，控制所述离并网光伏储能系统进入夜间离网工作模式。
在一种实施方式中，所述检测电网是否断电，之后还包括：
在所述电网没有断电的情况下，控制所述离并网光伏储能系统进入并网工作模式。
在一种实施方式中，所述控制所述离并网光伏储能系统进入并网工作模式包括：
控制第一开关闭合、第二开关断开、第三开关闭合以及第四开关闭合。
在一种实施方式中，所述并网工作模式包括自发自用余电上网模式；
所述控制所述离并网光伏储能系统进入并网工作模式包括：
在所述离并网光伏储能系统进入所述自发自用余电上网模式的情况下，根据预先设置的所述自发自用余电上网模式的定时充放电时间段控制所述离并网光伏储能系统的运行。
在一种实施方式中，所述并网工作模式包括防逆流模式；
所述控制所述离并网光伏储能系统进入并网工作模式包括：
在所述离并网光伏储能系统进入所述防逆流模式的情况下，根据预先设置的所述防逆流模式的定时充放电时间段控制所述离并网光伏储能系统的运行。
本申请实施例的离并网光伏储系统及其控制方法，通过光伏组件、DC/DC升压变换器、双向DC/AC变换器、双向DC/DC变换器、储能电池、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一负载、第二负载以及电流传感器构成的离并网光伏储能系统；解决了离并网光伏储能系统用户需求种类较多，现有的离并网光伏储能系统及其控制方法很难满足不同用户不同的需求，无法实现不同用户的利益最大化的问题；满足用户多种需求，实现了用户的利益最大化。
附图说明
图1为本申请实施例的离并网光伏储系统结构示意图；
图2为本申请实施例的离并网光伏储系统的控制方法流程示意图；
图3为本申请实施例的离并网光伏储系统的白天离网工作模式流程示意图；
图4为本申请实施例的离并网光伏储系统的夜间离网工作模式流程示意图。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
第一实施例
本申请第一实施例提供一种离并网光伏储能系统，所述离并网光伏储能系统包括光伏组件、DC/DC升压变换器、双向DC/AC变换器、双向DC/DC变换器、储能电池、第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4、第一负载、第二负载以及电流传感器SH1；
所述DC/DC升压变换器的一端与所述光伏组件连接，所述DC/DC升压变换器的另一端与所述双向DC/AC变换器的一端和所述双向DC/DC变换器的一端连接，所述双向DC/DC变换器的另一端与所述储能电池连接；
所述双向DC/AC变换器的另一端与所述第一开关K1的一端和所述第二开关K2的一端连接，所述第一开关K1的另一端通过所述电流传感器SH1和所述第四开关K4与电网G连接，所述第二开关K2的另一端与所述第一负载连接；
所述第三开关K3的一端与所述第二开关K2的另一端和所述第一负载连接，所述第三开关K3的另一端与所述第一开关K1的另一端连接；所述第二负载与所述第一开关K1的另一端连接。
在本实施例中，所述第一开关K1、所述第二开关K2、所述第三开关K3、所述第四开关K4为继电器、接触器、功率开关管中的一种。
在本实施例中，所述光伏组件为晶体硅太阳能电池组件串联和或并联组成。
本申请实施例的离并网光伏储能系统，通过光伏组件、DC/DC升压变换器、双向DC/AC变换器、双向DC/DC变换器、储能电池、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一负载、第二负载以及电流传感器构成的离并网光伏储能系统；解决了离并网光伏储能系统用户需求种类较多，现有的离并网光伏储能系统及其控制方法很难满足不同用户不同的需求，无法实现不同用户的利益最大化的问题；满足用户多种需求，实现了用户的利益最大化。
第二实施例
如图2所示，本申请第二实施例提供一种离并网光伏储能系统的控制方法，其中，离并网光伏储能系统可参考第一实施例所述内容，在此不作赘述。所述离并网光伏储能系统的控制方法包括步骤：
S11、检测电网是否断电。
S12、在所述电网断电的情况下，控制所述离并网光伏储能系统进入离网工作模式。
请结合图1进行理解，在一种实施方式中，所述控制所述离并网光伏储能系统进入离网工作模式包括：
控制第一开关K1断开、第二开关K2闭合、第三开关K3断开以及第四开关K4断开；或者，控制所述第一开关K1闭合、所述第二开关K2闭合、所述第三开关K3断开以及所述第四开关K4断开。
在该实施方式中，在所述离并网光伏储能系统进入离网工作模式时，即可给第一负载进行供电，又可给第一负载和第二负载进行供电。
在一种实施方式中，所述在所述电网断电的情况下，控制所述离并网光伏储能系统进入离网工作模式，之后还包括：
检测光伏组件是否有电流输出；
在所述光伏组件有电流输出的情况下，控制所述离并网光伏储能系统进入白天离网工作模式；
在所述光伏组件没有电流输出的情况下，控制所述离并网光伏储能系统进入夜间离网工作模式。
在该实施方式中，在所述离并网光伏储能系统进入白天离网工作模式，光伏组件和储能电池共同给负载供电。具体情况可如下所示：
a)、若光伏组件能量充裕，则光伏组件给负载供电，多余的电能给储能电池充电；
b)、若光伏组件能量充裕且储能电池已充满，则光伏组件给负载供电、且光伏组件运行在限功率状态；
c)若光伏组件能量不足，则光伏组件和储能电池共同给负载供电。
为了更好地阐述白天离网工作模式，以下结合图3对离并网光伏储能系统在白天离网工作模式下的工作流程进行说明：
由于光伏组件能量具有不稳定特点，故为了增加系统可靠性，系统工作时必须保证储能电池电量高于一定值，例如10％额定电量，可防止储能电池处于深度放电状态。
如图3所示，首先判断储能电池电量是否小于10％。若储能电池电量小于10％，光伏组件给储能电池充电、双向DC/AC变换器不工作。
若储能电池电量不小于10％、或者光伏组件给储能电池充电之后，判断储能电池电量是否大于15％。若储能电池电量大于15％，则光伏组件运行、双向DC/AC变换器工作输出恒压、储能电池进入充放电模式。否则，光伏组件继续给储能电池充电、双向DC/AC变换器不工作。
接着，判断储能电池电量是否大于95％。若储能电池电量大于95％，则光伏组件停止供电、双向DC/AC变换器工作输出恒压、储能电池放电。否则，光伏组件继续运行、双向DC/AC变换器工作输出恒压、储能电池进入充放电模式。
在光伏组件停止供电之后，判断储能电池电量是否低于90％。若储能电池电量低于90％，则光伏组件运行、双向DC/AC变换器工作输出恒压、储能电池进入充放电模式。否则，光伏组件继续停止供电。
在该实施方式中，在所述离并网光伏储能系统进入夜间离网工作模式，只有储能电池给负载供电。
为了更好地阐述夜间离网工作模式，以下结合图4对离并网光伏储能系统在夜间离网工作模式下的工作流程进行说明：
夜间离网工作模式下，为了保证储能电池寿命，不允许储能电池处于深度放电状态，故对储能电池放电条件做了限制，当储能电池容量大于一定值，例如15％的额定容量，才允许系统离网工作，让储能电池容量低于一定值，例如10％的额定容量，系统停止工作。
如图4所示，首先判断储能电池电量是否小于15％。若储能电池电量小于15％，离并网光伏储能系统停止工作。
若储能电池电量不小于15％，光伏组件运行、双向DC/AC变换器工作输出恒压、储能电池进入充放电模式。
接着，判断储能电池电量是否小于10％。若储能电池电量小于10％，离并网光伏储能系统停止工作。否则，系统继续运行。
请再参考图2所示，在一种实施方式中，所述检测电网是否断电，之后还包括：
S13、在所述电网没有断电的情况下，控制所述离并网光伏储能系统进入并网工作模式。
请结合图1进行理解，在一种实施方式中，所述控制所述离并网光伏储能系统进入并网工作模式包括：
控制第一开关闭合、第二开关断开、第三开关闭合以及第四开关闭合。
在该实施方式中，在所述离并网光伏储能系统进入并网工作模式时，给第一负载和第二负载进行供电。
并网工作模式下，离并网光伏储能系统可以工作在自发自用余电上网模式，也可以工作在防逆流模式(不允许能量馈入电网)。另外，可以设置定时充放电时间段，例如：放电时间段设置为晚上19:00-23:00，充电时间段设置为凌晨1:00-凌晨5:00，即在电网价格低值期间，电网给储能电池充电；在电网价格峰值期间，储能电池放电给负载供电。
在一种实施方式中，所述控制所述离并网光伏储能系统进入并网工作模式包括：
在所述离并网光伏储能系统进入所述自发自用余电上网模式的情况下，根据预先设置的所述自发自用余电上网模式的定时充放电时间段控制所述离并网光伏储能系统的运行。
在该实施方式中，根据自发自用余电上网模式和定时充放电时间段：
1、若光伏组件有电流输出
所述离并网光伏储能系统的工作状态可如下所示：
a)、光伏组件能量充足，优先使用光伏组件能量为负载供电，若为负载供电后，电能依然富裕后，则多余的光伏组件能量给储能电池充电，若还有多余能量，多余的能量并入电网。
b)、光伏组件能量不足，若不在定时放电时间段内，光伏组件和电网共同给负载供电；
c)、光伏组件能量不足，若在定时放电时间段内，且光伏组件能量和储能电池能量能满足负载供电，则光伏组件和储能电池共同给负载供电；
d)、光伏组件能量不足，若在定时放电时间段内，且光伏组件能量和储能电池能量不能满足负载供电，则光伏组件、储能电池、电网共同给负载供电；
e)、若在定时充电时间段内，需要优先让电网给储能电池充电。
2、若光伏组件没有电流输出
所述离并网光伏储能系统的工作状态可如下所示：
a)、若在定时放电时间段内，储能电池给负载供电，通过电流传感器SH1来防止逆流，保证储能电池能量只给负载供电。
b)、若在充电时间段内，需要优先让电网给储能电池充电，同时负载只用电网能量。
c)、若不在充放电时间段内，负载只用电网能量。
在一种实施方式中，所述控制所述离并网光伏储能系统进入并网工作模式包括：
在所述离并网光伏储能系统进入所述防逆流模式的情况下，根据预先设置的所述防逆流模式的定时充放电时间段控制所述离并网光伏储能系统的运行。
在该实施方式中，根据防逆流模式和定时充放电时间段：
1、若光伏组件有电流输出
所述离并网光伏储能系统的工作状态可如下所示：
a)、光伏组件能量充足，优先使用光伏组件能量为用户负载供电，若为负载供电后，电能依然富裕后，则多余的光伏组件能量给电池充电，若还有多余能量，则光伏组件需要限功率运行，实现防逆流功能。
b)、光伏组件能量不足，若不在定时放电时间段内，则光伏组件和电网共同给负载供电；
c)、光伏组件能量不足，若在定时放电时间段内，且光伏组件能量和储能电池能量能满足负载供电，则光伏组件和储能电池共同给负载供电；
d)、光伏组件能量不足，若在定时放电时间段内，且光伏组件能量和储能电池能量不能满足负载供电，则光伏组件、储能电池、电网共同给用户负载供电；
e)、若在定时充电时间段内，需要优先让电网给储能电池充电。
2、若光伏组件没有电流输出
所述离并网光伏储能系统的工作状态可如下所示：
a)、若在定时放电时间段内，储能电池给负载供电，通过电流传感器SH1来防止逆流，保证储能电池能量只给负载供电。
b)、若在充电时间段内，需要优先让电网给储能电池充电，同时负载只用电网能量。
c)、若不在充放电时间段内，负载只用电网能量。
本申请实施例的离并网光伏储能系统的控制方法，通过光伏组件、DC/DC升压变换器、双向DC/AC变换器、双向DC/DC变换器、储能电池、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一负载、第二负载以及电流传感器构成的离并网光伏储能系统；解决了离并网光伏储能系统用户需求种类较多，现有的离并网光伏储能系统及其控制方法很难满足不同用户不同的需求，无法实现不同用户的利益最大化的问题；满足用户多种需求，实现了用户的利益最大化。
以上参照附图说明了本申请的优选实施例，并非因此局限本申请的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请的权利范围之内。
Claims (10)
1.一种离并网光伏储能系统，其特征在于，所述离并网光伏储能系统包括光伏组件、DC/DC升压变换器、双向DC/AC变换器、双向DC/DC变换器、储能电池、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一负载、第二负载以及电流传感器；
所述DC/DC升压变换器的一端与所述光伏组件连接，所述DC/DC升压变换器的另一端与所述双向DC/AC变换器的一端和所述双向DC/DC变换器的一端连接，所述双向DC/DC变换器的另一端与所述储能电池连接；
所述双向DC/AC变换器的另一端与所述第一开关的一端和所述第二开关的一端连接，所述第一开关的另一端通过所述电流传感器和所述第四开关与电网连接，所述第二开关的另一端与所述第一负载连接；
所述第三开关的一端与所述第二开关的另一端和所述第一负载连接，所述第三开关的另一端与所述第一开关的另一端连接；所述第二负载与所述第一开关的另一端连接。
2.根据权利要求1所述的离并网光伏储能系统，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关为继电器、接触器、功率开关管中的一种。
3.根据权利要求1所述的离并网光伏储能系统，其特征在于，所述光伏组件为晶体硅太阳能电池组件串联和或并联组成。
4.一种基于权利要求1-3任一所述的离并网光伏储能系统的控制方法，其特征在于，所述离并网光伏储能系统的控制方法包括：
检测电网是否断电；
在所述电网断电的情况下，控制所述离并网光伏储能系统进入离网工作模式。
5.根据权利要求4所述的离并网光伏储能系统的控制方法，其特征在于，所述控制所述离并网光伏储能系统进入离网工作模式包括：
控制第一开关断开、第二开关闭合、第三开关断开以及第四开关断开；或者控制所述第一开关闭合、所述第二开关闭合、所述第三开关断开以及所述第四开关断开。
6.根据权利要求4所述的离并网光伏储能系统的控制方法，其特征在于，所述在所述电网断电的情况下，控制所述离并网光伏储能系统进入离网工作模式，之后还包括：
检测光伏组件是否有电流输出；
在所述光伏组件有电流输出的情况下，控制所述离并网光伏储能系统进入白天离网工作模式；
在所述光伏组件没有电流输出的情况下，控制所述离并网光伏储能系统进入夜间离网工作模式。
7.根据权利要求4所述的离并网光伏储能系统的控制方法，其特征在于，所述检测电网是否断电，之后还包括：
在所述电网没有断电的情况下，控制所述离并网光伏储能系统进入并网工作模式。
8.根据权利要求7所述的离并网光伏储能系统的控制方法，其特征在于，所述控制所述离并网光伏储能系统进入并网工作模式包括：
控制第一开关闭合、第二开关断开、第三开关闭合以及第四开关闭合。
9.根据权利要求7所述的离并网光伏储能系统的控制方法，其特征在于，所述并网工作模式包括自发自用余电上网模式；
所述控制所述离并网光伏储能系统进入并网工作模式包括：
在所述离并网光伏储能系统进入所述自发自用余电上网模式的情况下，根据预先设置的所述自发自用余电上网模式的定时充放电时间段控制所述离并网光伏储能系统的运行。
10.根据权利要求7所述的离并网光伏储能系统的控制方法，其特征在于，所述并网工作模式包括防逆流模式；
所述控制所述离并网光伏储能系统进入并网工作模式包括：
在所述离并网光伏储能系统进入所述防逆流模式的情况下，根据预先设置的所述防逆流模式的定时充放电时间段控制所述离并网光伏储能系统的运行。
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