一种风光柴储系统及控制方法与流程

专利2025-07-30  14


本发明涉及储能管理,具体涉及一种风光柴储系统及控制方法。


背景技术:

1、随着储能技术的经济性的不断提升,储能技术在可再生能源发电、智能电网、能源互联网建设中的作用日益重要,而风力发电与光伏发电相结合的风光储能系统也是当今实现储能技术的新型产品。

2、现有存在一些风光储能系统,如公开号为cn114977304a的专利文献就公开了一种风光柴储一体式供电系统及方法,其包括风电网、柴油发电机、光伏发电系统、储能电池系统、第一至第五功率检测器和能量管理系统;风电网通过第一功率检测器经整流装置接入直流母线,柴油发电机通过第二功率检测器经所述整流装置接入直流母线,光伏发电系统通过第三功率检测器经dc/dc转换器接入直流母线,储能电池系统通过第四功率检测器接入直流母线,直流母线通过逆变器经第五功率检测器连接负载;能量管理系统用于以直流母线的功率矢量之和为零作为基础控制风电网、柴油发电机和/或光伏发电系统对直流母线进行充电以及控制储能电池系统对直流母线进行充电或放电,该专利可广泛用于新能源技术领域中。

3、但是,该专利文献公开的风光柴储一体式供电系统中关键部件缺乏模块一体化且整机无馈网售电功能,导致能源利用单一,成本高,不稳定。


技术实现思路

1、有鉴于此,有必要提供一种风光柴储系统及控制方法,用以解决现有技术中风光柴储一体式供电系统中关键部件缺乏模块一体化且整机无馈网售电功能,导致能源利用单一,成本高,不稳定的技术问题。

2、为了实现上述目的,第一方面,本发明提供了一种风光柴储系统,包括:

3、组合电池包、高压箱、电池管理系统、能量管理系统、逆变器以及风电mppt;所述组合电池包与所述高压箱电连接,所述逆变器接入风电mppt,且内置电池管理系统和能量管理系统;

4、其中,组合电池包用于为所述系统储存和释放能量;

5、储能高压箱用于为组合电池包提供安全的工作环境和稳定的电力输出;

6、电池管理系统用于对组合电池包进行实时监控,检测电池单体电压、电流和温度,并实时地判断电池的运行状态,上传组合电池包状态信息以及报警信息;

7、能量管理系统用于收集所述状态信息以及报警信息,并进行分析后发出相应控制指令;

8、逆变器,用于对光伏发电端、风力发电端以及组合电池包进行能源管理;

9、风电mppt,用于基于最大化风力发电机的功率输出的控制技术提升风力发电端的发电效率。

10、在一些可能的实现方式中,所述组合电池包包括七个电池单体;所述储能高压箱包括开关k、km1和km2,交流开关qf,电阻r1以及分流器,所述开关k与所述电阻r1串联后与开关km1并联的一端接入组合电池包的正极端,另一端连接交流开关qf的一端,所述开关km2与所述分流器串联后的一端接入组合电池包的负极端,另一端连接开关qf的另一端,所述交流开关qf接入逆变器的正负两极。

11、在一些可能的实现方式中,还包括:交流开关qf15、qf16,风机和spd;所述风电mppt的一端连接交流开关qf15的一端,交流开关qf15的另一端连接风机和交流开关qf16的一端,交流开关qf16的一端连接spd的一端,spd的另一端接地。

12、在一些可能的实现方式中,还包括:交流开关qf1、qf2、qf5、qf7、qf9和qf11;所述交流开关qf1的两端分别连接第一光伏接入端和逆变器的pv1端,所述交流开关qf2的两端分别连接第二光伏接入端和逆变器的pv2端,所述交流开关qf5的两端分别连接市电接入端和逆变器的on-grid端,所述交流开关qf9的两端分别连接柴油发电机接入端和逆变器的gen端,所述交流开关qf11的两端分别连接负载端和逆变器的back up端。

13、本发明还提供了一种控制方法,应用于上述的风光柴储系统,所述控制方法包括:

14、根据不同的工作模式对光伏发电端、风力发电端以及组合电池包进行能源管理;

15、其中,所述不同的工作模式包括通用模式、过载补偿模式、ups模式、经济模式以及离网模式。

16、在一些可能的实现方式中,所述通用模式包括:当光伏发电充足时,光伏能量将按eps负载第一,组合电池包第二、电网最后的顺序向eps负载、组合电池包和电网供电;当光伏能量不充足时,组合电池包放电给eps负载供电,组合电池包供电不足时,电网再加入供电。

17、在一些可能的实现方式中,所述过载补偿模式包括:提前设置好市电能给系统提供的最大功率pmax,当eps负载消耗小于pmax时,光伏先给组合电池包充电,电网提供eps负载;当组合电池包充满时,光伏将与电网一起提供负载,但组合电池包不会;当eps负载消耗超过pmax时,逆变器将从组合电池包和光伏中获取电量向eps负载供电,以补偿超过pmax的功率。

18、在一些可能的实现方式中,所述ups模式包括:逆变器利用光伏或电网的电量给组合电池包充电,直到充满电,只要电网存在,组合电池包就不会放电,然后优先用光伏发电给eps负载供电,多余的电量会通过grid端口输出到市电端,供外部负载使用;当电网故障时,优先用光伏的电量为eps负载供电,当光伏不足时,再用组合电池包电量进行补充。

19、在一些可能的实现方式中,所述经济模式包括:提前设置充放电功率限制和时间,逆变器使用来自光伏或电网的功率在预定的时间内为电池充电;逆变器在预定的时间段内利用光伏和组合电池包的电力供应负载,不足的部分由电网供电。

20、在一些可能的实现方式中,所述离网模式包括:光伏优先供应eps负载,多余电量给组合电池包充电;当光伏发电电量不足时,组合电池包将与光伏一起放电给eps负载供电。

21、采用上述实施方式的有益效果是:

22、本发明为一种新型的风力发电源、光伏发电、柴油机发电、负荷、储能于一体的微型电能管理系统;解决用户用电可靠,节约用电的系统,更能使当地公用电网供电稳定、提升电能质量;同时减少电网扩容、减轻当地供电系统的硬件投入。

23、进一步的,本发明解决目前多种能源无法协调高效利用的社会痛点:能源利用单一,成本高,不稳定。本发明主要采用多能互补,大大提高了多种能源电能的稳定性和灵活性,并降低充电成本,提高用户体验度;解决了能源单一等问题,解决了用户无电焦虑等问题。



技术特征:

1.一种风光柴储系统,其特征在于,包括:组合电池包、高压箱、电池管理系统、能量管理系统、逆变器以及风电mppt;所述组合电池包与所述高压箱电连接,所述逆变器接入风电mppt,且内置电池管理系统和能量管理系统;

2.根据权利要求1所述的风光柴储系统,其特征在于,所述组合电池包包括七个电池单体;所述储能高压箱包括开关k、km1和km2,交流开关qf,电阻r1以及分流器,所述开关k与所述电阻r1串联后与开关km1并联的一端接入组合电池包的正极端,另一端连接交流开关qf的一端,所述开关km2与所述分流器串联后的一端接入组合电池包的负极端,另一端连接开关qf的另一端,所述交流开关qf接入逆变器的正负两极。

3.根据权利要求2所述的风光柴储系统,其特征在于,还包括:交流开关qf15、qf16,风机和spd;所述风电mppt的一端连接交流开关qf15的一端,交流开关qf15的另一端连接风机和交流开关qf16的一端,交流开关qf16的一端连接spd的一端,spd的另一端接地。

4.根据权利要求3所述的风光柴储系统,其特征在于,还包括:交流开关qf1、qf2、qf5、qf7、qf9和qf11;所述交流开关qf1的两端分别连接第一光伏接入端和逆变器的pv1端,所述交流开关qf2的两端分别连接第二光伏接入端和逆变器的pv2端,所述交流开关qf5的两端分别连接市电接入端和逆变器的on-grid端,所述交流开关qf9的两端分别连接柴油发电机接入端和逆变器的gen端,所述交流开关qf11的两端分别连接负载端和逆变器的back up端。

5.一种控制方法,应用于如权利要求1-4任一项所述的风光柴储系统,其特征在于,所述控制方法包括:

6.根据权利要求5所述的控制方法,其特征在于,所述通用模式包括:当光伏发电充足时,光伏能量将按eps负载第一,组合电池包第二、电网最后的顺序向eps负载、组合电池包和电网供电;当光伏能量不充足时,组合电池包放电给eps负载供电,组合电池包供电不足时,电网再加入供电。

7.根据权利要求5所述的控制方法,其特征在于,所述过载补偿模式包括:提前设置好市电能给系统提供的最大功率pmax,当eps负载消耗小于pmax时,光伏先给组合电池包充电,电网提供eps负载;当组合电池包充满时,光伏将与电网一起提供负载,但组合电池包不会;当eps负载消耗超过pmax时,逆变器将从组合电池包和光伏中获取电量向eps负载供电,以补偿超过pmax的功率。

8.根据权利要求5所述的控制方法,其特征在于,所述ups模式包括:逆变器利用光伏或电网的电量给组合电池包充电,直到充满电,只要电网存在,组合电池包就不会放电,然后优先用光伏发电给eps负载供电,多余的电量会通过grid端口输出到市电端,供外部负载使用;当电网故障时,优先用光伏的电量为eps负载供电,当光伏不足时,再用组合电池包电量进行补充。

9.根据权利要求5所述的控制方法,其特征在于,所述经济模式包括:提前设置充放电功率限制和时间,逆变器使用来自光伏或电网的功率在预定的时间内为电池充电;逆变器在预定的时间段内利用光伏和组合电池包的电力供应负载,不足的部分由电网供电;其中,所述经济模式包括售电场景,在售电场景下,直接把电池多余的电量馈到电网,在电池满电时把光伏的电馈到电网。

10.根据权利要求5所述的控制方法,其特征在于,所述离网模式包括:光伏优先供应eps负载,多余电量给组合电池包充电;当光伏发电电量不足时,组合电池包将与光伏一起放电给eps负载供电。


技术总结
本发明提供了一种风光柴储系统及控制方法,该系统中,组合电池包为系统储存和释放能量;储能高压箱为组合电池包提供安全的工作环境和稳定的电力输出;电池管理系统对组合电池包进行实时监控,检测电池单体电压、电流和温度,并实时地判断电池的运行状态,上传组合电池包状态信息以及报警信息;能量管理系统收集状态信息以及报警信息,并进行分析后发出相应控制指令;逆变器对光伏发电端、风力发电端以及组合电池包进行能源管理;风电MPPT基于最大化风力发电机的功率输出的控制技术提升风力发电端的发电效率。本发明采用多能互补,提高多种能源电能稳定性和灵活性,并降低充电成本,提高用户体验度,解决了能源单一问题和用户无电焦虑问题。

技术研发人员:卢景杰,梁铨,赵伟,叶福方,崔超宏,黄汉彬,吴桐,苻其登,王小龙
受保护的技术使用者:深圳永泰数能科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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