CN104167799B - 一种充放电***、方法及光伏发电*** - Google Patents

一种充放电***、方法及光伏发电*** Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种充放电***、方法及光伏发电***，充放电***包括：单向变换器、单向开关、储能装置和控制器，其中：所述单向变换器的输入端与所述充放电***所属光伏发电***的光伏装置的输出端相连，所述单向变换器的输出端与所述储能装置的输入端相连；所述单向开关分别与所述储能装置的输出端和所述充放电***所属光伏发电***的双向逆变器的输入端相连；所述控制器分别与所述单向变换器、所述单向开关、所述储能装置和所述双向逆变器相连。本申请提供的充放电***能够存储光伏装置的多余能量，并将存储的能量高效快速的提供给双向逆变器，避免了光伏装置多余能量的浪费，提高了光伏装置发电的收益。

Description

一种充放电***、方法及光伏发电***
技术领域
本申请涉及光伏领域，特别涉及一种充放电***、方法及光伏发电***。
背景技术
目前的光伏装置针对一些地区对双向逆变器输出功率的限制要求，多采用限功率的方式对其本身的发电功率进行限制。但光伏装置采用限功率的方式对其本身的发电功率进行限制，往往导致光伏装置多余能量的浪费，降低了光伏装置发电的收益。
为了避免光伏装置多余能量的浪费，提高光伏装置发电的收益，急需一种能够存储光伏装置的多余能量，并能够将存储的能量高效快速的提供给双向逆变器，最终转换为交流电送入公共电网或负载的充放电***。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种充放电***、方法及光伏发电***，以达到避免光伏装置多余能量的浪费，提高光伏装置发电的收益的目的，技术方案如下：
一种充放电***，所述充放电***包括：单向变换器、单向开关、储能装置和控制器，其中：
所述单向变换器的输入端与所述充放电***所属光伏发电***的光伏装置的输出端相连，所述单向变换器的输出端与所述储能装置的输入端相连；
所述单向开关分别与所述储能装置的输出端和所述充放电***所属光伏发电***的双向逆变器的输入端相连；
所述控制器分别与所述单向变换器、所述单向开关、所述储能装置和所述双向逆变器相连。
优选的，所述单向开关包括：直流接触器。
优选的，所述单向开关包括：直流接触器和二极管。
优选的，所述单向变换器包括：
单级DC/DC变换器。
优选的，所述单向变换器包括：
多级DC/DC变换器。
一种光伏发电***，包括：光伏装置、双向逆变器和如上述任意一项所述的充放电***，其中：
所述充放电***分别与所述光伏装置和所述双向逆变器相连。
一种充放电方法，基于如上述任意一项所述的充放电***，所述方法包括：
控制器在所述光伏装置的输出功率大于所述双向逆变器的预设最大输出功率时，控制所述单向变换器以第一充电功率对所述储能装置进行充电，所述第一充电功率为所述光伏装置的输出功率与所述双向逆变器的预设最大输出功率的差值；
所述控制器在所述光伏装置的输出功率小于所述双向逆变器的预设最小输出功率时，发送降低电压信号至所述双向逆变器，并在检测到所述双向逆变器的输入端电压小于或等于所述储能装置的开路电压时，控制所述单向开关闭合，所述降低电压信号用于指示所述双向逆变器将本身的输入端电压降低至小于或等于所述储能装置的开路电压。
优选的，控制器在所述光伏装置的输出功率大于所述双向逆变器的预设最大输出功率时，控制所述单向变换器以第一充电功率对所述储能装置进行充电的过程，包括：
比较所述单向变换器的输入端电压与所述储能装置的开路电压；
在比较结果为所述单向变换器的输入端电压大于所述储能装置的开路电压时，控制所述单向变换器将其输入端电压降低至等于所述储能装置的开路电压，并在所述单向变换器的输入端电压等于所述储能装置的开路电压时，控制所述单向变换器以所述第一充电功率对所述储能装置进行充电；
在比较结果为所述单向变换器的输入端电压小于所述储能装置的开路电压时，控制所述单向变换器将其输入端电压升高至等于所述储能装置的开路电压，并在所述单向变换器的输入端电压等于所述储能装置的开路电压时，控制所述单向变换器以所述第一充电功率对所述储能装置进行充电；
在比较结果为所述单向变换器的输入端电压等于所述储能装置的开路电压时，控制所述单向变换器以所述第一充电功率对所述储能装置进行充电。
与现有技术相比，本申请的有益效果为：
在本申请中，提供一种充放电***，包括单向变换器、单向开关、储能装置和控制器。
其中，控制器可以在光伏装置的输出功率大于双向逆变器的预设最大输出功率时，控制单向变换器以第一充电功率对储能装置进行充电，由于第一充电功率为光伏装置的输出功率与双向逆变器的预设最大输出功率的差值，因此控制单向变换器以第一充电功率对储能装置进行充电即实现了对光伏装置多余能量的存储。
控制器可以在所述光伏装置的输出功率小于所述双向逆变器的预设最小输出功率时，为了保证双向逆变器能够正常工作，发送降低电压信号至所述双向逆变器，并在检测到所述双向逆变器的输入端电压小于所述储能装置的开路电压时，控制所述单向开关闭合，以使储能装置放电，将存储的能量高效快速的提供给双向逆变器，从而避免了光伏装置多余能量的浪费，提高了光伏装置发电的收益。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请提供的充放电***的一种结构示意图；
图2是本申请提供的充放电***的另一种结构示意图；
图3是本申请提供的充放电***的再一种结构示意图；
图4是本申请提供的光伏发电***的一种逻辑连接示意图；
图5是本申请提供的光伏发电***的另一种结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例一
请参见图1，其示出了本申请提供的充放电***的一种结构示意图，充放电***包括：单向变换器11、单向开关12、储能装置13和控制器14。其中：
所述单向变换器11的输入端与充放电***所属光伏发电***的光伏装置的输出端相连，所述单向变换器11的输出端与所述储能装置13的输入端相连。
所述单向开关12分别与所述储能装置13的输出端和充放电***所属光伏发电***的双向逆变器的输入端相连。
所述控制器14分别与所述单向变换器11、所述单向开关12、所述储能装置13和所述双向逆变器相连。
在本申请中，提供一种充放电***，包括单向变换器、单向开关、储能装置和控制器。
其中，控制器可以在光伏装置的输出功率大于双向逆变器的预设最大输出功率时，控制单向变换器以第一充电功率对储能装置进行充电，由于第一充电功率为光伏装置的输出功率与双向逆变器的预设最大输出功率的差值，因此控制单向变换器以第一充电功率对储能装置进行充电即实现了对光伏装置多余能量的存储。
控制器可以在所述光伏装置的输出功率小于所述双向逆变器的预设最小输出功率时，为了保证双向逆变器能够正常工作，发送降低电压信号至所述双向逆变器，并在检测到所述双向逆变器的输入端电压小于所述储能装置的开路电压时，控制所述单向开关闭合，以使储能装置放电，将存储的能量提供给双向逆变器，从而避免了光伏装置多余能量的浪费，提高了光伏装置发电的收益。
在本实施例中，单向开关12具体可以为直流接触器Q1。如图2所示，控制器14与直流接触器Q1相连。
当然，单向开关12也具体可以为直流接触器Q1和二极管D1。
在单向开关12具体为直流接触器Q1和二极管D1时，二极管D1的第一端与双向逆变器的输入端相连，二极管D1的第二端与直流接触器Q1的第一端相连，直流接触器Q1的第二端与储能装置13的输出端相连，控制器14与直流接触器Q1相连，如图3所示。
在本实施例中，通过增加二极管D1，可以防止双向逆变器的输入功率通过直流接触器Q1倒灌给储能装置13。
当然，在没有二极管D1，仅有直流接触器Q1时，只要控制器14控制得当也能防止双向逆变器的输入功率通过直流接触器Q1倒灌给储能装置13。
在本实施例中，单向变换器11具体可以但不局限于为单级DC/DC变换器或多级DC/DC变换器。
本申请提供一种充放电方法，作为上述充放电***的具体实施时的执行方法，本申请提供的充放电方法基于上述所述的充放电***，具体如下：
步骤A11：控制器14在所述光伏装置的输出功率大于所述双向逆变器的预设最大输出功率时，控制所述单向变换器11以第一充电功率对所述储能装置13进行充电，所述第一充电功率为所述光伏装置的输出功率与所述双向逆变器的预设最大输出功率的差值。
控制器14控制单向变换器11以第一充电功率对储能装置13进行充电既保证了双向逆变器以最大预设输出功率工作，又能够对光伏装置的多余能量进行存储。
双向逆变器的预设最大输出功率为针对双向逆变器的输出功率限制要求的最大输出功率。
步骤A12：控制器14在所述光伏装置的输出功率小于所述双向逆变器的预设最小输出功率时，发送降低电压信号至所述双向逆变器，并在检测到所述双向逆变器的输入端电压小于或等于所述储能装置13的开路电压时，控制所述单向开关12闭合，所述降低电压信号用于指示所述双向逆变器将本身的输入端电压降低至小于或等于所述储能装置13的开路电压。
控制器14在控制单向开关12闭合后，放电电路导通，储能装置13向所述双向逆变器放电，将存储的能量提供给所述双向逆变器。单向开关12闭合后，储能装置13的输出端电压和双向逆变器的输入端电压相同，储能装置13则以与双向逆变器的输出功率相等的放电功率进行放电。
在本方案中，控制器在所述光伏装置的输出功率大于所述双向逆变器的预设最大输出功率时，控制所述单向变换器以第一充电功率对所述储能装置进行充电的过程，包括：
步骤B11：比较所述单向变换器11的输入端电压与所述储能装置13的开路电压。
步骤B12：在比较结果为所述单向变换器11的输入端电压大于所述储能装置13的开路电压时，控制所述单向变换器11将其输入端电压降低至等于所述储能装置13的开路电压，并在所述单向变换器11的输入端电压等于所述储能装置13的开路电压时，控制所述单向变换器11以所述第一充电功率对所述储能装置13进行充电。
单向变换器11的输入端电压在降低至等于储能装置13的开路电压时，单向变换器11工作于导通状态，单向变换器11在工作于导通状态后，控制器14控制处于导通状态的单向变换器11以第一充电功率对储能装置13进行充电。
步骤B13：在比较结果为所述单向变换器11的输入端电压小于所述储能装置13的开路电压时，控制所述单向变换器11将其输入端电压升高至等于所述储能装置13的开路电压，并在所述单向变换器11的输入端电压等于所述储能装置13的开路电压时，控制所述单向变换器11以所述第一充电功率对所述储能装置13进行充电。
单向变换器11的输入端电压在升高至等于储能装置13的开路电压时，单向变换器11工作于导通状态，单向变换器11在工作于导通状态后，控制器14控制处于导通状态的单向变换器11以第一充电功率对储能装置13进行充电。
步骤B14：在比较结果为所述单向变换器11的输入端电压等于所述储能装置13的开路电压时，控制所述单向变换器11以所述第一充电功率对所述储能装置13进行充电。
在单向变换器11的输入端电压等于储能装置13的开路电压时，单向变换器11工作于导通状态，控制器14直接控制处于导通状态的单向变换器11以第一充电功率对储能装置13进行充电。
本申请提供的充放电***能够通过控制器14控制单向变换器11向储能装置13充电，通过控制器14控制单向开关12，实现储能装置13双向逆变器放电，实现了充电电路和放电电路的分离，整个方案简单易实现。
由于本申请提供的充放电***实现了充电电路和放电电路的分离，因此可以单独对单向变换器11的充电功率进行设计，单独对单向开关12的放电功率进行设计(即仅根据双向逆变器的输出功率进行设计单向开关12的放电功率)。由于可以单独对单向变换器11的充电功率进行设计，单独对单向开关12的放电功率进行设计，因此具体可以设计为小功率充电，大功率放电(只要选择单向开关12的放电功率和双向逆变器的预设最大输出功率一致时，储能装置13的放电功率就能达到预设最大输出功率)或者大功率充电，小功率放电，可见，单向变换器11的充电功率和单向开关12的放电功率可以灵活设计。且单向变换器11设计简单，更加便于工程实现。
在单向开关12为直流接触器Q1时，控制器14在所述光伏装置的输出功率小于所述双向逆变器的预设最小输出功率时，若检测到所述双向逆变器的输入端电压小于或等于储能装置13的开路电压，则控制直流接触器Q1闭合。
直流接触器Q1闭合后，包括直流接触器Q1的放电电路导通，储能装置13向所述双向逆变器放电，将存储的能量提供给所述双向逆变器。直流接触器Q1闭合后，储能装置13的输出端电压和双向逆变器的输入端电压相同，储能装置13则以与双向逆变器的输出功率相等的放电功率进行放电。
由于直流接触器的寿命可以达到30年，且动作次数高达70万次，因此通过直流接触器放电具有高可靠性。且由于通过直流接触器放电过程中，能量损失极小，因此储能装置13放电过程具有更高的运行效率。
在单向开关12为直流接触器Q1和二极管D1时，控制器14在所述光伏装置的输出功率小于所述双向逆变器的预设最小输出功率时，若检测到所述双向逆变器的输入端电压小于或等于储能装置13的开路电压，则控制直流接触器Q1闭合。
直流接触器Q1闭合后，包括直流接触器Q1和二极管D1的放电电路导通，储能装置13向所述双向逆变器放电，将存储的能量提供给所述双向逆变器。
实施例二
在本实施例中，示出了本申请提供的一种光伏发电***，请参见图4，光伏发电***包括：光伏装置41、双向逆变器42和充放电***43。其中：
充放电***43和实施例一示出的充放电***相同，在此不再赘述。
充放电***43分别与所述光伏装置41和所述双向逆变器42相连。
具体的，充放电***43中的单向变换器11的输入端与光伏装置的输出端41相连，充放电***43中的单向开关12与双向逆变器42的输入端相连，充放电***43中的控制器14与双向逆变器42相连，如图5所示。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (8)

1.一种充放电***，其特征在于，所述充放电***包括：单向变换器、单向开关、储能装置和控制器，其中：
所述单向变换器的输入端与所述充放电***所属光伏发电***的光伏装置的输出端相连，所述单向变换器的输出端与所述储能装置的输入端相连；
所述单向开关分别与所述储能装置的输出端和所述充放电***所属光伏发电***的双向逆变器的输入端相连；
所述控制器分别与所述单向变换器、所述单向开关、所述储能装置和所述双向逆变器相连；
所述控制器，用于在所述光伏装置的输出功率大于所述双向逆变器的预设最大输出功率时，控制所述单向变换器以第一充电功率对所述储能装置进行充电，所述第一充电功率为所述光伏装置的输出功率与所述双向逆变器的预设最大输出功率的差值；
所述控制器在所述光伏装置的输出功率大于所述双向逆变器的预设最大输出功率时，控制所述单向变换器以第一充电功率对所述储能装置进行充电的过程，包括：
比较所述单向变换器的输入端电压与所述储能装置的开路电压；
在比较结果为所述单向变换器的输入端电压大于所述储能装置的开路电压时，控制所述单向变换器将其输入端电压降低至等于所述储能装置的开路电压，并在所述单向变换器的输入端电压等于所述储能装置的开路电压时，控制所述单向变换器以所述第一充电功率对所述储能装置进行充电；
在比较结果为所述单向变换器的输入端电压小于所述储能装置的开路电压时，控制所述单向变换器将其输入端电压升高至等于所述储能装置的开路电压，并在所述单向变换器的输入端电压等于所述储能装置的开路电压时，控制所述单向变换器以所述第一充电功率对所述储能装置进行充电；
在比较结果为所述单向变换器的输入端电压等于所述储能装置的开路电压时，控制所述单向变换器以所述第一充电功率对所述储能装置进行充电；
所述控制器，还用于在所述光伏装置的输出功率小于所述双向逆变器的预设最小输出功率时，发送降低电压信号至所述双向逆变器，并在检测到所述双向逆变器的输入端电压小于或等于所述储能装置的开路电压时，控制所述单向开关闭合，所述降低电压信号用于指示所述双向逆变器将本身的输入端电压降低至小于或等于所述储能装置的开路电压。
2.根据权利要求1所述的充放电***，其特征在于，所述单向开关包括：直流接触器。
3.根据权利要求1所述的充放电***，其特征在于，所述单向开关包括：直流接触器和二极管。
4.根据权利要求1所述的充放电***，其特征在于，所述单向变换器包括：
单级DC/DC变换器。
5.根据权利要求1所述的充放电***，其特征在于，所述单向变换器包括：
多级DC/DC变换器。
6.一种光伏发电***，其特征在于，包括：光伏装置、双向逆变器和如权利要求1-5任意一项所述的充放电***，其中：
所述充放电***分别与所述光伏装置和所述双向逆变器相连。
7.一种充放电方法，其特征在于，基于如权利要求1-5任意一项所述的充放电***，所述方法包括：
控制器在所述光伏装置的输出功率大于所述双向逆变器的预设最大输出功率时，控制所述单向变换器以第一充电功率对所述储能装置进行充电，所述第一充电功率为所述光伏装置的输出功率与所述双向逆变器的预设最大输出功率的差值；
所述控制器在所述光伏装置的输出功率小于所述双向逆变器的预设最小输出功率时，发送降低电压信号至所述双向逆变器，并在检测到所述双向逆变器的输入端电压小于或等于所述储能装置的开路电压时，控制所述单向开关闭合，所述降低电压信号用于指示所述双向逆变器将本身的输入端电压降低至小于或等于所述储能装置的开路电压。
8.根据权利要求7所述的充放电方法，其特征在于，控制器在所述光伏装置的输出功率大于所述双向逆变器的预设最大输出功率时，控制所述单向变换器以第一充电功率对所述储能装置进行充电的过程，包括：
比较所述单向变换器的输入端电压与所述储能装置的开路电压；
在比较结果为所述单向变换器的输入端电压大于所述储能装置的开路电压时，控制所述单向变换器将其输入端电压降低至等于所述储能装置的开路电压，并在所述单向变换器的输入端电压等于所述储能装置的开路电压时，控制所述单向变换器以所述第一充电功率对所述储能装置进行充电；
在比较结果为所述单向变换器的输入端电压小于所述储能装置的开路电压时，控制所述单向变换器将其输入端电压升高至等于所述储能装置的开路电压，并在所述单向变换器的输入端电压等于所述储能装置的开路电压时，控制所述单向变换器以所述第一充电功率对所述储能装置进行充电；
在比较结果为所述单向变换器的输入端电压等于所述储能装置的开路电压时，控制所述单向变换器以所述第一充电功率对所述储能装置进行充电。
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