CN106505644A - 一种基于双母线微网架构的光储充一体化*** - Google Patents

一种基于双母线微网架构的光储充一体化*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于双母线微网架构的光储充一体化***，包括第一发电单元、第二发电单元、储能单元、双向储能变流器以及PCC点开关，所述第一发电单元连接在交流母线上，所述第二发电单元和所述储能单元并联在直流母线上，所述双向储能变流器连接在交流母线与直流母线之间，所述PCC点开关连接在交流母线与交流大电网之间，所述双向储能变流器用于实现所述PCC点开关的断开与闭合。本发明采用上述结构，减少了多级变换，提高了***的能源转换效率，降低了用电成本，同时也提高了***的安全性和稳定性。

Description

一种基于双母线微网架构的光储充一体化***
技术领域
本发明涉及分布式光伏、智能微网、储能***、电动汽车充电站等领域，具体是一种基于双母线微网架构的光储充一体化***。
背景技术
气候变化给生态环境带来的影响已经得到了全社会的共识，分布式光伏、微网、储能、电动汽车等技术得到了快速的发展和应用。光储充一体化***是将分布式光伏、储能和电动汽车充电桩集成在一个应用***中进行优化控制，来提高综合能源的利用效率，目前已经在旅游景区、城市商场、公共停车场等场所建成了一些示范与应用。这些已建成应用示范，其技术路线大多采用纯交流母线架构，光伏、储能、充电桩均并在交流母线上。而光伏、储能电池均是直流，基于交流母线架构需要先将光伏转换成交流，再利用交流电给储能电池充电，从而导致***转换效率低。另外，目前大多的并联在交流母线上的直流充电桩只支持单向充电，而且需要经过多级变换，实现交流电与电动汽池电池间的能量隔离变换，电路控制复杂、效率低、成本高。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提出了一种基于双母线微网架构的光储充一体化***，解决现有单一的交流母线架构使得只能单向充电，需要多级变换，导致电路控制复杂、效率低、成本高的问题。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案实现：
一种基于双母线微网架构的光储充一体化***，包括第一发电单元、第二发电单元、储能单元、双向储能变流器以及PCC点开关，所述第一发电单元连接在交流母线上，所述第二发电单元和所述储能单元并联在直流母线上，所述双向储能变流器连接在交流母线与直流母线之间，所述PCC点开关连接在交流母线与交流大电网之间，所述双向储能变流器用于实现所述PCC点开关的断开与闭合。
进一步地，作为优选技术方案，所述第一发电单元包括第一光伏电池和光伏并网逆变器，第一光伏电池通过光伏并网逆变器连接至交流母线。
进一步地，作为优选技术方案，所述第二发电单元包括第二光伏电池和光伏DC/DC充电控制器，第二光伏电池通过光伏DC/DC充电控制器连接至直流母线。
进一步地，作为优选技术方案，所述储能单元包括储能电池和充电装置，单元包括储能电池和充电装置并联在直流母线上。
进一步地，作为优选技术方案，所述充电装置包括电动汽车充电桩和双向DC/DC变流器，电动汽车充电桩通过双向DC/DC变流器连接至直流母线。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本发明一方面通过光伏电池、光伏并网逆变器，不仅可直接为交流母线上的交流负载供电，还可经双向储能变流器对储能电池和电动汽车充电桩充电，并将多余的电能回馈交流大电网；另一方面，光伏电池经光伏DC/DC充电控制器，不仅可直接向电动汽车充电桩供电，还可把多余的电能送往储能电池进行存储，相对于传统的纯交流母线架构，本发明通过采用将储能电池和充电桩并在直流母线的设计方案，减少了多级变换，提高了***的能源转换效率。
（2）本发明的储能电池和电动汽车充电桩在***中扮演着负荷（充电）和电源（放电）的双重身份，***可以根据日照强度及负载特性，灵活调节和切换它们的工作状态，在夜间用电低谷时，交流大电网经双向储能变流器向储能电池和电动汽车充电桩存储能量；当白天光照不足或用电高峰电负荷过大时，储能电池和电动汽车充电桩还可以经双向储能变流器，将储存的直流电转换为交流电后输送给交流负载或反送交流大电网，满足电网调度要求，用电低谷时充电蓄能、用电高峰时放电耗能的智慧能源管理策略，节约了峰谷电价差，实现了能量由单向向“双向互动、互联”的转换，同时，多种运行模式提高了***安全性，实现了电能的精细化管理。
（3）本发明分白天阳光充足发电模式、夜间储能模式和无光照发电模式，各种模式均能满足负荷的用电要求，保证了***运行的连续性与稳定性。
附图说明
图1为本发明的***组成框图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例：
如图1所示，本实施例所述的一种基于双母线微网架构的光储充一体化***，包括第一发电单元、第二发电单元、储能单元、双向储能变流器以及PCC点开关，第一发电单元连接在交流母线上，第二发电单元和储能单元并联在直流母线上，双向储能变流器连接在交流母线与直流母线之间，PCC点开关连接在交流母线与交流大电网之间，双向储能变流器用于实现PCC点开关的断开与闭合，PCC点开关，即公共耦合点（PCC，Point of Common Coupling）开关，是本发明与交流大电网的唯一接入点，PCC点开关可采用常规的机械开关，并配有电动操作结构与状态返回干结点，双向储能变流器与PCC点开关通过干结点的方式进行DI和DO的状态交互，决定了整个***的能量与交流大电网是否交互。
优选的，本实施例的第一发电单元包括第一光伏电池和光伏并网逆变器，第一光伏电池通过光伏并网逆变器连接至交流母线，第二发电单元包括第二光伏电池和光伏DC/DC充电控制器，第二光伏电池通过光伏DC/DC充电控制器连接至直流母线，储能单元包括储能电池和充电装置，单元包括储能电池和充电装置并联在直流母线上，充电装置包括电动汽车充电桩和双向DC/DC变流器，电动汽车充电桩通过双向DC/DC变流器连接至直流母线。
下面，通过图1来分别说明本发明在白天阳光充足发电模式、夜间储能模式和无光照发电模式下的工作过程。
一、白天阳光充足发电模式
当双向储能变流器不运行时，一方面，第一光伏电池经光伏并网逆变器电力变换后，直接为交流母线上的交流负载供电；另一方面，第二光伏电池光伏DC/DC充电控制器，向储能电池和电动汽车充电桩充电。
当双向储能变流器运行时，除了第一光伏电池为交流负载供电以及第二光伏电池向储能电池和电动汽车充电桩充电之外，第一光伏电池可经双向储能变流器向储能电池和电动汽车充电桩充电，或者第二光伏电池经双向储能变流器向交流大电网馈电，满足电网调度。
二、夜间储能模式
夜晚用电低谷时，双向储能变流器可将来自交流大电网的交流电转换为直流电，并向储能电池和电动汽车充电桩充电。
三、无光照时的发电模式
当双向储能变流器不运行时，储能电池可经过双向DC/DC变流器，直接向电动汽车充电桩充电。
当双向储能变流器运行时，除了储能电池可经过双向DC/DC变流器，直接向电动汽车充电桩充电之外，储能电池和电动汽车充电桩还可经双向储能变流器向交流负载供电，或者馈电至交流大电网，满足电网调度。
另外需要说明的是，根据不同的应用场合，本着因地制宜、科学设计的原则，可在交流母线或直流母线上并入一些风力发电***、柴油发电***等，即不单单是光伏发电。
本实施例采用上述***结构，能够获得以下有益效果：
1、本发明一方面通过光伏电池、光伏并网逆变器，不仅可直接为交流母线上的交流负载供电，还可经双向储能变流器对储能电池和电动汽车充电桩充电，并将多余的电能回馈交流大电网；另一方面，光伏电池经光伏DC/DC充电控制器，不仅可直接向电动汽车充电桩供电，还可把多余的电能送往储能电池进行存储，相对于传统的纯交流母线架构，本发明通过采用将储能电池和充电桩并在直流母线的设计方案，减少了多级变换，提高了***的能源转换效率。
2、本发明的储能电池和电动汽车充电桩在***中扮演着负荷（充电）和电源（放电）的双重身份，***可以根据日照强度及负载特性，灵活调节和切换它们的工作状态，在夜间用电低谷时，交流大电网经双向储能变流器向储能电池和电动汽车充电桩存储能量；当白天光照不足或用电高峰电负荷过大时，储能电池和电动汽车充电桩还可以经双向储能变流器，将储存的直流电转换为交流电后输送给交流负载或反送交流大电网，满足电网调度要求，用电低谷时充电蓄能、用电高峰时放电耗能的智慧能源管理策略，节约了峰谷电价差，实现了能量由单向向“双向互动、互联”的转换，同时，多种运行模式提高了***安全性，实现了电能的精细化管理。
3、本发明分白天阳光充足发电模式、夜间储能模式和无光照发电模式，各种模式均能满足负荷的用电要求，保证了***运行的连续性与稳定性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于双母线微网架构的光储充一体化***，其特征在于，包括第一发电单元、第二发电单元、储能单元、双向储能变流器以及PCC点开关，所述第一发电单元连接在交流母线上，所述第二发电单元和所述储能单元并联在直流母线上，所述双向储能变流器连接在交流母线与直流母线之间，所述PCC点开关连接在交流母线与交流大电网之间，所述双向储能变流器用于实现所述PCC点开关的断开与闭合。
2.根据权利要求1所述的一种基于双母线微网架构的光储充一体化***，其特征在于，所述第一发电单元包括第一光伏电池和光伏并网逆变器，第一光伏电池通过光伏并网逆变器连接至交流母线。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于双母线微网架构的光储充一体化***，其特征在于，所述第二发电单元包括第二光伏电池和光伏DC/DC充电控制器，第二光伏电池通过光伏DC/DC充电控制器连接至直流母线。
4.根据权利要求3所述的一种基于双母线微网架构的光储充一体化***，其特征在于，所述储能单元包括储能电池和充电装置，单元包括储能电池和充电装置并联在直流母线上。
5.根据权利要求4所述的一种基于双母线微网架构的光储充一体化***，其特征在于，所述充电装置包括电动汽车充电桩和双向DC/DC变流器，电动汽车充电桩通过双向DC/DC变流器连接至直流母线。
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