CN208226581U - 一种光储微网*** - Google Patents

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邹绍琨
张鹏
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Abstract

本实用新型提供一种光储微网***，其低压侧直流母线分别通过多个变压器接入大电网，使得低压侧直流母线可以接入大容量储能***，而无需更换大容量变压器；并且，通过控制***的控制，能够使其光伏***、第一储能***和各个第二储能***分别通过相应的开关与低压侧交流母线相连，在大电网有电时均可正常工作；通过控制***的控制，还能够使该光伏***和各个第二储能***分别通过相应的开关与第一储能***相连，在大电网断电时，形成较大子微网，该第一储能***和各个第二储能***能够延长微网的备电时间并消纳光伏发电。

Description

一种光储微网***
技术领域
本实用新型涉及光伏发电技术领域，特别涉及一种光储微网***。
背景技术
光伏发电依靠大电网提供必要的支持，在大电网停电的情况下，出于安全等因素的考虑，光伏必须离网运行。因此，现有技术通常通过加设储能设施，使其形成微网，以在大电网断电时消纳光伏发电。
储能***接入400V交流低压侧的转换效率最高，但是大功率的储能***对接入侧的变压器的容量要求较高，同时，与储能***相连的开关柜的容量也比较大，且其电池必须预留一部分容量，使得项目整体投资较大，不利于储能***的灵活扩容。
因此，现有技术很难实现低压侧的大容量储能接入，导致大电网断电情况下，备电时间短、无法有效消纳光伏发电。
实用新型内容
本实用新型提供一种光储微网***，以在大电网断电情况下延长微网的备电时间并消纳光伏发电。
为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：
一种光储微网***，包括：光伏***、多个变压器、控制***、一个第一储能***及N-1个第二储能***，N为大于1的正整数；其中：
所述第一储能***通过快速并离网切换开关与低压侧交流母线相连；
所述光伏***的交流侧及N-1个所述第二储能***分别通过各自的第一可控开关与低压侧交流母线相连；
多个所述变压器的低压侧分别与所述低压侧直流母线相连；多个所述变压器的高压侧与大电网相连；
所述光伏***的交流侧及N-1个所述第二储能***分别通过各自的第二可控开关与所述第一储能***相连；
所述控制***与所述第一储能***、各个所述第一可控开关的控制端及各个所述第二可控开关的控制端相连。
优选的，所述控制***包括：N个离网控制器；其中：
离网控制器的检测端与所述第一储能***相连；
离网控制器的输出端分别与对应***的所述第一可控开关的控制端及所述第二可控开关的控制端相连。
优选的，所述离网控制器包括：检测模块、通信模块、处理模块及输出模块；其中：
所述检测模块的输入端与所述第一储能***相连；
所述检测模块的输出端与所述处理模块的输入端相连；
所述处理模块的通信端与所述通信模块相连；
所述处理模块的输出端通过所述输出模块与对应***的所述第一可控开关的控制端及所述第二可控开关的控制端相连。
优选的，所述控制***包括：检测模块、通信模块、处理模块及N个输出模块；其中：
所述检测模块的输入端与所述第一储能***相连；
所述检测模块的输出端与所述处理模块的输入端相连；
所述处理模块的通信端与所述通信模块相连；
所述处理模块的输出端分别与N个所述输出模块的输入端相连；
N个所述输出模块的输出端分别与N个***的所述第一可控开关的控制端及所述第二可控开关的控制端对应相连；所述N个***包括所述光伏***和N-1个所述第二储能***。
优选的，所述第一储能***与第一类负载的供电端相连；所述低压侧直流母线与第二类负载的供电端相连。
优选的，大电网有电时，所述快速并离网切换开关及各个所述第一可控开关均为闭合状态，各个所述第二可控开关均为断开状态。
优选的，大电网有电时，所述光伏***所发电能优先并网；所述第一储能***及各个所述第二储能***优先消纳光伏发电，且所述第一储能***及各个所述第二储能***的工作模式包括分时电价及削峰填谷。
优选的，大电网断电时，所述快速并离网切换开关及各个所述第一可控开关均为断开状态，各个所述第二可控开关均为闭合状态。
优选的，大电网断电时，所述第一储能***工作于V/F模式；
所述光伏***所发电能优先为负载供电；
所述光伏***所发电能为负载供电且有盈余时，各个所述第二储能***工作于存储电能模式；
所述光伏***所发电能不足以为负载供电时，各个所述第二储能***工作于跟踪负荷模式。
本实用新型提供的光储微网***，其低压侧直流母线分别通过多个变压器接入大电网，使得低压侧直流母线可以接入大容量储能***，而无需更换大容量变压器；并且，通过控制***的控制，能够使其光伏***、第一储能***和各个第二储能***分别通过相应的开关与低压侧交流母线相连，在大电网有电时均可正常工作；通过控制***的控制，还能够使该光伏***和各个第二储能***分别通过相应的开关与第一储能***相连，在大电网断电时，形成较大子微网，该第一储能***和各个第二储能***能够延长微网的备电时间并消纳光伏发电。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的光储微网***的结构示意图；
图2是本实用新型另一实施例提供的离网控制器的结构示意图；
图3是本实用新型另一实施例提供的控制***的结构示意图。
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作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。
本实用新型提供一种光储微网***，以在大电网断电情况下延长微网的备电时间并消纳光伏发电。
参见图1，该光储微网***包括：光伏***PV、多个变压器、控制***、一个第一储能***ESS1及N-1个第二储能***(ESS2至ESSN)，N为大于1的正整数；其中：
第一储能***ESS1通过快速并离网切换开关ATS与低压侧交流母线相连；
光伏***PV的交流侧通过自身的第一可控开关S1与低压侧交流母线相连；N-1个第二储能***(ESS2至ESSN)分别通过各自的第一可控开关(S2 至SN)与低压侧交流母线相连；
多个变压器的低压侧分别与低压侧直流母线相连；多个变压器的高压侧与大电网相连；
光伏***PV的交流侧通过自身的第二可控开关K1与第一储能***ESS1 相连；N-1个第二储能***(ESS2至ESSN)分别通过各自的第二可控开关(K2 至KN)与第一储能***ESS1相连；
控制***与第一储能***ESS1、各个第一可控开关(S1至SN)的控制端及各个第二可控开关(K1至KN)的控制端相连。
本实施例中，采用多个储能***在不同的变压器下面进行接入，比如，可以将1MWh的储能***拆分成两个500KWh的储能***接入到两个低压侧的变压器下面，使本光储微网***不用更换大容量变压器即可实现低压侧大容量储能接入，提高了储能***接入的可行性与经济性。
并且，本实施例提供的该光储微网***，通过控制***的控制，能够使其光伏***PV、第一储能***ESS1和各个第二储能***(ESS2至ESSN) 分别通过相应的开关与低压侧交流母线相连，在大电网有电时均可正常工作；而且，通过控制***的控制，还能够使该光伏***PV和各个第二储能***(ESS2至ESSN)分别通过相应的开关与第一储能***ESS1相连，在大电网断电时，形成较大子微网，该第一储能***ESS1和各个第二储能*** (ESS2至ESSN)能够延长微网的备电时间并消纳光伏发电。
实际应用中，当大电网断电时，为了更进一步延长微网的备电时间，可以选择仅为该光储微网***所带负载中的重要负载供电，而暂停为一些非重要负载供电，因此，可以设置第一类负载(即重要负载)的供电端与第一储能***ESS1相连，而设置第二类负载(即非重要负载)的供电端与低压侧直流母线相连。
这样，当大电网有电时，控制***控制快速并离网切换开关ATS及各个第一可控开关(S1至SN)均为闭合状态，并控制各个第二可控开关(K1至KN) 均为断开状态，则光伏***PV、第一储能***ESS1及各个第二储能*** (ESS2至ESSN)均并入大电网，各个负载也均能够接收供电。此时，光伏***PV所发电能优先并网；第一储能***ESS1及各个第二储能***(ESS2 至ESSN)优先消纳光伏发电，根据光伏发电量预测信息，将电量存储起来，到负荷功率较大时，将能量释放；且第一储能***ESS1及各个第二储能*** (ESS2至ESSN)的工作模式包括分时电价及削峰填谷，但并不仅限于此，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
而当大电网断电时，快速并离网切换开关ATS快速关断，第一储能*** ESS1作为离网主电源，运行在V/F模式下，即改变频率的同时控制输出电压，以提供稳定可靠的参考电压。控制***控制各个第一可控开关(S1至SN) 均为断开状态，并控制各个第二可控开关(K1至KN)均为闭合状态，使光伏***PV和各个第二储能***(ESS2至ESSN)均接入离网主电源；然后该控制***还将下发控制指令至光伏***PV和各个第二储能***(ESS2至ESSN)，使该光伏***PV和各个第二储能***(ESS2至ESSN)从由于孤岛保护而停止运行的状态可靠启动；此时，光伏***PV所发电能优先为第一类负载供电，各个储能***主要起到平滑光伏发电的作用；若光伏***PV所发电能为第一类负载供电且有盈余，则各个第二储能***(ESS2至ESSN)工作于存储电能模式；而若光伏***PV所发电能不足以为第一类负载供电甚至不能发电时，各个第二储能***(ESS2至ESSN)组成大的储能微网，工作于跟踪负荷模式，可以显著延长负荷备电时间。
本实用新型另一实施例还提供了一种具体的光储微网***，在上述实施例的基础之上，优选的，其控制***包括：N个离网控制器；其中：
离网控制器的检测端与第一储能***ESS1相连；
离网控制器的输出端分别与对应***的第一可控开关的控制端及第二可控开关的控制端相连。
具体的，该N个离网控制器中：一个离网控制器的输出端与光伏***PV 的第一可控开关S1的控制端及第二可控开关K1的控制端相连，控制光伏***PV并离网运行；另一个离网控制器的输出端与第二储能***ESS2的第一可控开关S2的控制端及第二可控开关K2的控制端相连，控制第二储能*** ESS2并离网运行；依次类推，最后一个离网控制器的输出端与第二储能*** ESSN的第一可控开关SN的控制端及第二可控开关KN的控制端相连，控制第二储能***ESSN并离网运行。
离网控制器的主要作用包括：检测作为离网主电源的第一储能***ESS1 的电压、频率；并且判断大电网是否有电，在大电网断电时，将控制的*** (第二储能***或者光伏***)接入离网主电源，组成更大范围的微网；而在大电网有电时，将控制的***(第二储能***或者光伏***)从离网主电源切除，接入大电网。
优选的，参见图2，该离网控制器包括：检测模块101、通信模块102、处理模块103及输出模块104；其中：
检测模块101的输入端与第一储能***ESS1相连；
检测模块101的输出端与处理模块103的输入端相连；
处理模块103的通信端与通信模块102相连；
处理模块103的输出端通过输出模块104与对应***的第一可控开关的控制端及第二可控开关的控制端相连。
检测模块101用于检测作为离网主电源的第一储能***ESS1的电压、频率；通信模块102与该光储微网***中的其他控制器进行通信，比如各个储能***内部的控制器以及控制并网接触器通断的控制器等，此处不做限定；处理模块103用于判断大电网是否有电，在大电网断电时，通过输出模块104 的输出信号将控制的***(第二储能***或者光伏***)接入离网主电源，组成更大范围的微网；而在大电网有电时，通过输出模块104的输出信号将控制的***(第二储能***或者光伏***)从离网主电源切除，接入大电网。
或者，各个第二储能***及光伏***也可以共用同一个控制设备，此时，该控制***如图3所示，包括：检测模块201、通信模块202、处理模块 203及N个输出模块204；其中：
检测模块201的输入端与第一储能***ESS1相连；
检测模块201的输出端与处理模块203的输入端相连；
处理模块203的通信端与通信模块202相连；
处理模块203的输出端分别与N个输出模块204的输入端相连；
N个输出模块204的输出端分别与N个***的第一可控开关的控制端及第二可控开关的控制端对应相连；上述N个***包括光伏***PV和N-1个第二储能***(ESS2至ESSN)。
此时该控制***的具体原理与上述内容相似，此处不再赘述。
本光储微网***的其余原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。
本实用新型中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种光储微网***，其特征在于，包括：光伏***、多个变压器、控制***、一个第一储能***及N-1个第二储能***，N为大于1的正整数；其中：
所述第一储能***通过快速并离网切换开关与低压侧交流母线相连；
所述光伏***的交流侧及N-1个所述第二储能***分别通过各自的第一可控开关与低压侧交流母线相连；
多个所述变压器的低压侧分别与所述低压侧直流母线相连；多个所述变压器的高压侧与大电网相连；
所述光伏***的交流侧及N-1个所述第二储能***分别通过各自的第二可控开关与所述第一储能***相连；
所述控制***与所述第一储能***、各个所述第一可控开关的控制端及各个所述第二可控开关的控制端相连。
2.根据权利要求1所述的光储微网***，其特征在于，所述控制***包括：N个离网控制器；其中：
离网控制器的检测端与所述第一储能***相连；
离网控制器的输出端分别与对应***的所述第一可控开关的控制端及所述第二可控开关的控制端相连。
3.根据权利要求2所述的光储微网***，其特征在于，所述离网控制器包括：检测模块、通信模块、处理模块及输出模块；其中：
所述检测模块的输入端与所述第一储能***相连；
所述检测模块的输出端与所述处理模块的输入端相连；
所述处理模块的通信端与所述通信模块相连；
所述处理模块的输出端通过所述输出模块与对应***的所述第一可控开关的控制端及所述第二可控开关的控制端相连。
4.根据权利要求1所述的光储微网***，其特征在于，所述控制***包括：检测模块、通信模块、处理模块及N个输出模块；其中：
所述检测模块的输入端与所述第一储能***相连；
所述检测模块的输出端与所述处理模块的输入端相连；
所述处理模块的通信端与所述通信模块相连；
所述处理模块的输出端分别与N个所述输出模块的输入端相连；
N个所述输出模块的输出端分别与N个***的所述第一可控开关的控制端及所述第二可控开关的控制端对应相连；所述N个***包括所述光伏***和N-1个所述第二储能***。
5.根据权利要求1所述的光储微网***，其特征在于，所述第一储能***与第一类负载的供电端相连；所述低压侧直流母线与第二类负载的供电端相连。
6.根据权利要求1-5任一所述的光储微网***，其特征在于，大电网有电时，所述快速并离网切换开关及各个所述第一可控开关均为闭合状态，各个所述第二可控开关均为断开状态。
7.根据权利要求6所述的光储微网***，其特征在于，大电网有电时，所述光伏***所发电能优先并网；所述第一储能***及各个所述第二储能***优先消纳光伏发电，且所述第一储能***及各个所述第二储能***的工作模式包括分时电价及削峰填谷。
8.根据权利要求1-5任一所述的光储微网***，其特征在于，大电网断电时，所述快速并离网切换开关及各个所述第一可控开关均为断开状态，各个所述第二可控开关均为闭合状态。
9.根据权利要求8所述的光储微网***，其特征在于，大电网断电时，所述第一储能***工作于V/F模式；
所述光伏***所发电能优先为负载供电；
所述光伏***所发电能为负载供电且有盈余时，各个所述第二储能***工作于存储电能模式；
所述光伏***所发电能不足以为负载供电时，各个所述第二储能***工作于跟踪负荷模式。
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