CN216774357U - 光伏储能*** - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种光伏储能***。其中，采用储能电池单元作为储能***，相对于通常采用的飞轮***占地面积很小，便于在各种不同的场景中应用；同时，设置主控单元，并基于其根据储能电池单元的工作状态信息、已连接的负载信息和当前光照条件，对应调节供能控制单元的控制模式，从而可以对***的储能和供能进行合理调度，更好地满足实际需求。
Description
技术领域
本申请涉及储能技术领域，尤其涉及一种光伏储能***。
背景技术
海岛、山区等场景下存在天然供电困难或者市电接入成本较高的问题，而如果采用燃料发电则会导致噪声和污染等问题。因此，通常的应对方案是采用清洁能源例如光伏发电等方式进行发电，以满足用电需求。
现有的光伏***的应用中，通常采用飞轮***作为储能***，不过飞轮***存在占地面积较大等缺点，在部分场景中不方便应用；同时，在应用中受发电量等的限制，容易出现供电调度不合理的问题。
实用新型内容
本申请提供一种光伏储能***，以解决现有的光伏***在部分场景不方便应用以及供电调度不合理的问题。
本申请的上述目的是通过以下技术方案实现的：
本申请实施例提供的一种光伏储能***，其包括：主控单元、供能控制单元、储能电池单元和光伏发电组件；
其中，所述主控单元、所述储能电池单元和所述光伏发电组件均与所述供能控制单元相连接，所述主控单元还与所述储能电池单元相连接；
所述主控单元用于，监测所述储能电池单元的工作状态信息以及光伏储能***连接的负载信息，并根据所述工作状态信息、所述负载信息和当前光照条件，对应调节所述供能控制单元的控制模式；
所述供能控制单元用于，在不同的控制模式下，控制所述光伏发电组件为所述储能电池单元充电或为负载供电，或控制所述储能电池单元为负载供电。
可选的，所述供能控制单元包括DC/DC模块和DC/AC模块；所述供能控制单元通过所述DC/DC模块，利用所述光伏发电组件产生的电能为所述储能电池单元充电或为直流负载供电；所述供能控制单元通过所述DC/AC模块利用所述储能电池单元储存的电能为直流负载或交流负载供电。
可选的，所述光伏储能***还包括设置在所述储能电池单元和所述供能控制单元之间的电池保护单元，所述电池保护单元与所述主控单元相连接；
所述电池保护单元包括低电量保护开关，所述主控单元还用于，在监测到所述储能电池单元的电量低于设定值时控制所述低电量保护开关断开，以禁止所述储能电池单元放电。
可选的，所述低电量保护开关包括但不限于直流继电器。
可选的，所述电池保护单元还包括过流保护开关。
可选的，所述过流保护开关包括但不限于熔断器。
可选的，所述储能电池单元包括多个串联的高压电池包。
可选的，所述高压电池包的包括电池和电量采集单元，所述电量采集单元与所述主控单元通讯连接。
可选的，所述光伏发电组件的开路电压与所述储能电池单元的标称电压的差值大于30V。
可选的，所述光伏储能***还包括手动开关；
所述光伏发电组件通过所述手动开关与所述储能电池单元相连接；所述手动开关闭合时，所述光伏发电组件不通过所述DC/DC模块直接为所述储能电池单元充电。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请的实施例提供的技术方案中，采用储能电池单元作为储能***，相对于通常采用的飞轮***占地面积很小，便于在各种不同的场景中应用；同时，设置主控单元，并基于其根据储能电池单元的工作状态信息、已连接的负载信息和当前光照条件，对应调节供能控制单元的控制模式，从而可以对***的储能和供能进行合理调度，更好地满足实际需求。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1为本申请实施例提供的一种光伏储能***的原理示意图；
图2为本申请实施例提供的一种光伏储能***的具体结构示意图；
图3为图2中的电池保护单元的放大图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
现有的光伏***的应用中，通常采用飞轮***作为储能***，飞轮***具有高功率密度和长寿命等优点，但同样也存在占地面积较大等缺点，因此在部分场景中不方便应用；同时，实际应用中，受光伏组件本身发电量的限制，并且由于白天发电时负载也需要供电，因此容易出现供电调度不合理的问题，比如，可能出现夜晚时储能***电量不足，无法为必需的用电设备供电的情况，导致不能满足住所或办公区域的基础需求。
为了解决上述问题，本申请提供一种光伏储能***及其充放电过程的控制方法，通过采用电池单元作为储能***来减小整个***的占地面积，并通过主控单元对充放电过程进行合理控制，从而减少甚至避免供电调度不合理的问题。以下通过实施例对具体方案进行详细说明。
实施例
参照图1，图1为本申请实施例提供的一种光伏储能***的原理示意图。如图1所示，一种光伏储能***，其包括主控单元1(BMS，Battery Management System)、供能控制单元3、储能电池单元2和光伏发电组件4；
其中，主控单元1、储能电池单元2和光伏发电组件4均与供能控制单元3相连接，主控单元1还与储能电池单元2相连接；主控单元1用于，监测储能电池单元2的工作状态信息以及光伏储能***连接的负载信息，并根据工作状态信息、负载信息和当前光照条件，对应调节供能控制单元3的控制模式；供能控制单元3用于，在不同的控制模式下，控制光伏发电组件4为储能电池单元2充电或为负载供电，或控制储能电池单元2为负载供电。
具体的，采用储能电池单元2(比如锂电池)进行储能，相对于飞轮***，可以有效减小整个***所占用的面积，从而便于在恶劣的场景下建立光伏储能***。
而通过主控单元1实时监测储能电池单元2的工作状态和***连接的负载等信息，然后基于相应信息对供能控制单元3的控制模式进行控制，从而可以对***的储能、功能过程进行合理调度，避免出现夜间供电不足等问题。其中，考虑到光伏储能***储存的电能最重要的作用是在夜间为必需的用电设备供电，因此，主控单元1在调节供能控制单元3的控制模式时，需要尽可能确保储能电池单元2的电量充足，在此基础上，可根据实际需要利用光伏发电组件4或储能电池单元2为连接的直流负载和/或交流负载供电。
为了更好地实现上述方案，结合图2对图1中的相关结构单元的可行实施方式进行举例说明。
一些实施例中，如图2所示，供能控制单元3包括DC/DC模块和DC/AC模块；其中，供能控制单元3通过DC/DC模块，利用光伏发电组件4产生的电能为储能电池单元2充电或为直流负载(图2中的DC负载)供电；供能控制单元3通过DC/AC模块利用储能电池单元2储存的电能为直流负载或交流负载(图2中的AC负载)供电。
更具体的，DC/DC模块可以包括用于光伏发电组件4输入电能的光伏输入DC/DC模块和用于储能电池单元2输出电能的电池输出DC/DC模块(图中未示出)，也即，光伏发电组件4产生的电能通过光伏输入DC/DC模块传输至储能电池单元2进行存储，储能电池单元2输出的电能通过电池输出DC/DC模块传输至直流负载供直流负载运行。
此外，当需要为交流负载供电时，光伏发电组件4产生的电能依次通过光伏输入DC/DC模块和DC/AC模块传输至交流负载，或者，储能电池单元2输出的电能通过DC/AC模块传输至交流负载，从而实现对交流负载的供电。
此外，如图2和图3所示，一些实施例中，所述光伏储能***还包括设置在储能电池单元2和供能控制单元3之间的电池保护单元5，电池保护单元5与主控单元1相连接；电池保护单元5包括低电量保护开关，主控单元1还用于，在监测到储能电池单元2的电量(SOC，State of Charge)低于设定值时控制低电量保护开关断开，以禁止储能电池单元2放电。
具体的，实际应用中，难免出现储能电池单元2过放(剩余电量过低)的情况，该情况会对储能电池单元2造成损伤，因此，本实施例中设置低电量保护开关，从而当主控单元1监测到电量过低(低于设定值，比如SOC＜10％)时，可控制低电量保护开关断开，从而控制储能电池单元2连接的主回路(即电池保护单元5所在回路)断开，从而禁止储能电池单元2继续放电。其中，如图3所示，低电量保护开关可采用直流继电器或者其他开关器件，具体不进行限定。
此外，一些实施例中，如图2和图3所示，所述电池保护单元5还包括过流保护开关，过流保护开关同样设置在储能电池单元2连接的主回路上，当输出电流过大时则切断主回路，避免光伏储能***或负载烧毁。其中，过流保护开关包括但不限于熔断器。
此外，一些实施例中，如图3所示，所述电池保护单元5还可以包括分流器，通过分流器主控单元1可以实现对主回路电流的检测，从而基于此更好地对***的运行状态进行调节。
此外，应用中，储能电池单元2可设计为包括多个串联的高压电池包，通过串联的形式可以提高输出电压；必要时也可将多个高压电池包并联来提高容量。进一步的，高压电池包可采用模块化的设计，每个模块均包括电池和电量采集单元，电量采集单元与主控单元1通讯连接，主控单元1通过电量采集单元获取每个电池的当前电量，如此，可以在方便根据需求对储能电池单元2的容量进行配置的基础上，实现储能电池单元2的电量监测。其中，电池优选为钛酸锂锂电池，其具有超低温(-30℃)和长循环寿命(15000次循环)的特点。
实际应用时，储能电池单元2的容量配置和光伏组件的数量应合理搭配，比如，当电池采用型号1P8S、标称电压U0＝18.4V的锂电池时，高压电池包的数量优选为7-17，由此可知，储能电池单元2的标称电压为Uba＝U0*N，N为串联的高压电池包的数量。
此外，为了更好地实现光伏发电组件4对储能电池单元2的充电，优选地，光伏发电组件4的开路电压Upv与储能电池单元2的标称电压Uba的差值大于30V，也即Upv-Uba＞30V。如此，光伏发电组件4可实现对储能电池单元2的单独直接充电。
此外，一些实施例中，如图2所示，所述光伏储能***还包括手动开关6；光伏发电组件4通过手动开关6与储能电池单元2相连接；手动开关6闭合时，光伏发电组件4不通过DC/DC模块直接为储能电池单元2充电。
具体的，在某些情况下，光伏发电组件4可能不能通过供能控制单元3为储能电池单元2充电，比如，当主控单元1在储能电池单元2的电量低于设定值而通过低电量保护开关切断主回路时，供能控制单元3与储能电池单元2之间为断路，则光伏发电组件4不能为储能电池单元2充电，因此，为了解决这一问题，本实施例在光伏发电组件4与储能电池单元2之间设置手动开关6，从而在前述情况下，用户可以手动闭合手动开关6，使光伏发电组件4为储能电池单元2充电，使***恢复正常状态。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种光伏储能***，其特征在于，包括：主控单元、供能控制单元、储能电池单元和光伏发电组件；
其中，所述主控单元、所述储能电池单元和所述光伏发电组件均与所述供能控制单元相连接，所述主控单元还与所述储能电池单元相连接；
所述主控单元用于，监测所述储能电池单元的工作状态信息以及光伏储能***连接的负载信息，并根据所述工作状态信息、所述负载信息和当前光照条件，对应调节所述供能控制单元的控制模式；
所述供能控制单元用于，在不同的控制模式下，控制所述光伏发电组件为所述储能电池单元充电或为负载供电，或控制所述储能电池单元为负载供电；
还包括设置在所述储能电池单元和所述供能控制单元之间的电池保护单元，所述电池保护单元与所述主控单元相连接；
所述电池保护单元包括低电量保护开关，所述主控单元还用于，在监测到所述储能电池单元的电量低于设定值时控制所述低电量保护开关断开，以禁止所述储能电池单元放电。
2.根据权利要求1所述的光伏储能***，其特征在于，所述供能控制单元包括DC/DC模块和DC/AC模块；所述供能控制单元通过所述DC/DC模块，利用所述光伏发电组件产生的电能为所述储能电池单元充电或为直流负载供电；所述供能控制单元通过所述DC/AC模块利用所述储能电池单元储存的电能为直流负载或交流负载供电。
3.根据权利要求1所述的光伏储能***，其特征在于，所述低电量保护开关包括但不限于直流继电器。
4.根据权利要求1所述的光伏储能***，其特征在于，所述电池保护单元还包括过流保护开关。
5.根据权利要求4所述的光伏储能***，其特征在于，所述过流保护开关包括但不限于熔断器。
6.根据权利要求1所述的光伏储能***，其特征在于，所述储能电池单元包括多个串联的高压电池包。
7.根据权利要求6所述的光伏储能***，其特征在于，所述高压电池包的包括电池和电量采集单元，所述电量采集单元与所述主控单元通讯连接。
8.根据权利要求1所述的光伏储能***，其特征在于，所述光伏发电组件的开路电压与所述储能电池单元的标称电压的差值大于30V。
9.根据权利要求2所述的光伏储能***，其特征在于，还包括手动开关；
所述光伏发电组件通过所述手动开关与所述储能电池单元相连接；所述手动开关闭合时，所述光伏发电组件不通过所述DC/DC模块直接为所述储能电池单元充电。
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