[发明专利]双模太阳能光伏发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种双模太阳能光伏发电系统，尤其是涉及一种主要应用于建设在城市、园区、社区等的建筑物上的分布式屋顶光伏电站的双模太阳能光伏发电系统。

背景技术

太阳能发电、风力发电、潮汐能发电等可再生能源发电，为解决人类社会日益紧张的能源危机和环境污染问题，提供了一条可供选择的解决思路和办法。 以太能光伏发电为例，随着近年来全世界装机规模的日益扩大，正成为可再生能源利用的重要技术手段。

太阳能光伏发电可以简单分为两种方式，一种是集中式的太阳能光伏电站，通过建设集中连片的几十兆瓦乃至几百兆瓦规模的大型太阳能光伏发电站，将太阳能采集转换成电能，经过大电网的输送和调配，提供给用户使用。集中式的太阳能光伏电站，由于太阳能发电具有间隙性和不稳定性的特点，往往对电网造成很大冲击，对电网的安全造成不利影响；而且集中式的能源生产方法，仍然没有摆脱传统电能的生产使用模式，导致大量的宝贵电能在多级的转换和长距离的输送过程中产生大量的不可逆损耗。还有一种是分散式的太阳能光伏电站，规模在几个兆瓦乃至几个千瓦不等，一般建设在建筑屋顶或靠近用户的地面等。分散式的太阳能光伏电站，靠近用户侧，不需要高压差转换和输送，过程的中损耗减少了，新能源的利用效率有提高。但是，由于太阳能发电仍然是间隙的和不稳定的，对用户的电能质量可能造成不利影响；而且即发即用，不能需求响应；当发生电网故障情况下，分散式的太阳能光伏电站也必须停止运行，不能达到离网自治的目标。

现有的技术方案中，一般采用通过配置储能系统的方式，将分布式太阳能光伏发电系统，建设成为一个分布式的太阳能光伏发电和储能一体化的综合系统，以解决新能源不稳定的问题，又可以解决离网自治的问题。但是，由于需要配置较大规模的储能系统，导致成本上升。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种能源利用率高，工作稳定的双模太阳能光伏发电系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：双模太阳能光伏发电系统，由分布式光伏发电子系统、储能子系统、负荷、集成管理子系四个部分组成；

所述分布式光伏发电子系统包括太阳能电池阵列、直流配电柜、光伏逆变器，太阳能电池阵列与直流配电柜电连接，直流配电柜通过开关K1与光伏逆变器电连接，光伏逆变器通过开关K2与交流配电柜电连接，交流配电柜通过开关K0外接市电；分布式光伏发电子系统主要实现采集太阳能转变为直流电能，并进一步转换为交流电能。

所述负荷作为用能部分，包括不可中断供电的一类负荷（如应急照明灯）和能中断供电的二类负荷（如空调），交流配电柜通过开关K4、开关K7与二类负荷电连接，交流配电柜通过开关K4、开关K8与一类负荷电连接；

所述储能子系统包括电池堆和双向储能逆变器，电池堆通过开关K5与双向储能逆变器双向电连接，双向储能逆变器通过开关K6与交流配电柜双向电连接；储能子系统作为能量和功率的缓冲平台，用于存储太阳能电量，通过双向储能逆变器进一步馈送至电网利用，同时将一部分电能量作为后备，在市电发生故障不能供电情况下，释放出来给一类负荷应急供电。

集成管理子系统实施对整个双模太阳能光伏发电系统的管理控制，指挥系统工作在各模式下，实现能量采集、生产、转换、应急供电、储能子系统管理、存储能量释放等功能。

所述集成管理子系统包括市电监测模块、新能源监测模块、BMS监测模块、阶梯电价数据库、负荷监测模块和工作模式决策模块，市电监测模块、新能源监测模块、BMS监测模块、阶梯电价数据库和负荷监测模块均与工作模式决策模块双向电连接，新能源监测模块与分布式光伏发电子系统双向电相连，BMS监测模块与储能子系统双向电相连，负荷监测模块与负荷双向电相连，市电监测模块与交流配电柜双向电连接。

市电监测模块，主要监测市电的电压、电流、功率、功率因素等电能质量相关信息。BMS监测模块，主要监测储能子系统的电压、电流、温度、SOC（充电状态）、SOH（健康状态）等信息。阶梯电价数据库存储当前的阶梯电价数据。负荷监测模块，监测负荷的用能情况，应急情况下实现非一类负荷的切除。新能源监测模块主要监测分布式光伏发电子系统的输入电压、输入电流、输入功率、输出电压、输出电流、输出功率、太阳能辐照度等信息。

所述工作模式决策模块所决定的工作模式有：光伏并网发电模式、平滑工作模式、光伏移峰模式和离网自治模式。