[发明专利]一种光伏储能电池发电系统及控制方法

说明书

本发明属于光伏发电技术领域，公开一种光伏储能电池发电系统及控制方法，该发电装置由光伏电池和与之匹配的储能电池单体构成光伏储能电池模组，根据需要串联一定数量的模组，并且模组串可以相互并联从而满足负载对电力电量的需求；控制方法通过监测单体光伏电池组件和储能电池单体的电压、电流和温度等，控制光伏电池单体、储能电池单体及其模组的切入与切出，通过监测串联支路电压控制光伏储能池模组的投入与切出，通过监测母线电压控制整个系统的启停。本发明能够解决光伏电池的“阴影效应”和不一致性问题、储能电池组不一致性和均衡管理问题、以及光伏储能的能量管理问题。

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，特别是涉及一种由单体光伏电池组件和储能电池单体构成模组，再由模组串并联构成动态拓扑的光伏储能发电系统及其控制方法。

背景技术

太阳能是一种无处不在、资源丰富又无污染的新型能源。我国拥有丰富的太阳能资源，太阳能年总辐射量大于1050kW·h/m2的地区占国土面积的96％以上。由于太阳能资源充足、分布广泛、安全清洁，而且太阳能转换技术已日渐成熟，因此太阳能被认为是人类在21世纪代替传统化石能源的最佳选择之一。由于太阳能具有间歇性、波动性等特点，与储能单元混合应用被广泛采用，其中光伏/锂电系统属于典型应用。对于光伏/锂电储能发电系统而言，目前其技术依旧沿袭光伏/铅酸需电池储能的发电模式。虽然光伏电池发电具有诸多优点，而且锂电池的安全性日益提高，但依旧遭受两方面的困扰：一是由于光伏板单元组合时，难以避免其部分光伏板区域受到阴影遮挡，光伏电池存在“阴影效应”和“热斑”问题，影响光伏电池使用寿命和能量利用率；另一方面是串并联集中式储能电池同样面对着均衡性和循环寿命等问题。因而，需要寻求解决光伏/储能电池发电系统新的拓扑结构、更有效的管理方法，这对促进光伏锂电储能发电系统的产业化应用具有重要的现实意义。

专利《太阳能蓄电系统及太阳能供电系统》(CN201010612466.9)由多个相互串联的太阳能蓄电模块组成，每个蓄电模块通过实时检测锂电池单体的电压，将其与负载所需电压以及自身锂电池单体的放电截止电压进行比较，将电压信息转为数字信息，随后控制锂电池在蓄电模块中的切入切出，实现单个多个蓄电池模块在整个太阳能供电系统的切入切出。在太阳能供电系统中，专利CN201010612466.9解决了锂电池串联引起的均衡性问题。

但是无论将太阳能蓄电模块如何串联或并联进行组装，当整个光伏发电系统中有局部出现遮挡，都会使得局部光伏板受太阳光照量相比其他光伏板少，使得局部光伏板无法正常对锂电池进行充电或对负载进行供电，且存在光伏电池的“阴影效应”和“热斑”问题；且储能电池组中的单体电池不一致性也一直是业内难以有效解决的难题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种光伏储能电池发电系统及控制方法，能够实现光伏蓄电模组和串联支路的合理投入切出，有效缓解了光伏电池的阴影效应和储能电池组一致性问题对光伏储能发电系统的影响。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种光伏储能电池发电系统，所述系统包括：光伏储能电池模组、串联支路控制器单元、系统控制器、DC/DC模块和直流母线；

其中，所述光伏储能电池模组包括光伏电池组件、储能电池单体、开关电路和模组控制器，所述光伏电池组件和所述储能电池单体通过所述开关电路并联，所述开关电路连接在所述模组控制器端口上并接受其控制指令，根据负载电压需求串联所述光伏储能电池模组形成串联支路，再根据负载对电力电量的需求将串联支路通过所述的DC/DC模块相互并联；

所述串联支路控制器单元设置在所述串联支路上；通过所述DC/DC模块将串联支路并联到所述直流母线上；所述系统控制器分别与光伏储能电池模组、串联支路控制器单元和DC/DC模块相连接，管理整个发电系统。