微电网储能系统及其能量管理方法技术方案

本申请涉及微电网储能系统及其能量管理方法，系统包括光伏组件、储能单元、三相储能逆变器、光伏并网逆变器、发电机等单元，能够实现能量管理功能，三相储能逆变器的核心控制器为主控单元，光伏逆变器及发电机为从控单元，主控单元根据电网条件、负载功率、电池电量及光伏输出等管理其他从控单元的运行状态，完成对整个系统的能量调度，实现在并网时根据负载变化及并网点的功率调节对电池的充放电，在离网时由储能逆变器作为电压源为光伏逆变器并网提供条件为本地负载供电及对电池的充放电，同时在系统能量不足时切换到发电机工作保证负载不断电，真正实现整个系统的能量智能管理及网侧功率的平滑输出。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及电力系统
，尤其涉及光伏发电领域微电网储能系统及其能量管理方法。
技术介绍
全球能源紧缺，新兴能源产业的发展势在必行，但传统风能、太阳能等清洁能源发电受环境影响较大，导致输出功率不稳定，致使传统电网无法全部承载，造成大量能量被浪费，且其运行条件受电网制约无法满足无电网的偏远山区、海岛等应用。微电网是电力系统领域较为新颖的概念，其由分布式发电机、新能源发电、负荷、储能系统及控制系统组成，可向负荷提供电能和热能的相对独立的发配电系统，以解决风力发电、光伏发电和燃料电池等新能源的接入问题，具有自我保护、协调控制等功能。然而，微电网中新能源发电系统输出相对地难以预测，运行方式切换的网络变化，以及面对不同的需求负荷等因素，都对微电网系统能量管理提出了较高的要求。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供一种光伏发电领域微电网储能系统及其能量管理方法。根据本申请的一个方面，本申请提供一种微电网储能系统，包括：储能逆变器，其与电网及本地负载分别耦合；至少一组光伏逆变器，每一组光伏逆变器分别耦合所述储能逆变器；储能单元，其耦合所述储能逆变器；至少两组光伏组件，其中一组光伏组件耦合所述储能逆变器，其余每一组光伏组件分别耦合每一组所述光伏逆变器；发电机，其耦合所述储能逆变器；所述储能逆变器还通过通讯总线分别连接所述发电机及所述每一组光伏逆变器，并根据所述电网的电网条件、所述本地负载的负载功率、所述储能单元的电容量以及所述光伏组件的光伏输出，分别对应并网条件和离网条件来管理所述光伏逆变器和所述发电机的运行状态。在本申请一实施例中，所述储能逆变器包括主核心控制器、开关模块、直流-直流变换器、以及直流-交流变换器，其中，所述开关模块的一端耦合所述电网，另一端耦合所述直流-交流变换器，所述直流-交流变换器耦合所述直流-直流变换器，所述直流-直流变换器耦合所述储能单元，所述直流-交流变换器耦合至一组所述光伏组件；所述主核心控制器通过所述通讯总线分别连接所述发电机及所述每一组光伏逆变器以进行数据交换，所述主核心控制器还用于：在并网条件下，根据所述电网条件及所述负载功率，控制所述直流-直流变换器调节所述储能单元充放电，以达到当相应的所述光伏组件的输出功率大于所述负载功率时为所述储能单元充电，当相应的所述光伏组件的输出功率小于所述负载功率时，所述储能单元放电为所述本地负载供电；在离网条件下，控制所述直流-交流变换器产生逆变交流电压为所述本地负载提供能量，为所述光伏逆变器提供并网条件，并控制所述直流-直流变换器调节所述储能单元充放电，以达到使所述储能逆变器、所述储能单元、所述光伏逆变器、所述本地负载的能量平衡，最大化地利用所述光伏组件的能量为所述本地负载供电及为所述储能单元充电。在本申请一实施例中，所述主核心控制器还用于：在并网条件下，根据所述电网的电网条件，通过所述通讯总线控制所述光伏逆变器的输出功率以实现防逆流功能；和/或，在离网条件下，当所述储能单元的电容量相对低并且所述光伏组件无法同时满足对所述本地负载供电及为所述储能单元充电时，控制所述储能逆变器和所述光伏逆变器停止工作，并切换到发电机工作模式，以保证所述本地负载的不间断供电。在本申请一实施例中，每一组所述光伏逆变器包括与所述储能逆变器的主核心控制器相连的从核心控制器、以及耦合于每一组所述光伏组件与所述储能逆变器之间的直流-交流变换器。在本申请一实施例中，所述从核心控制器受控于所述主核心控制器，用于限制所述光伏逆变器的输出以实现防逆流。在本申请一实施例中，所述储能单元选自如下至少一种：铅酸电池、氧化还原液流电池、钠硫电池、锂离子电池和超级电容器；所述通讯总线选自如下至少一种：增强型控制器局域网总线、RS485总线和以太网；所述储能逆变器为三相储能逆变器。根据本申请的另一个方面，本申请提供一种微电网储能系统的能量管理方法，包括：提供储能逆变器，使其耦合电网和本地负载；提供至少一组光伏逆变器，每一组光伏逆变器分别耦合所述储能逆变器；提供储能单元，使其耦合所述储能逆变器；提供至少两组光伏组件，使其中一组光伏组件耦合所述储能逆变器，其余每一组光伏组件分别耦合每一组所述光伏逆变器；提供发电机，使其耦合所述储能逆变器；通过通讯总线将所述储能逆变器分别连接所述发电机及所述每一组光伏逆变器，并根据所述电网的电网条件、所述本地负载的负载功率、所述储能单元的电容量以及所述光伏组件的光伏输出，分别对应并网条件和离网条件来管理所述光伏逆变器和所述发电机的运行状态。在本申请一实施例中，所述储能逆变器包括主核心控制器、开关模块、直流-直流变换器、以及直流-交流变换器，其中，所述开关模块的一端耦合所述电网，另一端耦合所述直流-交流变换器，所述直流-交流变换器耦合所述直流-直流变换器，所述直流-直流变换器耦合所述储能单元，所述直流-交流变换器耦合至一组所述光伏组件，所述主核心控制器通过所述通讯总线分别连接所述发电机及所述每一组光伏逆变器以进行数据交换；所述方法包括：在并网条件下，所述主核心控制器根据所述电网条件及所述负载功率，控制所述直流-直流变换器调节所述储能单元充放电，以达到当相应的所述光伏组件的输出功率大于所述负载功率时为所述储能单元充电，当相应的所述光伏组件的输出功率小于所述负载功率时，所述储能单元放电为所述本地负载供电；在离网条件下，所述主核心控制器控制所述直流-交流变换器产生逆变交流电压为所述本地负载提供能量，为所述光伏逆变器提供并网条件，并控制所述直流-直流变换器调节所述储能单元充放电，以达到使所述储能逆变器、所述储能单元、所述光伏逆变器、所述本地负载的能量平衡，最大化地利用所述光伏组件的能量为所述本地负载供电及为所述储能单元充电。在本申请一实施例中，所述方法还包括：在并网条件下，所述主核心控制器根据所述电网的电网条件，通过所述通讯总线控制所述光伏逆变器的输出功率以实现防逆流功能；和/或，在离网条件下，当所述储能单元的电容量相对低并且所述光伏组件无法同时满足对所述本地负载供电及为所述储能单元充电时，所述主核心控制器控制所述储能逆变器和所述光伏逆变器停止工作，并切换到发电机工作模式，以保证所述本地负载的不间断供电。在本申请一实施例中，每一组所述光伏逆变器包括与所述储能逆变器的主核心控制器相连的从核心控制器、以及耦合于每一组所述光伏组件与所述储能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微电网储能系统，其特征在于，包括：储能逆变器，其与电网及本地负载分别耦合；至少一组光伏逆变器，每一组光伏逆变器分别耦合所述储能逆变器；储能单元，其耦合所述储能逆变器；至少两组光伏组件，其中一组光伏组件耦合所述储能逆变器，其余每一组光伏组件分别耦合每一组所述光伏逆变器；发电机，其耦合所述储能逆变器；所述储能逆变器还通过通讯总线分别连接所述发电机及所述每一组光伏逆变器，并根据所述电网的电网条件、所述本地负载的负载功率、所述储能单元的电容量以及所述光伏组件的光伏输出，分别对应并网条件和离网条件来管理所述光伏逆变器和所述发电机的运行状态。

【技术特征摘要】
1.一种微电网储能系统，其特征在于，包括：
储能逆变器，其与电网及本地负载分别耦合；
至少一组光伏逆变器，每一组光伏逆变器分别耦合所述储能逆变器；
储能单元，其耦合所述储能逆变器；
至少两组光伏组件，其中一组光伏组件耦合所述储能逆变器，其余每一组
光伏组件分别耦合每一组所述光伏逆变器；
发电机，其耦合所述储能逆变器；
所述储能逆变器还通过通讯总线分别连接所述发电机及所述每一组光伏逆
变器，并根据所述电网的电网条件、所述本地负载的负载功率、所述储能单元
的电容量以及所述光伏组件的光伏输出，分别对应并网条件和离网条件来管理
所述光伏逆变器和所述发电机的运行状态。
2.如权利要求1所述的微电网储能系统，其特征在于，所述储能逆变器包
括主核心控制器、开关模块、直流-直流变换器、以及直流-交流变换器，其中，
所述开关模块的一端耦合所述电网，另一端耦合所述直流-交流变换器，所述直
流-交流变换器耦合所述直流-直流变换器，所述直流-直流变换器耦合所述储能
单元，所述直流-交流变换器耦合至一组所述光伏组件；
所述主核心控制器通过所述通讯总线分别连接所述发电机及所述每一组光
伏逆变器以进行数据交换，所述主核心控制器还用于：
在并网条件下，根据所述电网条件及所述负载功率，控制所述直流-直流变
换器调节所述储能单元充放电，以达到当相应的所述光伏组件的输出功率大于
所述负载功率时为所述储能单元充电，当相应的所述光伏组件的输出功率小于
所述负载功率时，所述储能单元放电为所述本地负载供电，
在离网条件下，控制所述直流-交流变换器产生逆变交流电压为所述本地负
载提供能量，为所述光伏逆变器提供并网条件，并控制所述直流-直流变换器调
节所述储能单元充放电，以达到使所述储能逆变器、所述储能单元、所述光伏
逆变器、所述本地负载的能量平衡，最大化地利用所述光伏组件的能量为所述
本地负载供电及为所述储能单元充电。
3.如权利要求2所述的微电网储能系统，其特征在于，所述主核心控制器
还用于：在并网条件下，根据所述电网的电网条件，通过所述通讯总线控制所
述光伏逆变器的输出功率以实现防逆流功能；和/或，在离网条件下，当所述储
能单元的电容量相对低并且所述光伏组件无法同时满足对所述本地负载供电及
为所述储能单元充电时，控制所述储能逆变器和所述光伏逆变器停止工作，并

\t切换到发电机工作模式，以保证所述本地负载的不间断供电。
4.如权利要求2所述的微电网储能系统，其特征在于，每一组所述光伏逆
变器包括与所述储能逆变器的主核心控制器相连的从核心控制器、以及耦合于
每一组所述光伏组件与所述储能逆变器之间的直流-交流变换器。
5.如权利要求2所述的微电网储能系统，其特征在于，所述从核心控制器
受控于所述主核心控制器，用于限制所述光伏逆变器的输出以实现防逆流。
6.如权利要求1所述的微电网储能系统，其特征在于，
所述储能单元选自如下至少一种：铅酸电池、氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵长伟，吴仕福，王丽芬，周谦，
申请(专利权)人：深圳中电长城能源有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44