一種清潔能源用儲能裝置製造方法
2023-04-27 22:13:46
一種清潔能源用儲能裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種清潔能源用儲能裝置，該儲能裝置包括一個雙向AC/DC模塊、至少一個用於連接光伏的光伏DC/DC模塊、至少一個用於連接風機的風機DC/DC模塊和至少一個用於連接電池組的電池組DC/DC模塊，所述雙向AC/DC模塊的交流側用於與電網連接，直流側與各所述DC/DC模塊的一側連接，各所述DC/DC模塊的另一側設有用於接入風機或光伏或電池組的接口。解決了現有儲能裝置無法將清潔能源接入同一套儲能裝置的問題。
【專利說明】一種清潔能源用儲能裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種清潔能源用儲能裝置。
【背景技術】
[0002]當今世界在利用能源多元化、清潔化的大背景下，為了充分利用清潔能源，穩定電網電壓，風力光伏發電、電池儲能在電動汽車充換電、城市及海島微網等領域得到了廣泛應用。風力光伏發電系統和各種不同類型的電池組分別通過風機、光伏逆變器和儲能裝置接入電網，風機和光伏電源自身輸出具有不穩定性，併網後會對電網造成衝擊；不同類型的電池特性不同，成組後需選擇合適的儲能裝置接入以完成與電網的連接。在同一個微系統中，如果需要同時接入風機、光伏和不同類型的電池儲能系統，就需要選擇不同的儲能裝置及協調控制設備，增加了運行成本及控制難度。
[0003]我國現行的儲能與併網技術都是各種類型的儲能單元分別通過不同逆變器併入電網，在實現對清潔能源高效利用、對電網削峰填谷的同時存在以下突出問題:
[0004](I)設備類型較多，投資較大；
[0005](2)監控系統複雜；
[0006]現有的微網系統一般都包含有風光儲設備，風光等分布式電源通過各自的逆變器連接到電網，同時實時採集電網的電壓、相位信號，通過閉環控制，使得設備輸出電壓和相位與電網同步，系統中存在小容量風光電源和不同類型電池組時需要分別配置逆變器，且需要集中控制器進行協調控制。各儲能裝置連接不同類型電池和電網，在應用於併網模式時，儲能裝置具備整流和逆變兩種工作模態，實現併網模式下的能量的雙向流動和P/Q的快速響應控制，從而能夠滿足電網削峰填谷、無功電壓控制和電能質量治理的要求；在應用於離網孤島模式時，儲能裝置能實現離網模式下V/F暫態、穩態穩定控制和多機孤島運行，滿足本地負載的供電質量要求。風光儲設備需要通過接入櫃、測控櫃等接入到電網，並有管理控制系統協調控制，以使微網安全、穩定運行。
[0007]將風機、光伏和不同類型電池接入同一套儲能裝置，可以實現混合接入、集中管理、協調控制，有效的降低了不同裝置併網對電網造成的衝擊，實現此功能有以下技術難點:1)由於不同類型電池組的埠直流電壓差異較大，需要分別通過不同的斬波單元連接到公共直流母線；2)不同類型的電池特性不同，需要考慮接入後的協調控制問題。這些技術難點決定了該儲能裝置的研製具有非常大的技術難度。目前國內的微網系統還沒有能夠同時接入風機、光伏和不同電池組的儲能裝置，目前應用最為廣泛的為只連接電池的雙向儲能變流裝置。可接入清潔能源的儲能裝置的主電路拓撲結構和一般的兩級變換拓撲類似，核心是對所連接的不同類型直流電源充放電的控制策略，目前國內還未見到成熟的方案。
實用新型內容
[0008]本實用新型的目的是提供一種清潔能源用儲能裝置，用以解決現有儲能裝置無法將清潔能源接入同一套儲能裝置的問題。[0009]為實現上述目的，本實用新型的方案是:一種清潔能源用儲能裝置，包括一個雙向AC/DC模塊、至少一個用於連接光伏的DC/DC模塊、至少一個用於連接風機的DC/DC模塊和至少一個用於連接電池組的DC/DC模塊，所述雙向AC/DC模塊的交流側用於與電網連接，直流側與各所述光伏、風機和電池組DC/DC模塊的一側連接，各所述光伏、風機和電池組DC/DC模塊的另一側分別設有用於接入光伏、風機和電池組的接口，各所述光伏、風機和電池組DC/DC模塊為雙向DC/DC模塊。
[0010]所述雙向AC/DC模塊連接直流母線的一側，直流母線的另一側連接各所述光伏、風機和電池組DC/DC模塊的一側，光伏、風機和電池組DC/DC模塊的另一側分別用於連接光伏、風機和電池組。
[0011]所述雙向AC/DC模塊的直流母線側還設有直流母線支撐電容。
[0012]所述雙向AC/DC模塊由三相全橋IGBT功率單元組成。
[0013]所述雙向AC/DC模塊交流側通過一個隔離降壓變壓器連接到電網。
[0014]本實用新型達到的有益效果，本實用新型採用AC/DC+DC/DC兩級變換拓撲設計，通過一個AC/DC連接多個DC/DC模塊，風機、光伏、電池組可分別接入對應的DC/DC模塊相應的接口，該儲能裝置可以接入不同類型、不同電壓的電池，降低了儲能裝置的成本，在一臺儲能裝置中實現風機、光伏和電池的併網，不用通過上層控制器即可實現風機和光伏的安全併網和功率的穩定輸出，風機、光伏不用通過專門的逆變器就可實現對電池的充電。很好的整合了不同類型清潔能源接入電網，簡化了微網系統結構，工作穩定性高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型主電路拓撲。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明。
[0017]本實用新型裝置實施例:
[0018]本實用新型儲能裝置的額定電壓為0.4kV，額定容量為250 kW。包括一個雙向AC/DC模塊、至少一個用於連接光伏的DC/DC模塊、至少一個用於連接風機的DC/DC模塊和至少一個用於連接電池組的DC/DC模塊，雙向AC/DC模塊的交流側用於與電網連接，直流側與各光伏、風機和電池組DC/DC模塊的一側連接,各光伏、風機和電池組DC/DC模塊的另一側分別設有用於接入光伏、風機和電池組的接口，各所述光伏、風機和電池組DC/DC模塊為雙向DC/DC模塊。
[0019]如圖1，儲能裝置主電路由主接觸器KM1、預充電電路、LC濾波迴路、AC/DC功率單元、DC/DC功率單元組成，AC/DC功率單元的交流側通過一個隔離降壓變壓器用於與電網連接，其直流側通過直流母線與各DC/DC功率單元連接，每個DC/DC功率單元的一側連接在直流母線上，另一側用於連接風機或光伏或電池組，AC/DC功率單元的直流母線側還設有直流母線支撐電容。本實施例中，AC/DC功率單元和DC/DC功率單元均採用模塊化結構，也可採用櫃式一體化結構，本實施例共設有一個雙向AC/DC模塊和5個雙向DC/DC模塊。
[0020]雙向AC/DC模塊由三相全控橋電路構成，可工作在整流狀態或逆變狀態。在併網充電工作模式下，雙向AC/DC模塊處於整流工作狀態，將電網側交流電轉換為直流電，通過公共直流母線經雙向DC/DC模塊對電池充電，將能量儲存到電池中；在併網放電工作模式下，雙向AC/DC模塊處於逆變工作狀態，將公共直流母線直流電轉換為交流電回饋到交流電網。
[0021]雙向DC/DC模塊採用傳統的Buck-Boost電路，用以實現直流母線電壓和風光及電池電壓的匹配並控制充放電電流，可工作在Buck降壓方式或Boost升壓方式。可以控制能量進行雙向流動，實現充放電在同一單元內實現，並可自由快速的切換充放電狀態。
[0022]風機的能量變換一般為交直交變換，去掉後級的逆變部分，在整流後接入到雙向DC/DC模塊；光伏將太陽能轉化為電能，通過最大功率點跟蹤控制後輸出相應的最大功率，得到直流電源，直接接入到雙向DC/DC模塊。
[0023]儲能裝置併網時，在放電狀態下，風機、光伏和電池可以分別通過各自連接的雙向DC/DC模塊升壓或降壓，將能量變換到公共直流母線，再經過雙向AC/DC模塊逆變後進入電網；在充電狀態下，用於連接電池的雙向DC/DC模塊通過Boost升壓將電能儲存到電池中，此時風機和光伏處於發電狀態，儲能裝置對雙向DC/DC模塊進行電壓採樣後控制其工作在升壓或降壓狀態，使風機、光伏產生的能量通過其各自連接的雙向DC/DC模塊送到公共直流母線上，然後再通過降壓儲存到電池中。
[0024]儲能裝置離網時，監控系統根據負荷功率下發指令，儲能裝置通過檢測計算風機、光伏功率得到電池放電功率，從而達到系統穩定運行的目的。
【權利要求】
1.一種清潔能源用儲能裝置，其特徵在於，包括一個雙向AC/DC模塊、至少一個用於連接光伏的DC/DC模塊、至少一個用於連接風機的DC/DC模塊和至少一個用於連接電池組的DC/DC模塊，所述雙向AC/DC模塊的交流側用於與電網連接，直流側與各所述光伏、風機和電池組DC/DC模塊的一側連接，各所述光伏、風機和電池組DC/DC模塊的另一側分別設有用於接入光伏、風機和電池組的接口，各所述光伏、風機和電池組DC/DC模塊為雙向DC/DC模塊。
2.根據權利要求1所述的清潔能源用儲能裝置，其特徵在於，所述雙向AC/DC模塊連接直流母線的一側，直流母線的另一側連接各所述光伏、風機和電池組DC/DC模塊的一側，光伏、風機和電池組DC/DC模塊的另一側分別用於連接光伏、風機和電池組。
3.根據權利要求1所述的清潔能源用儲能裝置，其特徵在於，所述雙向AC/DC模塊的直流母線側還設有直流母線支撐電容。
4.根據權利要求1所述的清潔能源用儲能裝置，其特徵在於，所述雙向AC/DC模塊由三相全橋IGBT功率單元組成。
5.根據權利要求1所述的清潔能源用儲能裝置，其特徵在於，所述雙向AC/DC模塊交流側通過一個隔離降壓變壓器連接到電網。
【文檔編號】H02J3/38GK203398800SQ201320352218
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月19日 優先權日:2013年6月19日
【發明者】王濤, 李正力, 餘文杰, 馬駿, 陳世峰, 馬瑞, 於浩然 申請人:許繼電氣股份有限公司, 許繼電源有限公司