本實(shí)用新型涉及電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于虛擬電廠的分布式光伏發(fā)電儲(chǔ)能管理控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，由于人們對(duì)能源的需求越來越大，對(duì)節(jié)能的要求也越來越高。中國政府引導(dǎo)、鼓勵(lì)、扶植光伏行業(yè)的發(fā)展，國家光伏補(bǔ)助政策的陸續(xù)出臺(tái)，加速了光伏行業(yè)的發(fā)展。光伏發(fā)電具有分布式的特點(diǎn)，它不需要考慮嚴(yán)格的安裝場地，并且可以給電網(wǎng)難以涉及的區(qū)域供電。由于光伏發(fā)電受天氣因素影響大，發(fā)電出力難以控制，給制定發(fā)電計(jì)劃和電網(wǎng)管理帶來了困難。并網(wǎng)時(shí)光伏所發(fā)的電對(duì)電網(wǎng)的沖擊很大，電網(wǎng)排斥分散的中小型光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)，沒能發(fā)揮光伏發(fā)電參與電網(wǎng)削峰填谷的作用，造成大量的光伏發(fā)電量浪費(fèi)，沒有實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。造成現(xiàn)有光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)能源利用率低、經(jīng)濟(jì)效益差、電能質(zhì)量及供電可靠性差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種基于虛擬電廠的分布式光伏發(fā)電儲(chǔ)能管理控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于虛擬電廠技術(shù)，根據(jù)所接受的氣象預(yù)測、發(fā)電指標(biāo)、上網(wǎng)分時(shí)電價(jià)、儲(chǔ)能裝置等信息，綜合決策系統(tǒng)中眾多光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)能量的存儲(chǔ)與釋放。該系統(tǒng)基于虛擬電廠技術(shù)，將分布式光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)看成一個(gè)統(tǒng)一的電廠，通過控制光伏發(fā)電的出力和儲(chǔ)能裝置的充放電，將虛擬電廠所管理區(qū)域內(nèi)的分布式光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)的發(fā)電出力控制在一定范圍內(nèi)，減小天氣因素對(duì)其處理的影響，降低光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制和調(diào)度難度，減小光伏發(fā)電出力波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的影響。解決大量的分散的中小型光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊，幫助電網(wǎng)削峰填谷，用戶可將多余的電賣給電網(wǎng)公司實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為；

一種基于虛擬電廠的分布式光伏發(fā)電儲(chǔ)能管理控制系統(tǒng)，包括多個(gè)中小型光伏發(fā)電儲(chǔ)能子系統(tǒng)，任意一中小型光伏發(fā)電儲(chǔ)能子系統(tǒng)的一端與電網(wǎng)直接連接、另一端通過有線或無線的方式與服務(wù)器相連，服務(wù)器與虛擬電廠相連，所述中小型光伏發(fā)電儲(chǔ)能子系統(tǒng)包括控制器，控制器用于將光伏發(fā)電信息經(jīng)有線或無線的方式打包上傳到服務(wù)器。虛擬電廠與云計(jì)算中心連接，匯總到服務(wù)器中的信息經(jīng)虛擬電廠再上傳到云計(jì)算中心。調(diào)度中心連接虛擬電廠，調(diào)度中心將指令經(jīng)過虛擬電廠傳送到服務(wù)器，再下達(dá)給各中小型光伏發(fā)電儲(chǔ)能子系統(tǒng)中的控制器。手機(jī)終端與服務(wù)器無線連接。手機(jī)終端與服務(wù)器無線連接，用戶通過手機(jī)終端實(shí)時(shí)查看、控制中小型光伏發(fā)電儲(chǔ)能子系統(tǒng)。

所述中小型光伏發(fā)電儲(chǔ)能子系統(tǒng)包括光伏電池、控制器、儲(chǔ)能裝置、負(fù)載，光伏電池連接控制器，控制器分別連接儲(chǔ)能裝置和負(fù)載；

所述控制器包括雙向逆變器、MPPT追蹤器、能量管理模塊、信息交互模塊。

所述雙向逆變器，用于在放電時(shí)，將儲(chǔ)能裝置產(chǎn)生的直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓；在充電時(shí),將光伏電池電壓或電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓；

所述MPPT追蹤器，用于使控制器工作在最大功率的輸出狀態(tài)；

所述能量管理模塊，用于白天有多余電量時(shí)，存儲(chǔ)在儲(chǔ)能裝置中或輸送給電網(wǎng)；夜晚或陰天情況下，可以將電網(wǎng)或儲(chǔ)能裝置中的電用于自身消費(fèi)；

所述信息交互模塊，用于通過有線或無線的形式，將電能等相關(guān)信息上傳到服務(wù)器。

本實(shí)用新型一種基于虛擬電廠的分布式光伏發(fā)電儲(chǔ)能管理控制系統(tǒng)，技術(shù)效果如下：

1：采用上述結(jié)構(gòu)，中小型光伏發(fā)電儲(chǔ)能子系統(tǒng)的用戶可將光伏發(fā)的電優(yōu)先供自己使用，多余的存儲(chǔ)到儲(chǔ)能裝置中或送入電網(wǎng)，在滿足自給自足用電的情況下，可從電網(wǎng)公司獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。

2：虛擬電廠可整合各種分布式能源，通過該系統(tǒng)將電網(wǎng)中分布式電源、負(fù)載和儲(chǔ)能裝置聚合成一個(gè)虛擬的可控集合體，參與電網(wǎng)的運(yùn)行和調(diào)度，協(xié)調(diào)電網(wǎng)和分布式電源間的矛盾，充分挖掘分布式能源為電網(wǎng)和用戶所帶來的價(jià)值和效益。眾多中小型光伏發(fā)電儲(chǔ)能子系統(tǒng)按照一定的規(guī)則或目標(biāo)進(jìn)行聚合，以一個(gè)整體參與電力市場或輔助服務(wù)市場，最后將利益分配給用戶。

3：調(diào)度中心可根據(jù)電網(wǎng)數(shù)據(jù)、用戶發(fā)用電數(shù)據(jù)等制訂用戶電量分配最優(yōu)化方案，使用戶根據(jù)方案提供最優(yōu)比例電能參與電網(wǎng)削峰填谷，增加電網(wǎng)的穩(wěn)定性、安全性，提高電能質(zhì)量，也可以從電網(wǎng)公司獲取利益，增加年平均收入。

4：該系統(tǒng)基于虛擬電廠技術(shù)，可利用氣象預(yù)測技術(shù)進(jìn)行功率預(yù)測制定發(fā)電計(jì)劃，減小分布式光伏發(fā)電功率的不可控范圍，方便調(diào)度管理；可以用優(yōu)化控制技術(shù)進(jìn)行儲(chǔ)能控制，提高儲(chǔ)能電池的利用率；根據(jù)電價(jià)進(jìn)行儲(chǔ)能充放電控制，可提高光伏發(fā)電效益；利用與預(yù)測技術(shù)可有效平抑輸出能量波動(dòng)，提高發(fā)電的電能質(zhì)量；利用優(yōu)化控制和通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)的自動(dòng)控制、減小系統(tǒng)維護(hù)工作量；利用功率預(yù)測技術(shù)及優(yōu)化控制策略減小儲(chǔ)能電池的充放電次數(shù)，延長儲(chǔ)能電池壽命。

5：該系統(tǒng)可以提高能源利用效率，減輕能源動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)環(huán)境造成的影響，增加經(jīng)濟(jì)效益，有助于推動(dòng)分布式電源上網(wǎng)，降低大電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)，改善電能質(zhì)量及供電可靠性，減小天氣因素對(duì)其處理的影響，降低光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制和調(diào)度難度，減小光伏發(fā)電出力波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的影響，并促進(jìn)社會(huì)向綠色、環(huán)保、節(jié)能方向發(fā)展，用以解決現(xiàn)有光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)能源利用率低、環(huán)境效益差、經(jīng)濟(jì)效益低、電能質(zhì)量及供電可靠性差的問題。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型的中小型光伏發(fā)電儲(chǔ)能子系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

一種基于虛擬電廠的分布式光伏發(fā)電儲(chǔ)能管理控制系統(tǒng)，包括多個(gè)分散的：中小型光伏發(fā)電儲(chǔ)能子系統(tǒng)，任意一中小型光伏發(fā)電儲(chǔ)能子系統(tǒng)的一端與電網(wǎng)直接連接、另一端通過有線或無線的方式與服務(wù)器相連，所述中小型光伏發(fā)電儲(chǔ)能子系統(tǒng)包括控制器，控制器用于將光伏發(fā)電信息經(jīng)有線或無線的方式打包上傳到服務(wù)器。

服務(wù)器與虛擬電廠相連，虛擬電廠與云計(jì)算中心連接，匯總到服務(wù)器中的信息經(jīng)虛擬電廠再上傳到云計(jì)算中心。所述云計(jì)算中心用于將服務(wù)器匯聚的信息，通過云計(jì)算設(shè)備進(jìn)行大數(shù)據(jù)的分析、對(duì)比、計(jì)算和預(yù)測。

調(diào)度中心連接虛擬電廠，調(diào)度中心將指令經(jīng)過虛擬電廠傳送到服務(wù)器，再下達(dá)給各中小型光伏發(fā)電儲(chǔ)能子系統(tǒng)中的控制器，實(shí)現(xiàn)中小型光伏發(fā)電儲(chǔ)能子系統(tǒng)的統(tǒng)一管理和統(tǒng)一調(diào)度。手機(jī)終端與服務(wù)器無線連接，用戶通過手機(jī)終端實(shí)時(shí)查看、控制中小型光伏發(fā)電儲(chǔ)能子系統(tǒng)。

所述中小型光伏發(fā)電儲(chǔ)能子系統(tǒng)包括光伏電池、控制器、儲(chǔ)能裝置、負(fù)載，光伏電池連接控制器，控制器分別連接儲(chǔ)能裝置和負(fù)載；

所述控制器以艾羅SK-SU5000E為原型，加入能量管理模塊和信息交互模塊。在起到光伏逆變器的作用下，可滿足發(fā)用電量信息的收集和發(fā)送，可實(shí)現(xiàn)智能控制，是實(shí)現(xiàn)電能統(tǒng)一調(diào)度統(tǒng)一管理的基礎(chǔ)。

所述儲(chǔ)能裝置為可充式磷酸鐵鋰電池,充電限制電壓為14.6V，標(biāo)稱值為12.8V、170Ah、2176Wh。光伏電池所發(fā)電量在滿足用戶自身消費(fèi)的情況下將多余電量存儲(chǔ)在電池中，夜晚時(shí)用戶優(yōu)先使用電池中的電，可充式磷酸鐵鋰電池主要起到存儲(chǔ)電能、緩解光伏并網(wǎng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重沖擊的作用。

所述負(fù)載是指連接在電路中消耗電能的電源兩端的電子元件。它是用電能進(jìn)行工作的裝置，又稱“用電器”。本實(shí)用新型所述負(fù)載為家庭中所有用電器的總稱。例如常見的負(fù)載有：冰箱、空調(diào)器、電扇、洗衣機(jī)、電熨斗、電燈、微波爐、電飯鍋等。

所述控制器包括雙向逆變器、MPPT追蹤器、能量管理模塊、信息交互模塊。

雙向逆變器采用如艾羅SK-SU5000型雙向逆變器。光伏電池所發(fā)的直流電經(jīng)雙向逆變器逆變成交流電送入電網(wǎng)或者變換成低電壓的直流電儲(chǔ)存在儲(chǔ)能裝置中，電網(wǎng)中多余的交流電經(jīng)雙向逆變器整流成直流電儲(chǔ)存在儲(chǔ)能裝置中，雙向逆變器的主要起到電能變換的作用。

MPPT追蹤器采用如德國伏科MPPT 100/20-1型MPPT追蹤器。MPP控制器的全稱“最大功率點(diǎn)跟蹤”太陽能控制器。所謂最大功率點(diǎn)跟蹤，即是指控制器能夠?qū)崟r(shí)偵測太陽能板的發(fā)電電壓，并追蹤最高電壓電流值(VI)，使系統(tǒng)以最高的效率對(duì)蓄電池充電。

能量管理模塊包括三種模式：獨(dú)立運(yùn)行、并網(wǎng)運(yùn)行和系統(tǒng)關(guān)閉，分為光伏控制子系統(tǒng)，電池管理子系統(tǒng)。通過對(duì)逆變器和蓄電池的充放電控制，實(shí)現(xiàn)向電網(wǎng)提供更多的電能、負(fù)荷側(cè)電能質(zhì)量提高、UPS、無功功率補(bǔ)償、諧波抑制、為電網(wǎng)提供電壓和頻率支持、電能的統(tǒng)一調(diào)度統(tǒng)一管理等功能。電池管理子系統(tǒng)充電時(shí)包括橫流充電和恒壓充電兩種模式，放電時(shí)則維持直流母線電壓等于光伏最大功率跟蹤電壓不便，當(dāng)光伏發(fā)電少于設(shè)定值且電池?zé)o電時(shí)，則系統(tǒng)關(guān)閉。

信息交互模塊的主要功能是采集用戶發(fā)用電信息數(shù)據(jù)和指令通路，通過有線或無線的形式將數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器，再匯總到云計(jì)算中心，云計(jì)算中心生成相關(guān)指令層層下達(dá)，指令通過信息交互裝置分流實(shí)現(xiàn)各指令功能。

所述雙向逆變器，是為電網(wǎng)和儲(chǔ)能裝置充放電的電壓特性之間提供電氣接口,在放電時(shí)，其將儲(chǔ)能裝置充產(chǎn)生的直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓,而在充電時(shí),將光伏電池電壓或電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓。

所述MPPT追蹤器，能根據(jù)光伏陣列的伏安特性，保證其在不同溫度和不同光照條件下，能夠工作在該環(huán)境下的最大功率的輸出狀態(tài)，以最大限度地利用太陽能。

所述能量管理模塊，能確保儲(chǔ)能裝置的安全運(yùn)行，白天有多余電量時(shí)，存儲(chǔ)在儲(chǔ)能裝置中或輸送給電網(wǎng)；夜晚或陰天等特殊情況下，可以將電網(wǎng)或儲(chǔ)能裝置中的電用于自身消費(fèi)?防止電池過充過放，放電入網(wǎng)時(shí)，保持一定的儲(chǔ)能量以供與電網(wǎng)非計(jì)劃斷開時(shí)使用?

所述信息交互模塊，用于收集系統(tǒng)發(fā)、用電信息，通過有線或無線的形式，將電能信息打包經(jīng)路由器上傳到指定服務(wù)器中。

虛擬電廠（Virtual Power Plant），又稱“能效電廠”是通過減少終端用電設(shè)備和裝置的用電需求的方式來產(chǎn)生“富余”的電能，即通過在用電需求方安裝一些提高用電效能的設(shè)備，達(dá)到建設(shè)實(shí)際電廠的效果。