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1、(10)申请公布号 CN 102280940 A (43)申请公布日 2011.12.14 C N 1 0 2 2 8 0 9 4 0 A *CN102280940A* (21)申请号 201110260815.X (22)申请日 2011.09.06 H02J 15/00(2006.01) (71)申请人天宝电子（惠州）有限公司 地址 516005 广东省惠州市水口镇龙津东江 工业区 (72)发明人汤能文 朱昌亚 洪光岱 姜靖 李松 黄先伟 (74)专利代理机构广州粤高专利商标代理有限 公司 44102 代理人任海燕 (54) 发明名称 新能源分布式储能应用控制系统 (57) 摘要 本发明涉。
2、及一种新能源分布式储能应用控 制系统，其包括新能源发电装置、储能单元、发电 /储能控制单元、逆变器单元等及一系统总控单 元；发电/储能控制单元连接新能源发电装置、 储能单元、逆变器单元以及电网，并与系统总控单 元以及储能单元之间相互通讯。发电/储能控制 单元在系统总控单元控制下，可以将新能源发电 装置发出的电或电网交流电变换后储存在储能单 元中，也可以直接逆变成交流电向电网供电或者 向交流负载供电，还可以将储存在储能单元中的 电能逆变为交流电向电网供电或者向交流负载供 电。本发明能最大限度提高新能源发电装置在实 际应用环境下的发电效率，还能实现电网调峰调 谷功能，使电网电能得到合理利用，减少电。
3、能浪 费。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 4 页 CN 102280947 A 1/2页 2 1.一种新能源分布式储能应用控制系统，其特征在于,包括一系统总控单元，及一个 或多个数量对应设置的下列功能单元： 新能源发电装置，采用太阳能电池阵列或风力发电机组或二者结合，与发电/储能控 制单元连接受该单元控制； 储能单元，由蓄电池或者超级电容等储能器件串并联组成，与发电/储能控制单元连 接受该单元控制实现电能的存储； 发电/储能控制单元，与系统总控单元通讯，接受系统总控单元命令实现系统内电能 的转换；所。
4、述电能的转换包括电网与储能单元之间双向的电能变换、新能源发电装置向电 网、新能源发电装置向交流负载、新能源发电装置向储能单元、储能单元向交流负载的电能 转换；并将储能单元及自身的状态信息发送给系统总控单元； 逆变器单元，采用双向逆变电路，与发电/储能控制单元连接，受系统总控单元控制完 成电网与储能单元之间双向的电能变换及新能源发电装置向电网、新能源发电装置向交流 负载、储能单元向交流负载的电能转换的电能转换； 离网/并网控制单元，连接于逆变器单元与交流负载之间，受系统总控单元控制实现 交流负载与电网的供用电切换。 2.根据权利要求1所述的新能源分布式储能应用控制系统，其特征在于，所述系统总 控。
5、单元与电网监控调度系统通讯，受电网监控调度系统调度协调控制系统内电能的走向。 3.根据权利要求2所述的新能源分布式储能应用控制系统，其特征在于，所述储能单 元内部带有电池管理系统(BMS)。 4.根据权利要求3所述的新能源分布式储能应用控制系统，其特征在于，所述发电/储 能控制单元还与储能单元的电池管理系统(BMS)通讯，实现储能单元状态监控。 5.根据权利要求4所述的新能源分布式储能应用控制系统，其特征在于，所述系统以 对应设置的一组新能源发电装置、储能单元、发电/储能控制单元、逆变器单元、离网/并网 控制单元以及交流负载为子系统，每个子系统配置于一独立建筑区域内。 6.一种新能源分布式储能。
6、应用控制系统，其特征在于,包括: 一系统总控单元； 一个或多个新能源发电装置，采用太阳能电池阵列或风力发电机组或二者结合，与发 电/储能控制单元连接受该单元控制； 对应新能源发电装置数量的储能单元，由蓄电池或者超级电容等储能器件串并联组 成，与发电/储能控制单元连接受该单元控制实现电能的存储； 对应新能源发电装置数量的发电/储能控制单元，与系统总控单元通讯，接受系统总 控单元命令实现系统内电能的转换；所述电能的转换包括电网与储能单元之间双向的电能 变换、新能源发电装置向电网、新能源发电装置向交流负载、新能源发电装置向储能单元、 储能单元向交流负载的电能转换；并将储能单元及自身的状态信息发送给系。
7、统总控单元； 一逆变器单元，采用双向逆变电路，与各个发电/储能控制单元连接，受系统总控单元 控制完成电网与储能单元之间双向的电能变换及新能源发电装置向电网、新能源发电装置 向交流负载、储能单元向交流负载的电能转换的电能转换； 一离网/并网控制单元，连接于上述逆变器单元与交流负载之间，受系统总控单元控 制实现交流负载与电网的供用电切换。 权 利 要 求 书CN 102280940 A CN 102280947 A 2/2页 3 7.根据权利要求6所述的新能源分布式储能应用控制系统，其特征在于，所述系统总 控单元与电网监控调度系统通讯，受电网监控调度系统调度协调控制系统内电能的走向。 8.根据权利。
8、要求7所述的新能源分布式储能应用控制系统，其特征在于，所述储能单 元内部带有电池管理系统(BMS)。 9.根据权利要求8所述的新能源分布式储能应用控制系统，其特征在于，所述发电/储 能控制单元还与储能单元的电池管理系统(BMS)通讯，实现储能单元状态监控。 10.根据权利要求9所述的新能源分布式储能应用控制系统，其特征在于，所述系统 以对应设置的新能源发电装置、储能单元、发电/储能控制单元为一组，每组设置在一区域 内，通过连接线路汇集至逆变器单元。 权 利 要 求 书CN 102280940 A CN 102280947 A 1/5页 4 新能源分布式储能应用控制系统 技术领域 0001 本发。
9、明涉及电能的储存以及离网、并网逆变发电等领域，具体是指将太阳能、电网 电能储存在储能器件(如电池组)中，在需要的时候再离网或并网逆变发电的一种控制系 统。 背景技术 0002 在光伏发电领域，目前常用的太阳能的利用模式主要有附图1的小型离网发电的 光伏利用模式，附图2的大型光伏电站并网发电的光伏利用模式和附图3的大型储能电站 的光伏利用模式等几种。 0003 附图1的小型光伏离网发电利用模式适合应用在路灯、广告牌、小型光伏建筑一 体化、住所屋顶发电等场合，因未接受电网的调度，储存的电能可能会因为长时间无负载消 耗掉而使太阳能电池阵列不能向电池组储能或向负载供电，造成很大的浪费，系统经济性 不高。
10、。 0004 附图2的大型光伏电站的并网发电利用模式，应用较多。目前，这种光伏电站规模 还比较小，并网发电对电网造成的影响还比较小，当大型光伏电站建设达到一定规模，势必 会对电网造成很大的困扰。因为，光伏发电是极不稳定的，白天有，晚上没有，即使白天也是 极不稳定的，因此，供电系统很难调度管理。大型光伏电站需要铺设很多块太阳能电池板， 多块太阳能电池板串联后再经汇流箱并联汇流，然后输入到多台并联的几百千瓦甚至兆瓦 级的逆变器，经逆变器并网发电。很多块太阳能电池板串并联的缺点是整个太阳能电池阵 列的输出是以发电效果最差的那串太阳能电池为基准的，太阳能电池阵列还受到所处环境 的云层、建筑物阴影、灰尘。
11、、温度、线路分布阻抗等的影响严重，太阳能电池阵列可能会形成 多个不断变化的最大功率点。一般，太阳能电池的最大功率追踪功能都是集成在逆变器中， 因此，逆变器有可能不是工作在实际最佳的最大功率点上，造成光伏电站发电效率不高，光 伏电站投资效益不高。 0005 附图3的大型储能电站是为了缓解供电调度问题而形成的。在电网负荷重的时 候，可以将大型储能单元阵列储存的电能或者是太阳能电池阵列所产生的电能经逆变器并 网发电，在电网负荷轻的时候，可以将电网多余的电能暂时储存在大型储能单元阵列中，以 备急需。此种利用模式能起到缓解供电调度问题，但是投资建造这种大型储能电站，需要大 块土地和许多大型储能用电池，与。
12、当前土地资源日趋紧张的局面形成冲突，大型储能用电 池集中配置的安全性也需要考虑，而且，当储能电站其中某个太阳能电池板、某个蓄电池或 某台大功率设备出现问题，将使储能电站中大片设备停机待修，无法执行电网调度指令，造 成极大浪费，投资收益降低。 0006 因此，有必要研究新的储能逆变发电系统来解决上述问题。 发明内容 0007 本发明需解决的技术问题是： 说 明 书CN 102280940 A CN 102280947 A 2/5页 5 （1）、解决光伏发电系统因太阳能电池的短板效应而使太阳能利用率降低的问题； （2）、解决现有储能电站占用大量土地资源，维护成本高，效益低的问题； （3）、解决现有。
13、光伏发电系统无电网调峰调谷功能的问题； （4）、解决富余电能储存的问题。 0008 为解决上述技术问题，本发明电路所采取的技术方案是： 提供一种新能源分布式储能应用控制系统，包括一系统总控单元及一个或多个受总控 单元控制的子系统。每个子系统分别包括一个或多个数量对应设置的下列功能单元：新能 源发电装置，采用太阳能电池阵列或风力发电机组或二者结合，与发电/储能控制单元连 接受该单元控制；储能单元，由蓄电池或者超级电容等储能器件串并联组成，与发电/储能 控制单元连接受该单元控制实现电能的存储；发电/储能控制单元，与系统总控单元通讯， 接受系统总控单元命令实现系统内电能的转换；所述电能的转换包括电网。
14、与储能单元之间 双向的电能变换、新能源发电装置向电网、新能源发电装置向交流负载、新能源发电装置向 储能单元、储能单元向交流负载的电能转换；并将储能单元及自身的状态信息发送给系统 总控单元；逆变器单元，采用双向逆变电路，与发电/储能控制单元连接，受系统总控单元 控制完成电网与储能单元之间双向的电能变换及新能源发电装置向电网、新能源发电装置 向交流负载、储能单元向交流负载的电能转换的电能转换；离网/并网控制单元，连接于逆 变器单元与交流负载之间，受系统总控单元控制实现交流负载与电网的供用电切换。每个 子系统可配置于一独立建筑区域内。 0009 进一步的，所述系统总控单元与电网监控调度系统通讯，受电。
15、网监控调度系统调 度协调控制系统内电能的走向。 0010 进一步的，所述储能单元内部带有电池管理系统(BMS)；所述发电/储能控制单元 还与储能单元的电池管理系统(BMS)通讯，实现储能单元状态监控。 0011 或者，本发明采用另一种近似方案：所述新能源分布式储能应用控制系统包括一 系统总控单元及一逆变器单元、一离网/并网控制单元，另外包括一个或多个新能源发电 装置、对应新能源发电装置数量的储能单元、对应新能源发电装置数量的发电/储能控制 单元。上述新能源发电装置、储能单元、发电/储能控制单元为一组，每组设置在一区域内， 上述三个功能模块共用一路逆变器单元及一路离网/并网控制单元，通过连接线路。
16、汇集至 逆变器单元。 0012 其中各个模块的功能与上一方案类似，即：新能源发电装置采用太阳能电池阵列 或风力发电机组或二者结合，与发电/储能控制单元连接受该单元控制；储能单元由蓄电 池或者超级电容等储能器件串并联组成，与发电/储能控制单元连接受该单元控制实现电 能的存储；发电/储能控制单元与系统总控单元通讯，接受系统总控单元命令实现系统内 电能的转换；所述电能的转换包括电网与储能单元之间双向的电能变换、新能源发电装置 向电网、新能源发电装置向交流负载、新能源发电装置向储能单元、储能单元向交流负载的 电能转换；并将储能单元及自身的状态信息发送给系统总控单元。逆变器单元采用双向逆 变电路，与各个。
17、发电/储能控制单元连接，受系统总控单元控制完成电网与储能单元之间 双向的电能变换及新能源发电装置向电网、新能源发电装置向交流负载、储能单元向交流 负载的电能转换的电能转换。离网/并网控制单元，连接于逆变器单元与交流负载之间，受 系统总控单元控制实现交流负载与电网的供用电切换。每个子系统可配置于一独立建筑区 说 明 书CN 102280940 A CN 102280947 A 3/5页 6 域内。 0013 进一步的，所述系统总控单元与电网监控调度系统通讯，受电网监控调度系统调 度协调控制系统内电能的走向。 0014 进一步的，所述储能单元内部带有电池管理系统(BMS)；所述发电/储能控制单元 。
18、还与储能单元的电池管理系统(BMS)通讯，实现储能单元状态监控。 0015 相对于现有技术，本发明的有益效果在于： 1）、本发明所述系统能实现多种富余电能的储存利用，进而实现电网的调峰调谷的功 能；其各模块功能设计独立、完善，各模块功能相辅相成，应用在大型储能电站中，某个单元 设备出现故障时，只与此设备直接相关的储能及发电单元不能正常工作，不会对整个系统 造成很大影响，维修及维护的工程和造价都比较小； 2）、本发明所述系统中新能源发电装置、储能单元、发电/储能控制单元、逆变器单元 等关键组成部件可以分散布置在某个区域内建筑的屋顶、幕墙、闲置地块上，无需另外开辟 土地来安装这些发电设备，节省资源。
19、； 3）、采用本发明所述系统可以取消现有太阳能发电逆变系统中必须配置的防雷汇流 箱，并可取消逆变器单元的最大功率点跟踪功能，而改由发电/储能控制单元完成这些功 能，可以最大限度保证各个新能源发电装置都工作在各自的最大功率点附近，提高新能源 发电装置发电效率。 附图说明 0016 图1是现有技术中小型离网发电的光伏利用模式原理示意框图； 图2是现有技术中大型光伏电站并网发电的光伏利用模式原理示意图； 图3是现有技术中大型储能电站的光伏利用模式示意图； 图4是本发明所述新能源分布式储能应用控制系统组成原理示意图； 图5是本发明所述新能源分布式储能应用控制系统另一实施例组成原理示意图。 具体实施方式。
20、 0017 为了便于本领域的技术人员理解，下面结合具体实施例及附图对本发明作进一步 的详细描述。 0018 如图4，该实施例所述新能源分布式储能应用控制系统包括新能源发电装置、发电 /储能控制单元、储能单元、逆变器单元、离网/并网控制单元、系统总控单元、电网监控调 度系统。 0019 其应用于大型储能电站应用系统中，所述的发电/储能控制单元和新能源发电装 置、储能单元、交流电网、系统总控单元相连接，发电/储能控制单元通过通讯线和储能单 元的电池管理系统(BMS)通讯，监控储能单元状态，还通过通讯线和系统总控单元通讯，接 收系统总控单元指令和向系统总控单元发送储能单元、新能源发电装置的状态信息。。
21、新能 源发电装置1、储能单元1、发电/储能控制单元1被配置在区域一；新能源发电装置2、储能 单元2、发电/储能控制单元2被配置在区域二内；新能源发电装置n、储能单元n、发电/储 能控制单元n被配置在区域N内，配置在区域一、二、N的发电/储能控制单元1、2、n 的输出并联在一起，作为逆变器单元的输入，逆变器单元和系统总控单元、交流电网以及离 说 明 书CN 102280940 A CN 102280947 A 4/5页 7 网/并网控制单元相连接。逆变器单元和离网/并网控制单元接收系统总控单元指令， 在 负载需要时，工作在向负载供电的离网模式，当新能源发电装置可以发电且电网有调度需 求时，工作在。
22、向电网发电的并网模式，在新能源发电装置发不出电的时候，发电/储能控制 单元1、2、n可以接收系统总控单元指令，将电网电能经整流和功率因数校正以及高频变 换后向储能单元1、2、n储能，通过电网监控调度系统的合理调度，可以实现对交流电网 的调峰调谷的功能。逆变器单元不再集成最大功率追踪的功能，而将最大功率追踪的功能 加入到发电/储能控制单元中，使得新能源发电装置都按各自最大功率来发电，使整个新 能源发电装置系统发电效率最大化。 0020 上述分布式储能逆变系统至少有六种工作模式，下面将结合附图4加以详细说 明。 0021 模式一：新能源发电装置所发电能储存模式。在新能源发电装置发电正常、储能单 元。
23、电量不足、电网监控调度系统未发调度指令、交流负载不工作的条件下，新能源发电装置 所发电能经发电/储能控制单元控制向储能单元储能，发电/储能控制单元和储能单元的 BMS系统通讯，实时智能监控储能单元状态，保证储能安全可靠进行。 0022 模式二：电网电能储存模式。在新能源发电装置不能发电、储能单元电量不足、且 电网负荷不重的情况下，电网监控调度系统发出指令，发电/储能控制单元内部充电控制 模块开始工作，电网电能储存在储能单元中。 0023 模式三：新能源发电装置所发电能既储存同时又并网逆变发电的模式。在有新 能源发电装置发电正常、储能单元电量不足、电网监控调度系统有调度指令、交流负载不工 作的条。
24、件下，新能源发电装置产生的电能经发电/储能控制单元控制向储能单元储能的同 时，发电/储能控制单元输出稳定直流电经逆变器单元并网发电。 0024 模式四：新能源发电装置所发电能既储存同时又离网逆变发电的模式。此模式和 模式三不同的是逆变器单元不并网，只向区域内的交流负载供电。 0025 模式五：储存的电能并网逆变发电的模式。在新能源发电装置不能发电、储能单元 电量充足、且电网负荷重的情况下，电网监控调度系统发出指令，储存的电能经发电/储能 控制单元和逆变器单元并网发电。 0026 模式六：储存的电能离网逆变发电的模式。此模式和模式五不同的是逆变器单元 不并网，只向区域内的交流负载供电。 0027。
25、 分布式储能逆变系统中分布在某个区域的新能源发电装置1，发电/储能控制单 元1、储能单元1与分布在另一区域的新能源发电装置2、发电/储能控制单元2、储能单元 2或者分布在其他区域的新能源发电装置n、发电/储能控制单元n、储能单元n何时工作在 储能状态，何时工作在发电状态，完全由系统总控单元根据采集的新能源发电装置、储能单 元、交流电网及其它设备的当前状态来决定。 0028 图5为本发明所述系统另一实施例组成框图。其比较适合应用于小型新能源发电 系统。图5所示实施例与图4所示实施例不同的是，各个发电/储能控制单元的直流输出 不是并联在一起，而是各自连接小型逆变器单元，逆变器单元连接离网/并网控制。
26、单元，然 后离网或并网发电。一个新能源发电装置配置一个发电/储能控制单元、一个储能单元、一 个逆变器单元、一个离网/并网控制单元，这些模块为一组，配置在同一区域，其工作模式 与原理与图4所示实施例类似，在此不再赘述。 说 明 书CN 102280940 A CN 102280947 A 5/5页 8 0029 本发明中未具体描述的功能单元均可采用现有技术中的成熟功能模块，在此不再 赘述。 0030 需要说明的是，上述实施方式仅为本发明较佳的实施方案，不能将其理解为对本 发明保护范围的限制，在未脱离本发明构思前提下，对本发明所做的任何均等变化与修饰 均属于本发明的保护范围。 说 明 书CN 102280940 A CN 102280947 A 1/4页 9 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102280940 A CN 102280947 A 2/4页 10 图3 说 明 书 附 图CN 102280940 A CN 102280947 A 3/4页 11 图4 说 明 书 附 图CN 102280940 A CN 102280947 A 4/4页 12 图5 说 明 书 附 图CN 102280940 A 。