基于分布式发电系统的功率平衡系统

技术领域

本发明属于分布式光伏发电技术领域，特别是一种基于分布式发电系统的功率平衡系统。

背景技术

分布式发电，特别是分布式光伏发电，在用户侧得到了快速发展，多数都采用了“自发自用、余电上网”的商业模式，为用户用电带来了明显的经济性收益。

但现有技术仍比较粗放，在最大化利用用户资源开发分布式发电能力的同时，忽略了分布式发电与用户用能之间的匹配问题，选择了“余电上网、差额网补”的模式，使分布式发电系统结构尽量简单、造价尽量低廉。由于分布式发电的不可控特性，发电能力呈现间歇性和快速变化的特征，而用户的用电负荷也伴随其用电需求在发生不断的快速变化，由此，分布式电源的发电能力与用户的用电负荷需求之间匹配度非常低。在分布式电源装机容量较大、用户负荷带有明显突变特性时，这种矛盾就更加突出，使得分布式发电系统的经济性受到较大的影响。

为解决这种问题，现有技术尝试采用电化学储能、飞轮储能等技术，充当电能平衡器用作的解决方案，但都存在造价高、维护成本高、寿命不长、性能保证难度大等问题，没有得到推广应用。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种基于分布式发电系统的功率平衡系统，寿命长、造价低、性能衰减率低、可长期连续运行的，用于快速平衡分布式电源的发电能力与用户的用电负荷需求，适用于大功率突变负荷消纳新能源。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种基于分布式发电系统的功率平衡系统包括：

储能模组，其包括，

至少一个超级电容模组，其基于瞬时尖峰功率响应以储能，

至少一个旋转机械储能模组，其基于持续大功率响应以储能，所述旋转机械储能模组并联所述超级电容模组，

控制系统，其一端连接分布式发电系统、公共供电网和用户负荷系统，另一端连接所述储能模组，控制系统包括，

监测单元，其实时监测分布式电源发电功率P

控制单元，其连接所述监测单元和储能模组，控制单元基于分布式发电系统发电功率P

所述的基于分布式发电系统的功率平衡系统中，所述控制单元基于分布式发电系统发电功率P

所述的基于分布式发电系统的功率平衡系统中，当供电功率P

所述的基于分布式发电系统的功率平衡系统中，控制单元包括判断分布式发电系统发处的瞬时尖峰功率或持续大功率的判断单元。

所述的基于分布式发电系统的功率平衡系统中，所述至少一个超级电容模组包括多个并联的超级电容模组，所述超级电容模组包括多个串联的超级电容。

所述的基于分布式发电系统的功率平衡系统中，所述至少一个旋转机械储能模组包括多个旋转机械储能模组，所述旋转机械储能模组包括多个串联的旋转机械储能单元。

所述的基于分布式发电系统的功率平衡系统中，所述旋转机械储能单元包括利用质量体旋转势能调节实现电能存储的储能结构。

所述的基于分布式发电系统的功率平衡系统中，所述控制系统包括中央处理器和显示屏等组成工业工业控制和人机接口的必要硬件组成。

所述的基于分布式发电系统的功率平衡系统中，所述至少一个超级电容模组以第一功率储能，至少一个旋转机械储能模组以第二功率储能，所述第一功率大于第二功率。

所述的基于分布式发电系统的功率平衡系统中，旋转机械储能模组储能总容量大于所述超级电容模组储能总容量。

本发明中，持续大功率指的是：相较于用户用电规模而言，占有明显的比例，其对用户的用电管理、成本、安全等方面，在瞬时功率和电能总量上，均占有不可忽视地位的电能组成部分。

和现有技术相比，本发明具有以下优点：

相比于现有技术，本发明采用超级电容模组和旋转机械储能模组相互配合，相较于电化学储能、飞轮储能等技术，系统装置可以实现更长的寿命、性能衰减率更低、维护要求低、可长期连续运行，超级电容和旋转机械储能两种关键技术联合构建，分别应对瞬时尖峰功率响应需求和大功率持续响应需求。超级电容和旋转机械储能均采用模组结构设计，容量配比灵活，作用于提升分布式电源的发电能力与用户的用电负荷需求之间的匹配度，控制系统采用双目标控制策略，一方面，使得分布式发电能力充分用于满足用户负荷需求，以最高的价格完成电能消纳；另一方面，减少“余电上网、差额网补”对电网产生的冲击；还可以在有余力时还能参与用户侧需求响应，为用户产生直接的经济收益。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

在附图中：

图1是根据本发明一个实施例的功率平衡系统的安装示意；

图2是根据本发明一个实施例的功率平衡系统结构示意图。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。

具体实施方式

下面将参照附图1至图2更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

为了更好地理解，如图1至图2所示，基于分布式发电系统的功率平衡系统包括，

储能模组1，其包括，

至少一个超级电容模组3，其基于瞬时尖峰功率响应以储能，

至少一个旋转机械储能模组4，其基于持续大功率响应以储能，所述旋转机械储能模组4并联所述超级电容模组3，

控制系统2，其一端连接分布式发电系统、公共供电网和用户负荷系统，另一端连接所述储能模组1，控制系统2包括，

监测单元，其实时监测分布式电源发电功率P

控制单元，其连接所述监测单元和储能模组1，控制单元基于分布式发电系统发电功率P

所述的基于分布式发电系统的功率平衡系统的优选实施例中，所述控制单元基于分布式发电系统发电功率P

本发明实时跟踪分布式电源发电功率P

所述的基于分布式发电系统的功率平衡系统的优选实施例中，当供电功率P

所述的基于分布式发电系统的功率平衡系统的优选实施例中，控制单元包括判断分布式发电系统发处的瞬时尖峰功率或持续大功率的判断单元。

所述的基于分布式发电系统的功率平衡系统的优选实施例中，所述至少一个超级电容模组3包括多个并联的超级电容模组3，所述超级电容模组3包括多个串并联的超级电容。

所述的基于分布式发电系统的功率平衡系统的优选实施例中，所述至少一个旋转机械储能模组4包括多个旋转机械储能模组4，所述旋转机械储能模组4包括多个串并联的旋转机械储能单元。

所述的基于分布式发电系统的功率平衡系统的优选实施例中，所述旋转机械储能单元包括利用质量体旋转势能调节实现电能存储的储能结构。

所述的基于分布式发电系统的功率平衡系统的优选实施例中，所述控制系统2包括中央处理器和显示屏等组成工业工业控制和人机接口的必要硬件组成。

所述的基于分布式发电系统的功率平衡系统的优选实施例中，所述至少一个超级电容模组3以第一功率储能，至少一个旋转机械储能模组4以第二功率储能，所述第一功率大于第二功率。

所述的基于分布式发电系统的功率平衡系统的优选实施例中，旋转机械储能模组4储能总容量大于所述超级电容模组3储能总容量。

所述的基于分布式发电系统的功率平衡系统的优选实施例中，实时功率关系满足公式1：P

所述的基于分布式发电系统的功率平衡系统的优选实施例中，本发明系统包括控制系统2和储能模组1，储能模组1包括两种关键模组：超级电容模组3和旋转机械储能模组4。储能模组1均为并联结构，可以根据电力平衡需求配置合适数量的超级电容模组3或旋转机械储能模组4。其中，超级电容模组3主要解决瞬时尖峰功率响应需求，旋转机械储能模组4主要解决大功率持续响应需求，控制系统2是工业级的集成电路系统，具备输入输出接口。控制系统2通过监测图1所示的各系统功率值，并按照公式2的目标进行实时运算，将装置内功率资源作为调节对象，满足用户对瞬时功率的需求。在内部控制方面，超级电容模组3与旋转机械储能模组4存在应用定位上的差异，超级电容模组3响应快，主要解决快速性的问题，旋转机械储能模组4能量存储空间大，主要解决大容量问题，在调节过程中以较慢速度吸收超级电容模组3的功率输出，使之尽可能留出多的功率裕度用于响应下一次的调控需求。控制系统2电力平衡控制目标如公式2，即电网功率最小化：

P

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。