一种光伏直流空调柔性调节系统及方法与流程

    专利查询2025-04-16  26


    本技术涉及光伏直流空调调节领域,尤其涉及一种光伏直流空调柔性调节系统及方法。


    背景技术:

    1、光伏直流空调技术主要是buck电路,acdc变换器,储能电池,空调压缩机等组成,光伏组件连接buck电路(有时称为dcdc变换器),储能系统提供备用电源,空调压缩机连接dcdc变换器和储能系统构成的直流母线进行工作。

    2、随着光伏组件和储能电池功率密度的提高,电压、电流变化,现有光伏直流空调集成方案,并不适应多种型号规格的光伏组件,储能电池,需要根据不同光伏组件和储能电池型号规格进行匹配系统集成。现有技术提出的buck-boost电路拓扑,要根据光伏发出功率和负荷功率比对进行增加和减少负荷,使得负荷运行数量少,不能高效运行,及提出的光伏侧mppt跟踪,没有从系统角度考虑各个系统组成单元的利用率,因此这光储直柔空调利用率依然不高。而且光伏组件白天发电,而空调有时应用场景在晚上,光伏组件已停止发电,因此储能系统的配置也影响整个系统的成本,因此亟需提出一种运行效率高、利用率高且成本较低的调节方案。


    技术实现思路

    1、本技术提供一种光伏直流空调柔性调节系统及方法,以至少解决运行效率低、利用率低且成本较高的技术问题。

    2、本技术第一方面实施例提出一种光伏直流空调柔性调节系统,所述调节系统包括:双向变流器模块、光伏直流空调子系统、直流母线和处理器;

    3、所述双向变流器模块的一端与交流电网连接,另一端通过所述直流母线与所述光伏直流空调子系统连接;

    4、所述处理器与所述双向变流器模块、所述光伏直流空调子系统连接;

    5、所述双向变流器,用于将所述交流电网的电能转化为第一直流电能;

    6、所述处理器,用于实时采集光伏直流空调子系统运行数据,并基于所述运行数据对所述光伏直流空调子系统进行控制;

    7、所述处理器,还用于控制所述第一直流电能输送到光伏直流空调子系统。

    8、优选的,所述光伏直流空调子系统包括:储能模块、空调模块、dc/dc模块和光伏组件;

    9、所述储能模块、所述空调模块均与所述直流母线连接;

    10、所述dc/dc模块的一端与所述直流母线连接,另一端与所述光伏组件连接;

    11、所述储能模块、所述空调模块、所述dc/dc模块均与所述处理器连接;

    12、所述光伏组件,用于将太阳能转化为第二直流电能,并向所述储能模块及所述空调模块提供所述第二直流电能;

    13、所述储能模块,用于存储所述第一直流电能及所述第二直流电能;

    14、所述储能模块,还用于向所述空调模块提供电能;

    15、其中,所述储能模块包括:储能变流器和储能电池。

    16、进一步的,所述dc/dc模块为buck-boost电路组成的具有mppt跟踪功能的直流变换电路或boost电路组成的具有mppt跟踪功能的直流变换电路;

    17、其中,当k1×ubus<uoc时,所述dc/dc模块为buck-boost电路组成的具有mppt跟踪功能的直流变换电路;

    18、当k1×ubus>uoc时,所述dc/dc模块为boost电路组成的具有mppt跟踪功能的直流变换电路;

    19、式中,k1为光伏组件开路电压与工作电压最大值的比值,ubus为直流母线电压,uoc为光伏组件开路电压。

    20、进一步的,所述光伏组件的最大发电功率与运行时间的乘积值等于所述储能变流器的额定功率、所述储能电池的调节系数、运行时间三者的乘积值;

    21、所述光伏组件的发电功率小于等于所述空调模块配置的额定功率;

    22、所述储能变流器的功率与所述光伏组件的发电功率相同;

    23、所述双向变流器模块的功率与所述空调模块的额定功率相同;

    24、所述双向变流器模块的直流电压等于直流母线电压;

    25、所述dc/dc模块的功率与所述空调模块的额定功率相同;

    26、所述dc/dc模块的直流电压等于直流母线电压。

    27、进一步的,所述处理器包括:采集单元和处理运算单元;

    28、所述采集单元,用于实时采集光伏直流空调子系统运行数据;

    29、所述处理运算单元,用于根据所述运行数据确定所述储能模块、所述dc/dc模块和所述双向变流器模块的输入功率或输出功率值,并基于所述输入功率或输出功率值对所述储能模块、所述dc/dc模块和所述双向变流器模块进行控制。

    30、进一步的,所述处理运算单元,还用于当空调模块工作时,若所述光伏组件的发电功率大于零且小于所述空调模块的需求功率时,控制所述储能模块输出电能,且所述储能模块输出电能的功率等于所述空调模块的需求功率与所述光伏组件的发电功率的差值;

    31、所述处理运算单元,还用于当空调模块工作时,若所述光伏组件的发电功率等于零且所述储能模块的电池容量小于等于电池容量下限值时,控制所述双向变流器模块输出第一直流电能,且所述双向变流器模块输出第一直流电能的功率等于所述空调模块的需求功率。

    32、进一步的,所述处理运算单元,还用于当空调模块未工作时,若所述光伏组件的发电功率大于零,则控制所述dc/dc模块向所述储能电池提供电能,进行充电;

    33、所述处理运算单元,还用于当空调模块未工作时,若所述光伏组件的发电功率等于零,且当前时段的电价为谷时段电价时,控制所述双向变流器模块向所述储能模块提供电能,进行充电。

    34、进一步的,所述处理运算单元,还用于当空调模块工作且所述光伏组件的发电功率大于零时,控制所述dc/dc模块进行mppt跟踪,使得所述dc/dc模块以最大功率放电。

    35、本技术第二方面实施例提出一种光伏直流空调柔性调节方法,包括:

    36、实时采集光伏直流空调子系统运行数据;

    37、根据所述运行数据确定储能模块、dc/dc模块和双向变流器模块的输入功率或输出功率值,并基于所述输入功率或输出功率值对所述储能模块、所述dc/dc模块和所述双向变流器模块进行控制。

    38、优选的,所述根据所述运行数据确定储能模块、dc/dc模块和双向变流器模块的输入功率或输出功率值,并基于所述输入功率或输出功率值对所述储能模块、所述dc/dc模块和所述双向变流器模块进行控制,包括:

    39、当空调模块工作时,若光伏组件的发电功率大于零且小于空调模块的需求功率时,控制储能模块输出电能,且所述储能模块输出电能的功率等于所述空调模块的需求功率与所述光伏组件的发电功率的差值;

    40、当空调模块工作时,若光伏组件的发电功率等于零且储能模块的电池容量小于等于电池容量下限值时,控制双向变流器模块输出第一直流电能,且所述双向变流器模块输出第一直流电能的功率等于所述空调模块的需求功率;

    41、当空调模块未工作时,若光伏组件的发电功率大于零,则控制dc/dc模块向所述储能电池提供电能,进行充电;

    42、当空调模块未工作时,若光伏组件的发电功率等于零,且当前时段的电价为谷时段电价时,控制双向变流器模块向所述储能模块提供电能,进行充电。

    43、本技术的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果:

    44、本技术提出了一种光伏直流空调柔性调节系统及方法,所述系统包括:双向变流器模块、光伏直流空调子系统、直流母线和处理器;所述双向变流器模块的一端与交流电网连接,另一端通过所述直流母线与所述光伏直流空调子系统连接;所述处理器与所述双向变流器模块、所述光伏直流空调子系统连接;所述双向变流器,用于将所述交流电网的电能转化为第一直流电能;所述处理器,用于实时采集光伏直流空调子系统运行数据,并基于所述运行数据对所述光伏直流空调子系统进行控制;所述处理器,还用于控制所述第一直流电能输送到光伏直流空调子系统。本技术提出的技术方案,可柔性调节系统各个部分功率的输入输出,使得系统效率最大化,降低成本。

    45、本技术附加的方面以及优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本技术的实践了解到。


    技术特征:

    1.一种光伏直流空调柔性调节系统,其特征在于,所述调节系统包括:双向变流器模块、光伏直流空调子系统、直流母线和处理器;

    2.如权利要求1所述的调节系统,其特征在于,所述光伏直流空调子系统包括:储能模块、空调模块、dc/dc模块和光伏组件;

    3.如权利要求2所述的调节系统,其特征在于,所述dc/dc模块为buck-boost电路组成的具有mppt跟踪功能的直流变换电路或boost电路组成的具有mppt跟踪功能的直流变换电路;

    4.如权利要求3所述的调节系统,其特征在于,所述光伏组件的最大发电功率与运行时间的乘积值等于所述储能变流器的额定功率、所述储能电池的调节系数、运行时间三者的乘积值;

    5.如权利要求4所述的调节系统,其特征在于,所述处理器包括:采集单元和处理运算单元;

    6.如权利要求5所述的调节系统,其特征在于,所述处理运算单元,还用于当空调模块工作时,若所述光伏组件的发电功率大于零且小于所述空调模块的需求功率时,控制所述储能模块输出电能,且所述储能模块输出电能的功率等于所述空调模块的需求功率与所述光伏组件的发电功率的差值;

    7.如权利要求6所述的调节系统,其特征在于,所述处理运算单元,还用于当空调模块未工作时,若所述光伏组件的发电功率大于零,则控制所述dc/dc模块向所述储能电池提供电能,进行充电;

    8.如权利要求6所述的调节系统,其特征在于,所述处理运算单元,还用于当空调模块工作且所述光伏组件的发电功率大于零时,控制所述dc/dc模块进行mppt跟踪,使得所述dc/dc模块以最大功率放电。

    9.一种基于上述权利要求1-8任一所述的一种光伏直流空调柔性调节系统的光伏直流空调柔性调节方法,其特征在于,所述方法包括:

    10.如权利要求9所述的方法,其特征在于,所述根据所述运行数据确定储能模块、dc/dc模块和双向变流器模块的输入功率或输出功率值,并基于所述输入功率或输出功率值对所述储能模块、所述dc/dc模块和所述双向变流器模块进行控制,包括:


    技术总结
    本申请提出一种光伏直流空调柔性调节系统及方法,所述系统包括:双向变流器模块、光伏直流空调子系统、直流母线和处理器;所述双向变流器模块的一端与交流电网连接,另一端通过所述直流母线与所述光伏直流空调子系统连接;所述处理器与所述双向变流器模块、所述光伏直流空调子系统连接;所述双向变流器,用于将所述交流电网的电能转化为第一直流电能;所述处理器,用于实时采集光伏直流空调子系统运行数据,并基于所述运行数据对所述光伏直流空调子系统进行控制;所述处理器,还用于控制所述第一直流电能输送到光伏直流空调子系统。本申请提出的技术方案,可柔性调节系统各个部分功率的输入输出,使得系统效率最大化,降低成本。

    技术研发人员:李盈盈,戚闯,瞿艳霞,零傲,孙晓彦,菅志清
    受保护的技术使用者:国家电投集团科学技术研究院有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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