一種光伏—儲能系統以及其內部數據交換的通信方法
【技術領域】
[0002] 本發明屬于太陽能光伏發電與儲能技術領域，具體涉及一種光伏一儲能系統以及 其內部數據交換的通信方法。
[0003]
【背景技術】
[0004] 由于太陽能具有間歇性、波動性等特點，所以太陽能光伏發電系統輸出的電能也 存在間歇性和波動性，對于光伏并網發電系統而言，注入電網的能量不穩定，導致電能質量 較差，同時可能導致電網系統的安全性變差。對于光伏離網發電系統而言，表現為負載所獲 得的電壓或頻率不穩定，有可能損壞用電設備，同時在光線較弱，甚至黑暗時光伏電池不能 發電，導致用電設備停電。因此，需要一定的儲能系統進行平抑光伏發電系統的波動，利于 為電網或用電設備提供穩定的電能。本發明將光伏發電系統和儲能系統結合在一起的系統 稱為光伏一儲能系統。
[0005] 為了便于模塊化設計，光伏一儲能系統中的光伏發電系統和儲能系統各自具有相 應的控制系統，因此，光伏發電系統和儲能系統間、儲能系統內部都需要進行數據交換，以 便進行高效的能量協調控制。數據交換的形式一般包括有線通信方式和無線通信方式。由 于光伏發電系統和儲能系統一般會安裝在一起，距離相對較近，同時光伏一儲能系統對數 據交換的實時性強，所以通常采用有線通信方式。有線通信方式通常采用現場總線形式，現 場總線包括Mo dbu s總線、CAN總線、Prof i bu s總線等。其中，Mo dbu s總線可以支持較多類型的 電氣接口，例如RS232、RS485、RS422、RJ45，還可以在各種介質上傳送，如雙絞線、光纖、無線 射頻等。同時其幀格式較為簡單、緊湊，格式規范，易于傳輸，通俗易懂. 因此需要提供一種光伏一儲能系統以及其內部數據交換的通信方法來實現光伏一儲 能系統中的光伏發電系統和儲能系統間高效的能量協調控制，從而實現數據交換。
[0006]
【發明內容】
[0007]針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種光伏一儲能系統以及其內部數據 交換的通信方法，解決了光伏發電系統和儲能系統間以及儲能系統內部進行數據交換的 問題，以便實現更為高效的能量協調控制。
[0008] 一種光伏一儲能系統，所述光伏一儲能系統包括光伏發電系統和儲能系統，所述 光伏發電系統包括光伏陣列和光伏發電逆變器，所述儲能系統包括5個雙向充放電變換器 單元及其對應的相同儲能介質，所述雙向充放電變換器單元分別為雙向充放電變換器1、2、 3、4和5,5個所述雙向充放電變換器單元的直流輸入正端和負端都分別連接到該直流母線 的正負端，所述雙向充放電變換器1的輸出連接自己的儲能介質，其他4個雙向充放電變換 器單元的輸出也連接自己的儲能介質。
[0009] 優選地，所述儲能介質為鉛酸蓄電池、鋰離子電池或超級電容器中的一種。
[0010] 優選地，所述光伏一儲能系統包括光伏陣列、負載或電網以及儲能介質三個能量 端口； 當光伏陣列輸出功率大于負載或電網所需功率時，多余的輸出功率通過雙向充放電變 換器單元給儲能介質充電； 當光伏陣列輸出功率小于負載或電網所需功率時，缺少的功率由儲能介質通過雙向充 放電變換器單元發電進行補充； 當光伏陣列輸出功率等于負載或電網所需功率時，儲能介質不充電，也不放電。
[0011] 優選地，所述5個雙向充放電變換器單元中，所述雙向充放電變換器1為主機，其余 4個雙向充放電變換器單元為從機，所述主機向4個所述從機發送運行與停止命令、充電或 放電參考功率，4個所述從機向所述主機回送各自的運行狀態、儲能介質的電壓和電流、各 自直流母線側的充電或放電電流。
[0012] -種光伏一儲能系統以及其內部數據交換的通信方法，所述光伏一儲能系統為上 述系統，所述通信方法包括以下步驟： S1，所述光伏發電系統與儲能系統間通過RS485物理接口連接，光伏發電系統的RS485 通信接口的A端與雙向充放電變換器1、2、3、4、5的RS485_1通信接口的A端都連接在一起，連 接后為A1端；光伏發電系統的RS485通信接口的B端與雙向充放電變換器1、2、3、4、5的 RS485_1通信接口的B端都連接在一起，連接后為B1端； 52, 所述儲能系統內部的5個雙向充放電變換器單元通過各自的RS485_2通信接口進行 物理連接，雙向充放電變換器1、2、3、4、5的RS485_2通信接口的A端都連接在一起，連接后為 A2端;雙向充放電變換器1、2、3、4、5的RS485_2通信接口的B端都連接在一起，連接后為B2 端； 53, 所述儲能系統的物理量通過觸摸屏進行顯示，通過所述雙向充放電變換器1的 RS485_3通信接口與所述觸摸屏的RS485之間進行物理連接完成的，所述雙向充放電變換器 1的RS485_3通信接口的A端與所述觸摸屏的RS485的A端連接在一起，連接后為A3端;所述雙 向充放電變換器1的RS485_3通信接口的B端與所述觸摸屏的RS485的B端連接在一起，連接 后為B3端。
[0013] 優選地，所述光伏發電系統與所述儲能系統間數據交換通信采用Modbus協議的16 號功能。
[0014] 優選地，所述雙向充放電變換器1與所述雙向充放電變換器2、3、4、5之間的數據交 換通信采用Modbus協議的03號功能。
[0015] 優選地，所述雙向充放電變換器1與所述觸摸屏間的數據交換通信采用Modbus協 議的03號功能。
[0016] 本發明的技術方案具有以下有益效果： 本發明提供的一種光伏一儲能系統以及其內部數據交換的通信方法，本發明解決了光 伏發電系統與儲能系統間、儲能系統內部的雙向充放電變換器1(主機)與雙向充放電變換 器2、3、4、5(從機)間以及雙向充放電變換器1與觸摸屏間數據交換問題，使得系統控制明了 清晰，有利于實現系統能量的協調控制與相關顯示等功能，具有廣闊的應用前景。
[0017]
【附圖說明】
[0018]下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
[0019]圖1是本發明光伏一儲能系統的結構示意圖； 圖2是本發明光伏一儲能系統內部數據交換的通信連接圖。
[0020]
【具體實施方式】
[0021]為了清楚了解本發明的技術方案，將在下面的描述中提出其詳細的結構。顯然，本 發明實施例的具體施行并不足限于本領域的技術人員所熟習的特殊細節。本發明的優選實 施例詳細描述如下，除詳細描述的這些實施例外，還可以具有其他實施方式。
[0022] 下面結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細說明。
[0023] 參照圖1，本發明公開了一種光伏一儲能系統，該光伏一儲能系統由光伏發電系統 和儲能系統兩部分組成，如圖1所示，圖1是本發明光伏一儲能系統的結構示意圖。光伏發電 系統由光伏陣列和光伏發電逆變器組成，為負載供電或將能量注入電網。儲能系統由5個雙 向充放電變換器單元及其對應的相同儲能介質組成，儲能介質可以是鉛酸蓄電池、鋰離子 電池或超級電容器，雙向充放電變換器單元分別為雙向充放電變換器1、2、3、4、5,5個雙向 充放電變換器單元的直流輸入正端進行并聯，連接到光伏發電系統的光伏陣列輸出（+)端， 5個雙向充放電變換器單元的直流輸入負端進行并聯，連接到光伏發電系統的光伏陣列輸 出（一)端，定義光伏發電系統的光伏陣列輸出（+)端和(一)端為直流母線的正負端，因此5 個雙向充放電變換器單元的直流輸入正端和負端都分別連接到該直流母線的正負端。雙向 充放電變換器1的輸出連接自己的儲能介質，同理，其他4個雙向充放電變換器單元的輸出 也連接自己的儲能介質。
[0024] 由此可見，該光伏一儲能系統存在光伏陣列、負載或電網、儲能介質三個能量端 口，當光伏陣列輸出功率大于負載或電網所需功率時，多余的輸出功率通過雙向充放電變 換器單元給儲能介質充電；當光伏陣列輸出功率小于負載或電網所需功率時，缺少的功率 由儲能介質通過雙向充放電變換器單元發電進行補充；當光伏陣列輸出功率等于負載或電 網所需功率時，儲能介質不充電，也不放電。若以儲能系統作為能量協調控制的主體，則光 伏發電系統需要向儲能系統提供的數據應包括光伏發電系統的運行狀態、光伏陣列的輸出 功率、光伏陣列的最優電壓以及負載或電網所需功率，有了上述數據，儲能系統可以順利地 執行上述三個能量端口間的功率流動問題。
[0025] 對于儲能系統而言，其又包括5個雙向充放電變換器單元及其對應的儲能介質，不 管儲能系統充電還是放電，都要求5個雙向充放電變換器單元均分功率，所以5個雙向充放 電變換器單元也需要交換數據，若以雙向充放電變換器1作為主機，其余4個雙向充放電變 換器單元作為從機，則主機需要向4個從機發送運行與停止命令、充電或放電參考功率，4個 從機向主機回送各自的運行狀態、儲能介質的電壓和電流、各自直流母線側的充電或放電 電流。有了上述數據，5個雙向充放電變換器單元可以均分功率，同時主機可以通過觸摸屏 來顯示5個雙向充放電變換器單元的電壓、電流等物理量。
[0026] 根據上述光伏一儲能系統的結構以及光伏發電系統和儲能系統間以及儲能系統 內部需要交換的數據，提出對應的數據交換通信方法： 具體的通信連接方式如圖2所示，1)光伏發電系統與儲能系統間通過RS485物理接口連 接，光伏發電系統的RS485通信接口的A端與雙向充放電變換器1、2、3、4、5的RS485_1通信接 口的A端都連接在一起，命名為A1端;光伏發電系統的RS485通信接口的B端與雙向充放電變 換器1、2、3、4、5的RS485_1通信接口的B