本发明涉及太阳能领域，特别是涉及一种联合发电系统。
背景技术：
随着风电、光电不断接入配电网，受局部区域用电量、电力系统稳定性和系统电能质量三方面因素限制，风光发电接入配电网带来的消纳问题日益突出，因此风力发电不得不大量弃风以维持系统稳定。受时空特性影响，风光联合发电功率曲线具有波动性、随机性特点，同时考虑到其在平滑输出功率方面的技术瓶颈，大规模风光联合发电系统直接接入配电网仍会对配电网系统稳定性和电能质量带来不可忽视的影响。
技术实现要素：
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种联合发电系统。其具有在充分利用发电资源的情况下稳定发电的效果。
一种联合发电系统，包括：
风力发电系统，用于将风能转换为电能；
光伏发电系统，用于将光能转换为电能；
储能系统，用于存储所述风力发电系统及所述光伏发电系统多余的电能，并在所述风力发电系统及所述光伏发电系统供电不足时提供电能；
能量管理系统，与所述风力发电系统、所述光伏发电系统及所述储能系统相连接，用于根据预测的所述风力发电系统及所述光伏发电系统输出的电能与负载所需电能调节所述储能系统进行充放电；
变流器，与所述风力发电系统、所述光伏发电系统及所述储能系统相连接，用于将所述风力发电系统、所述光伏发电系统及所述储能系统输出的电能转化为直流电；
并网逆变器，与所述变流器及电网母线相连接，用于将所述变流器转化的所述直流电进行逆变处理，转化为满足并网的交流电压输出至所述电网母线。
上述技术方案中，通过在风光联合发电系统中配置性能良好的储能系统，能够有效解决日益突出的消纳问题，提高风光资源利用率，平滑风光联合发电输出功率，降低发电波动性、随机性对电力系统的不良影响。
在其中一个实施例中，储能系统包括：
第一直流交流转换器，与所述光伏发电系统相连接，用于将所述光伏发电系统多余的直流电转化为交流电；
第一交流直流转换器，与所述第一直流交流转换器、所述风力发电系统及所述能量管理系统相连接，用于在所述能量管理系统的控制下将所述第一直流交流转换器转化的交流电及所述风力发电系统多余的交流电转化为直流电；
电池单元，与所述第一交流直流转换器及所述能量管理系统相连接；
第一直流直流转换器，与所述第一交流直流转换器及所述能量管理系统相连接；
电化学电容，与所述能量管理系统及所述第一直流直流转换器相连接，用于在所述第一直流直流转换器的控制下进行充放电。
在其中一个实施例中，所述电池单元包括锂电池组。
在其中一个实施例中，所述变流器包括：
第二直流交流转换器，与所述风力发电系统及所述并网逆变器相连接；
第二直流直流转换器，与所述光伏发电系统及所述并网逆变器相连接；
第三直流直流转换器，与所述储能系统及所述并网逆变器相连接。
在其中一个实施例中，还包括直流母线，所述第二直流交流转换器、所述第二直流直流转换器及所述第三直流直流转换器均经由所述直流母线与所述并网逆变器相连接。
在其中一个实施例中，所述第一直流直流转换器为双向直流直流转换器。
在其中一个实施例中，所述第一直流直流转换器包括：
第一三极管，所述第一三极管的基极与所述能量管理系统相连接，所述第一三极管的集电极与所述第一交流直流转换器相连接；
第一阻尼二极管，所述第一阻尼二极管的阳极与所述第一三极管的发射极相连接，所述第一阻尼二极管的阴极与所述第一三极管的集电极相连接；
第二三极管，所述第二三极管的基极与所述能源管理系统相连接，所述第二三极管的集电极与所述第一三极管的发射极相连接，所述第二三极管的发射极与所述第一交流直流转换器及所述电化学电容相连接；
第二阻尼二极管，所述第二阻尼二极管的阳极与所述第二三极管的发射极相连接，所述第二阻尼二极管的阴极与所述第二三极管的集电极相连接；
电感，所述电感一端与所述第一三极管的发射极及所述第二三极管的集电极相连接，另一端与所述电化学电容相连接。
在其中一个实施例中，还包括变压器，所述变压器一端与所述并网逆变器相连接，另一端与所述电网母线相连接；所述电网母线还与电网及负载相连接。
在其中一个实施例中，还包括：
电能输出预测单元，所述电能输出预测单元用于基于历史信息预测所述风力发电系统及所述光伏发电系统输出的电能；
电能获取单元，所述电能获取单元连接于负载，并获取负载所需的电能；
调节单元，所述调节单元基于所述电能输出预测单元的预测结果及所述电能获取单元获取的结果生成对所述储能系统进行充放电的控制信号。
在其中一个实施例中，所述电能输出预测单元包括：
风能预测单元，所述风能预测单元基于气候预测情况和历史情况判断所述风力发电系统基于风能可能产生的电能；
光照预测单元，所述光照预测单元基于气候预测情况及历史情况判断所述光伏发电系统基于光照可能产生的电能。
附图说明
图1为本发明一个实施例中联合发电系统的结构示意图；
图2为本发明一个实施例中联合发电系统中的储能系统与其他结构的连接结构示意图；
图3为本发明一个实施例中提供的第一直流直流转换器与电化学电容连接的电路图。
附图标记：10、风力发电系统；11、光伏发电系统；12、储能系统；121、第一直流交流转换器；122、第一交流直流转换器；123、电池单元；124、第一直流直流转换器；125、电化学电容；13、能量管理系统；14、变流器；141、第二直流交流转换器；142、第二直流直流转换器；143、第三直流直流转换器；15、并网逆变器；16、电网母线；17、直流母线；18、变压器、19电能输出预测单元；191、风能预测单元；192、光照预测单元；20、调节单元；21、电网；22、负载。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方法或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本申请提供一种联合发电系统，联合发电系统包括：风力发电系统10，风力发电系统10用于将风能转换为电能；光伏发电系统11，光伏发电系统11用于将光能转换为电能；储能系统12，储能系统12用于存储风力发电系统10及光伏发电系统11多余的电能，并在风力发电系统10及光伏发电系统供电不足时提供电能；能量管理系统13，能量管理系统与风力发电系统10、光伏发电系统11及储能系统12相连接，用于根据预测的风力发电系统10及光伏发电系统11输出的电能与负载所需电能调节储能系统12进行充放电，使得风力发电系统10及光伏发电系统11出力安全并网，且使得系统可以稳定运行；变流器14，变流器14与风力发电系统10、光伏发电系统11及储能系统12相连接，用于将风力发电系统10、光伏发电系统11及储能系统12输出的电能转化为直流电；并网逆变器15，并网逆变器15与变流器14及电网母线16相连接，用于将变流器14转化的直流电进行逆变处理，转化为满足并网的交流电压输出至电网母线16。
上述技术方案中，通过在风光联合发电系统中配置性能良好的储能系统12，能够有效解决日益突出的消纳问题，提高风光资源利用率，平滑风光联合发电输出功率，降低发电波动性、随机性对电力系统的不良影响。
在一个可选的实施例中，储能系统12可以为集中式综合储能系统。储能系统12包括：第一直流交流转换器121，第一直流交流转换器121与光伏发电系统11相连接，用于将光伏发电系统10多余的直流电转化为交流电；第一交流直流转换器122，第一交流直流转换器122与第一直流交流转换器121、风力发电系统10及能量管理系统13相连接，用于在能量管理系统13的控制下将第一直流交流转换器121转化的交流电及风力发电系统多10余的交流电转化为直流电；电池单元123，电池单元123与第一交流直流转换器122及能量管理系统13相连接；第一直流直流转换器124，第一直流直流转换器124与第一交流直流转换器122及能量管理系统相连接13；电化学电容125，电化学电容125与能量管理系统13及第一直流直流转换器124相连接，用于在第一直流直流转换器124的控制下进行充放电。
在一个可选的实施例中，第一直流交流转换器121级第一交流直流转换器122与电池单元123直接连接，第一直流直流转换器124与电池单元123并联；储能系统在充电时，由第一直流交流转换器121级第一交流直流转换器122处理后将多余电能转换为直流电进行处理吸收；储能系统在放电时，将储存的直流电转化为交流电能供给给电网母线16。
在一个可选的实施例中，电池单元123可以包括锂电池组。
在一个可选的实施例中，第一直流直流转换器124可以为双向直流直流转换器。
具体的，如图3所示，第一直流直流转换器124包括：第一三极管s1，第一三极管s1的基极与能量管理系统13相连接，第一三极管s1的集电极与第一交流直流转换器12相连接；第一阻尼二极管d2，第一阻尼二极管d2的阳极与第一三极管s1的发射极相连接，第一阻尼二极管v的阴极与第一三极管s1的集电极相连接；第二三极管s2，第二三极管s2的基极与能源管理系统13相连接，第二三极管s2的集电极与第一三极管s1的发射极相连接，第二三极管s2的发射极与第一交流直流转换器122及电化学电容125相连接；第二阻尼二极管d1，第二阻尼二极管d1的阳极与第二三极管s2的发射极相连接，第二阻尼二极管d1的阴极与第二三极管s2的集电极相连接；电感l1，电感l1一端与第一三极管s1的发射极及第二三极管s2的集电极相连接，另一端与电化学电容125相连接。
在一个示例中，第一直流直流转换器124的主要功能为直接控制电化学电容125充放电。充电状态下，电能由图3中的左侧流向右侧，此时由第一三极管s1及第二阻尼二极管d1进行降压斩波处理，将转化为直流电能多余的电能降压吸收，实现对电化学电容125的充电；放电状态下，电能由图3中的右侧流向左侧，此时，第二三极管s2及第一阻尼二极管d2进行升压斩波处理，将电化学电容125储存的电能升压后供给给电网母线16。
电化学电容125为超级电容器，超级电容器的电荷储存发生在电极\电解质的形成的双电层上以及在电极表面进行欠电位沉积、电化学吸附、脱附和氧化还原产生的电荷的迁移，与传统的电容器和二次电池相比，超级电容器的比功率是电池的10倍以上，储存电荷的能力比普通电容器高，并具有充放电速度快、对环境无污染、循环寿命长、使用的温限范围宽等特点，在风力发电系统直流母线侧并入超级电容器，不仅能像蓄电池一样储存能量，平抑由于风力波动引起的能量波动，还可以起到调节有功无功的作用。
在一个可选的实施例中，如图1所示，变流器14包括：第二直流交流转换器141，第二直流交流转换器141与风力发电系统10及并网逆变器15相连接；第二直流直流转换器142，第二直流直流转换器142与光伏发电系统11及并网逆变器15相连接；第三直流直流转换器143，第三直流直流转换器143与储能系统12及并网逆变器15相连接。
在一个可选的实施例中，还包括直流母线17，第二直流交流变换器141、第二直流直流转换器142及第三直流直流转换器143均经由直流母线17与并网逆变器15相连接。
在一个可选的实施例中，还包括变压器18，变压器18一端与并网逆变器15相连接，另一端与电网母线16相连接；电网母线16还与电网21及负载22相连接。
在一个可选的实施例中，如图1所示，还包括：电能输出预测单元19，电能输出预测单元19用于基于历史信息预测风力发电系统10及光伏发电系统11输出的电能；电能获取单元(未示出)，电能获取单元连接于负载22，并获取负载所需的电能；调节单元20，调节单元20基于电能输出预测单元19的预测结果及电能获取单元获取的结果生成对储能系统12进行充放电的控制信号。
在一个可选的实施例中，电能输出预测单元19包括：风能预测单元191，风能预测单元191基于气候预测情况和历史情况判断风力发电系统10基于风能可能产生的电能；光照预测单元192，光照预测单元192基于气候预测情况及历史情况判断光伏发电系统11基于光照可能产生的电能。
具体的，本发明的风力发电系统10在风能资源充足时可以向电网21提供大量的电能，若有多余电能，会由储能系统12进行存储；光伏发电系统11与风力发电系统10联合发电供给电网21，当联合发电量大于负载22所需时，多余的电能由储能系统12进行存储；当联合发电量低于负载22需求时，储能系统12释放电能补足所缺电量，发挥削峰填谷作用，同时，储能系统12还具有平滑风力发电系统10和光伏发电系统11联合输出功率的作用。
在一个可选的实施例中，储能系统12的储能方式选用液流电池形式，液流电池或称氧化还原液流蓄电系统，与通常蓄电池的活性物质被包容在固态阳极或阴极之内不同，液流电池的活性物质以液态形式存在，既是电极活性材料又是电解质溶液，它可溶解于分装在两大储液罐的溶液中，由各个泵使溶液流经液流电池，在离子交换膜两侧的电极上分别发生还原和氧化反应，这种电池没有固态反应，不发生电极物质结构形态的改变，与其它常规蓄电池相比，具有明显的优势，液流电池的储能容量取决于电解液容量和密度，配置上相当灵活只需增大电解液容积和浓度即可增大储能容量，并且可以进行深度充放电。
本发明联合发电系统为风光联合发电系统，联合发电系统的运行，根据风力发电系统10和光伏发电系统11的输出功率特性，日间和夜间的风光发电输出功率相互弥补，夏冬季节的风光发电输出功率相互弥补，故风光联合发电系统能在一定程度上实现功率的稳定输出，为实现风光储联合发电系统的并网供电提供基本实践基础。但受环境因素和时空特性影响，风光联合发电系统的功率输出仍具有较大的波动性和随机性，不能满足并网需求。良好的储能系统12运行优化从风光联合发电系统实际发电功率出发，采用合适的平滑风光功率波动策略，通过自身的充放电作用平滑风光联合发电系统的实际输出功率，使得风光储联合发电系统的输出功率满足并网需求。在平抑风光储联合发电系统输出功率的问题上，采用加权移动平均滤波策略预测风光联合实际发电功率，通过控制自身充放电量的作用，从而平滑实际输出功率，保证风光储联合发电系统的输出功率满足并网要求。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
1.一种联合发电系统，其特征在于，包括：
风力发电系统，用于将风能转换为电能；
光伏发电系统，用于将光能转换为电能；
储能系统，用于存储所述风力发电系统及所述光伏发电系统多余的电能，并在所述风力发电系统及所述光伏发电系统供电不足时提供电能；
能量管理系统，与所述风力发电系统、所述光伏发电系统及所述储能系统相连接，用于根据预测的所述风力发电系统及所述光伏发电系统输出的电能与负载所需电能调节所述储能系统进行充放电；
变流器，与所述风力发电系统、所述光伏发电系统及所述储能系统相连接，用于将所述风力发电系统、所述光伏发电系统及所述储能系统输出的电能转化为直流电；
并网逆变器，与所述变流器及电网母线相连接，用于将所述变流器转化的所述直流电进行逆变处理，转化为满足并网的交流电压输出至所述电网母线。
2.根据权利要求1所述的联合发电系统，其特征在于，所述储能系统包括：
第一直流交流转换器，与所述光伏发电系统相连接，用于将所述光伏发电系统多余的直流电转化为交流电；
第一交流直流转换器，与所述第一直流交流转换器、所述风力发电系统及所述能量管理系统相连接，用于在所述能量管理系统的控制下将所述第一直流交流转换器转化的交流电及所述风力发电系统多余的交流电转化为直流电；
电池单元，与所述第一交流直流转换器及所述能量管理系统相连接；
第一直流直流转换器，与所述第一交流直流转换器及所述能量管理系统相连接；
电化学电容，与所述能量管理系统及所述第一直流直流转换器相连接，用于在所述第一直流直流转换器的控制下进行充放电。
3.根据权利要求2所述的联合发电系统，其特征在于，所述电池单元包括锂电池组。
4.根据权利要求2所述的联合发电系统，其特征在于，所述变流器包括：
第二直流交流转换器，与所述风力发电系统及所述并网逆变器相连接；
第二直流直流转换器，与所述光伏发电系统及所述并网逆变器相连接；
第三直流直流转换器，与所述储能系统及所述并网逆变器相连接。
5.根据权利要求4所述的联合发电系统，其特征在于，还包括直流母线，所述第二直流交流转换器、所述第二直流直流转换器及所述第三直流直流转换器均经由所述直流母线与所述并网逆变器相连接。
6.根据权利要求2所述的联合发电系统，其特征在于，所述第一直流直流转换器为双向直流直流转换器。
7.根据权利要求6所述的联合发电系统，其特征在于，所述第一直流直流转换器包括：
第一三极管，所述第一三极管的基极与所述能量管理系统相连接，所述第一三极管的集电极与所述第一交流直流转换器相连接；
第一阻尼二极管，所述第一阻尼二极管的阳极与所述第一三极管的发射极相连接，所述第一阻尼二极管的阴极与所述第一三极管的集电极相连接；
第二三极管，所述第二三极管的基极与所述能源管理系统相连接，所述第二三极管的集电极与所述第一三极管的发射极相连接，所述第二三极管的发射极与所述第一交流直流转换器及所述电化学电容相连接；
第二阻尼二极管，所述第二阻尼二极管的阳极与所述第二三极管的发射极相连接，所述第二阻尼二极管的阴极与所述第二三极管的集电极相连接；
电感，所述电感一端与所述第一三极管的发射极及所述第二三极管的集电极相连接，另一端与所述电化学电容相连接。
8.根据权利要求1所述的联合发电系统，其特征在于，还包括变压器，所述变压器一端与所述并网逆变器相连接，另一端与所述电网母线相连接；所述电网母线还与电网及负载相连接。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的联合发电系统，其特征在于，还包括：
电能输出预测单元，所述电能输出预测单元用于基于历史信息预测所述风力发电系统及所述光伏发电系统输出的电能；
电能获取单元，所述电能获取单元连接于负载，并获取负载所需的电能；
调节单元，所述调节单元基于所述电能输出预测单元的预测结果及所述电能获取单元获取的结果生成对所述储能系统进行充放电的控制信号。
10.根据权利要求9所述的联合发电系统，其特征在于，所述电能输出预测单元包括：
风能预测单元，所述风能预测单元基于气候预测情况和历史情况判断所述风力发电系统基于风能可能产生的电能；
光照预测单元，所述光照预测单元基于气候预测情况及历史情况判断所述光伏发电系统基于光照可能产生的电能。
技术总结