本發明涉及農業大棚技術領域，具體涉及光伏農業大棚發電系統。
背景技術：
隨著國際能源危機和環境保護意識的加強，太陽能光伏發電得到了廣泛的推廣。太陽能光伏發電由于需要的場地面積較大、常常會占用大量的土地面積，而占用的土地面積基本上沒有得到更好的二次利用，嚴重浪費了土地資源。而農業大棚與光伏發電相結合，充分利用太陽能光伏發電設備所占的土地、空間和結構，既能發電又能種植，增加單位土地的產出，是光伏效益和農業效益的兩者綜合收益均實現最大化成為可能，也有利于分布式發電系統在農業大棚項目上的規模應用。但是目前的光伏發電系統受負荷啟停和逆變器諧波影響，對電網的安全穩定及電能質量造成了嚴重影響。
技術實現要素：
針對現有技術中的缺陷，本發明提供一種光伏農業大棚發電系統，通過儲能設備在光伏功率上升時充電，在光伏功率下降時放電，實現功率互補，降低并網對電網的沖擊。
本發明提供的一種光伏農業大棚發電系統，包括大棚本體，以及鋪設在大棚本體頂部的光伏陣列，所述光伏陣列、直流升壓模塊和并網裝置依順次連接，所述直流升壓模塊和并網裝置之間還設置有大棚負載支路和儲能設備支路，所述光伏陣列輸出的電能通過直流升壓模塊升壓后，給大棚負載供電；所述儲能設備用于充電和放電。
進一步的，并網裝置包括依順次連接的直流電機、同步電機、并網開關和電網。
進一步的，并網裝置還包括并網控制器，所述并網控制器分別與直流電機、同步電機和并網開關相連接，所述并網控制系統控制直流電機轉速和同步電機勵磁，以及判斷并網開關狀態。
進一步的，儲能設備包括蓄電池組和儲能控制器，儲能控制器探測一端的光伏發電功率，并控制蓄電池充電或放電。
進一步的，蓄電池組為兩組，所述儲能控制器還連接有計時器。
由上述技術方案可知，本發明的有益效果：
1、本發明提供一種光伏農業大棚發電系統，包括大棚本體，以及鋪設在大棚本體頂部的光伏陣列，其中光伏陣列、直流升壓模塊和并網裝置依順次連接，直流升壓模塊和并網裝置之間還設置有大棚負載支路和儲能設備支路，光伏陣列輸出的電能通過直流升壓模塊升壓后，給大棚負載供電。光伏陣列的發電功率易受大棚負荷啟停影響，具有較大的功率波動性，這種功率的快速波動將對電網的穩定運行和電能質量造成不利影響。通過儲能設備在光伏功率上升時充電，在光伏功率下降時放電，實現功率互補，降低并網對電網的沖擊。
2、本發明提供一種光伏農業大棚發電系統，并網裝置包括依順次連接的直流電機、同步電機、并網開關和電網，以及并網控制器，并網控制器控制直流電機轉速和同步電機勵磁，以及判斷并網開關狀態。光伏陣列輸出的電能為直流電能，經直流升壓模塊升壓后仍為直流電能，直流電能通過直流電機轉換為機械能，帶動同步電機同軸旋轉，并網控制器探測到同步電機端電壓幅值、頻率、相位與電網側的電壓幅值、頻率、相位一致時，并網開關合閘，實現光伏發電系統和電網的互聯，提高電網的安全穩定及電能質量。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。在所有附圖中，類似的元件或部分一般由類似的附圖標記標識。附圖中，各元件或部分并不一定按照實際的比例繪制。
圖1為本發明一種光伏農業大棚發電系統的原理示意圖。
具體實施方式
下面將結合附圖對本發明技術方案的實施例進行詳細的描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，因此只作為示例，而不能以此來限制本發明的保護范圍。
需要注意的是，除非另有說明，本申請使用的技術術語或者科學術語應當為本發明所屬領域技術人員所理解的通常意義。
請參閱圖1，本實施例提供的一種光伏農業大棚發電系統，包括大棚本體，以及鋪設在大棚本體頂部的光伏陣列，其中光伏陣列、直流升壓模塊和并網裝置依順次連接，直流升壓模塊和并網裝置之間還設置有大棚負載支路和儲能設備支路，光伏陣列輸出的電能通過直流升壓模塊升壓后，給大棚負載供電。光伏陣列的發電功率易受大棚負荷啟停，具有較大的功率波動性，這種功率的快速波動將對電網的穩定運行和電能質量造成不利影響。通過儲能設備在光伏功率上升時充電，在光伏功率下降時放電，實現功率互補，降低并網對電網的沖擊。
儲能設備包括蓄電池組和儲能控制器，儲能控制器探測一端的光伏發電功率，并控制蓄電池充電或放電。原理如下：
利用低通濾波原理對光伏功率進行濾波，得到光伏發電功率的波動成分，作為儲能裝置充放電的控制參考，低通濾波控制方法的傳遞函數為：
公式(1)中，t為濾波時間常數。
通過低通濾波前后的光伏發電功率的差值即為蓄電池充放電功率參考值：
公式(2)中，t為濾波時間常數。ppv位光伏發電功率，pbat-ref為電池充放電功率參考值，pbat-ref＞0時，儲能控制器控制蓄電池組充電，pbat-ref＜0時，儲能控制器控制蓄電池組放電。
當所有蓄電池支路同時充電或放電時，光伏發電功率存在高頻波動，會導致蓄電池頻繁充放電，加速了電池老化。將蓄電池組分為兩組，采用兩級低通濾波控制，使兩組蓄電池分別平抑高頻和低頻的功率波動。電池低頻充放電功率參考數值pbat-ref1和電池高頻充放電功率參考值pbat-ref2分別為：
其中，公式(3)和公式(4)中，t1和t2分別為兩次低通濾波的時間常數。
為了兼顧各蓄電池組之間的一致性問題，儲能控制器還連接有計時器，計時器計時，儲能控制器控制兩組蓄電池組定期進行循環變化，減低頻繁重返點對儲能設備的影響，同時避免某一蓄電池組支路提前老化。
并網裝置包括依順次連接的直流電機、同步電機、并網開關和電網，以及并網控制器，并網控制器控制直流電機轉速和同步電機勵磁，以及判斷并網開關狀態。光伏陣列輸出的電能為直流電能，經直流升壓模塊升壓后仍為直流電能，直流電能通過直流電機轉換為機械能，帶動同步電機同軸旋轉，并網控制器探測到同步電機端電壓幅值、頻率、相位與電網側的電壓幅值、頻率、相位一致時，并網開關合閘，實現光伏發電系統和電網的互聯。
同步電機端電壓幅值的控制：同步電機的電壓平衡方程式為：
u＝e-i×ra(5)
公式(5)中，u為電機端電壓，e為電動勢，i為定子電流，ra為定子內阻。
相電動勢有效值為：
e＝4.44fnφ(6)
公式(6)中，e為同步電機相電動勢有效值，f為頻率，n為一相繞組匝數，φ為磁通。
當電機頻率和繞組匝數一定時，同步電機電動勢和磁通量成正比。因此，通過并網控制器調節勵磁電壓改變定子磁通可以實現對電機端電壓值的控制。
相位控制：同步電機并網時的相位與電網相位不同側并網時會產生較大沖擊電流，造成對發電機和電網的沖擊，通過并網控制器對電機頻率進行微調，追蹤電網相位，使電機相位與電網相位一致。
同步發電機轉速與頻率的關系為：
公式(7)中，n為電機轉速，p為電機極對數。當極對數一定時，電機頻率與轉速成正比。因此，通過調節電機轉速可以實現對電機輸出電能頻率的控制。
在光伏農業大棚發電系統中，同步電機由直流電機拖動，實現同軸旋轉，因此通過并網控制器調節直流電機轉速能夠實現對同步電機頻率的控制。
并且，直流電機在額定勵磁下，電樞回路電壓方程為：
公式(8)中ua為直流電機端電壓，r為點數電阻，ia為電樞電流，e為電動勢，ce為電動勢常數。
整理得到電機轉速方程為：
可見，通過調節直流電機端可以實現對轉速的無極平滑調節。
最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求和說明書的范圍當中。