光伏發(fā)電能量管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于微網(wǎng)與智能電網(wǎng)領(lǐng)域，涉及一種太陽能光伏發(fā)電的能量管理系統(tǒng)。具體提供一種光伏發(fā)電能量管理系統(tǒng)，系統(tǒng)包括三種模式：獨(dú)立運(yùn)行、并網(wǎng)運(yùn)行和系統(tǒng)關(guān)閉，分為光伏控制子系統(tǒng)，電池管理子系統(tǒng)。通過對逆變器和蓄電池的充放電控制，實(shí)現(xiàn)向電網(wǎng)提供更多的電能、負(fù)荷側(cè)電能質(zhì)量提高、UPS、無功功率補(bǔ)償、諧波抑制、為電網(wǎng)提供電壓和頻率支持等功能。所提出的能量管理系統(tǒng)采用dspace實(shí)現(xiàn)，電池管理子系統(tǒng)充電時(shí)包括恒流充電和恒壓充電兩種模式，放電時(shí)則維持直流母線電壓等于光伏最大功率跟蹤電壓不變，當(dāng)光伏發(fā)電少于設(shè)定值且電池?zé)o電時(shí)，則系統(tǒng)關(guān)閉。
【專利說明】光伏發(fā)電能量管理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微網(wǎng)與智能電網(wǎng)領(lǐng)域，具體涉及一種太陽能光伏發(fā)電的能量管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏發(fā)電作為可再生清潔發(fā)電方式之一，具有廣闊的應(yīng)用前景。但是由于前幾年國家政策的偏斜，光伏產(chǎn)業(yè)鏈出現(xiàn)嚴(yán)重產(chǎn)能過剩。增加蓄電池組到光伏發(fā)電之中，使光伏發(fā)電系統(tǒng)提供更多的功能，可有效降低光伏發(fā)電成本，促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?，F(xiàn)在已有專家提出了“多功能光伏發(fā)電”的概念，其主要思想是通過各種控制手段令光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不同功能，從而有效降低光伏系統(tǒng)的運(yùn)行成本。也有通過判斷直流母線電壓水平轉(zhuǎn)換系統(tǒng)運(yùn)行模式的方案，但是該方案中采用直流電源代替光伏發(fā)電系統(tǒng)，沒有考慮實(shí)際光伏輸出。另外一種獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)能量管理控制策略，則沒有考慮光伏發(fā)電系統(tǒng)能否工作在功率-電壓曲線的左半平面的問題。因此，通過控制手段使光伏逆變器提供無功功率，同時(shí)安裝的蓄電池可以在負(fù)荷和電網(wǎng)需要時(shí)提供或吸收有功功率等，成為多功能光伏-蓄電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制的必然要求和急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明正是應(yīng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的智能管理要求，針對以上問題，提出一種光伏發(fā)電能量管理系統(tǒng)，通過對逆變器和蓄電池的充放電控制，實(shí)現(xiàn)向電網(wǎng)提供更多的電能、負(fù)荷側(cè)電能質(zhì)量提高、UPS、無功功率補(bǔ)償、諧波抑制、為電網(wǎng)提供電壓和頻率支持等功能。為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0004]一種光伏與通過DC/DC進(jìn)行升壓的蓄電池一起連接在直流母線上，通過DC/AC逆變成交流給子網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷供電，并將多余電能通過斷路器和電感送入配電網(wǎng)。其能量管理系統(tǒng)包括三種模式:獨(dú)立運(yùn)行、并網(wǎng)運(yùn)行和系統(tǒng)關(guān)閉，分為光伏控制子系統(tǒng)，電池管理子系統(tǒng)。
[0005]所述的能量管理系統(tǒng)采用dspace實(shí)現(xiàn)，可為負(fù)荷提供UPS功能。當(dāng)大電網(wǎng)出現(xiàn)故障，光伏-蓄電池發(fā)電系統(tǒng)為保障子網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷供電，獨(dú)立運(yùn)行，斷路器打開，繼續(xù)為負(fù)荷提供不間斷供電。
[0006]所述的電池管理子系統(tǒng)充電時(shí)包括恒流充電和恒壓充電兩種模式，放電時(shí)則維持直流母線電壓等于光伏最大功率跟蹤電壓不變。
[0007]所述的能量管理系統(tǒng)，當(dāng)光伏發(fā)電少于設(shè)定值且電池?zé)o電時(shí)，則系統(tǒng)關(guān)閉。
[0008]所述的管理系統(tǒng)光伏側(cè)不采用DC/DC變換器和直流開關(guān)，能有效降低光伏發(fā)電成本。
[0009]具體而言，具有如下的技術(shù)有益效果:
[0010]I)可為負(fù)荷提供UPS功能；
[0011]2)提高微網(wǎng)內(nèi)的電能質(zhì)量；
[0012]3)具有尖峰共享功能；[0013]4)對逆變器的控制為子網(wǎng)內(nèi)工業(yè)負(fù)荷提供無功功率；
[0014]5)降低了光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是光伏蓄電池發(fā)電結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖2為能量管理系統(tǒng)工作模式。
【具體實(shí)施方式】
[0017]圖1為光伏蓄電池發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，光伏與通過DC/DC變換器進(jìn)行升壓的蓄電池一起連接在直流母線上，通過DC/AC逆變器逆變成交流給子網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷供電，并將多余電能送入主電網(wǎng)。與主電網(wǎng)通過斷路器S2或S3連接，與S2連接的電感可改變整個(gè)電路等效阻抗，使等效阻抗成感性。系統(tǒng)由功率為IOOkW的光伏發(fā)電單元組成，蓄電池出口電壓為384V，由192個(gè)電池串聯(lián)而成，總?cè)萘繛?00Ah。能量管理系統(tǒng)與運(yùn)行模式的轉(zhuǎn)換及對光伏側(cè)DC/AC逆變器和蓄電池側(cè)DC/DC變換器的控制由dSPACE DS1401MicroAutoBox完成。圖2為對應(yīng)根據(jù)開關(guān)狀態(tài)設(shè)計(jì)的能量管理系統(tǒng)的工作模式圖，可運(yùn)行于聯(lián)網(wǎng)、獨(dú)立與僅有光伏-蓄電池(即系統(tǒng)關(guān)閉)的運(yùn)行模式。具體的，模式1:光伏-蓄電池系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，啟動(dòng)能使光伏工作在最大功率跟蹤且保持子網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷側(cè)電壓恒定的DC/AC控制器，光伏工作在最大功率跟蹤，蓄電池充電或關(guān)閉；模式I1:光伏-蓄電池系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，光伏發(fā)電功率小于10kW，光伏關(guān)閉，蓄電池放電且維持直流母線恒定；模式II1:光伏-蓄電池系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，光伏發(fā)電功率大于IOkW但小于負(fù)荷功率，光伏工作在最大功率跟蹤，蓄電池放電且保持直流電壓為光伏最大功率跟蹤電壓；模式IV:光伏-蓄電池系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，光伏發(fā)電功率大于IOkW且大于負(fù)荷功率，蓄電池充電，且根據(jù)充電狀態(tài)決定采用恒流充電還是恒壓充電，即當(dāng)蓄電池端口電壓較低時(shí)采用恒電流控制，隨著蓄電池電能增多，充電狀態(tài)(SOC)發(fā)生變化，蓄電池端口電壓升高，當(dāng)達(dá)到95%的蓄電池額定電壓時(shí)，由恒電流充電轉(zhuǎn)換為恒電壓充電；模式V:獨(dú)立運(yùn)行,蓄電池充電已滿，光伏為負(fù)荷供電；模式V1:光伏發(fā)電功率小于10kW，蓄電池已完全放電，系統(tǒng)關(guān)閉。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏發(fā)電能量管理系統(tǒng)，通過對逆變器和蓄電池的充放電控制，實(shí)現(xiàn)向電網(wǎng)提供更多的電能、負(fù)荷側(cè)電能質(zhì)量提高、UPS、無功功率補(bǔ)償、諧波抑制、為電網(wǎng)提供電壓和頻率支持等功能，所述的能量管理系統(tǒng)包括三種模式:獨(dú)立運(yùn)行、并網(wǎng)運(yùn)行和系統(tǒng)關(guān)閉，分為光伏控制子系統(tǒng)，電池管理子系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量管理系統(tǒng)采用DS1401MicroAutoBox實(shí)現(xiàn)，可為負(fù)荷提供UPS功能，當(dāng)配電網(wǎng)出現(xiàn)故障，光伏-蓄電池發(fā)電系統(tǒng)為保障子網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷供電，獨(dú)立運(yùn)行，斷路器打開，繼續(xù)為負(fù)荷提供不間斷供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池管理子系統(tǒng)充電時(shí)包括恒流充電和恒壓充電兩種模式，放電時(shí)則維持直流母線電壓等于光伏最大功率跟蹤電壓不變。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量管理系統(tǒng)，當(dāng)光伏發(fā)電少于設(shè)定值且電池?zé)o電時(shí)，則系統(tǒng)關(guān)閉。
【文檔編號】H02J3/38GK103545847SQ201310557618
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】肖朝霞, 趙倩宇 申請人:天津工業(yè)大學(xué)