CN102570557A - 一种风光互补发电系统蓄电池的充放电管理控制方法 - Google Patents

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周天沛
代洪
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Abstract

本发明公开了一种风光互补发电系统蓄电池的充放电管理控制方法，涉及蓄电池充放电技术领域。该方法在满足负载功率需求的条件下，用剩余能量对蓄电池充电；当风光互补发电系统提供的能量小于蓄电池可接受能量时，风光互补发电系统将进行最大功率跟踪控制；当系统输出功率多于负载及蓄电池需求能量时，系统进行负载跟踪控制，以调整功率平衡；在检测到发生放电时，最大充电电流设定值重新恢复到初始值。优点是：防止蓄电池过充电和过放电，对蓄电池进行科学、有效地管理，提高蓄电池的使用效率和延长蓄电池的寿命。

Description

一种风光互补发电系统蓄电池的充放电管理控制方法
技术领域
本发明涉及蓄电池充放电技术领域，具体是一种风光互补发电系统蓄电池的
充放电管理控制方法。
背景技术
风光互补发电系统中，为了保证供电的连续性和稳定性，大多使用铅酸蓄电池作为储能装置。由于目前使用的铅蓄电池均不是为新能源发电系统专门设计，铅酸蓄电池自身的耐过充和耐过放能力差，而且风力发电和光伏发电每天的发电量受天气的影响很大，随机性强，稳定性差。蓄电池的主要缺点在风光互补发电系统运行过程中表现得尤为突出。与其它应用领域的蓄电池相比，风光互补发电系统中蓄电池的充放电电流随风速、日照及负载的变化在不断变化，很难保证对蓄电池有规律地充放电，很容易导致风光互补发电系统的蓄电池组长期处于亏电状态，使得蓄电池的实际使用寿命比常规条件下蓄电池使用寿命短得多。风光互补系统中风力发电机和太阳能电池板的使用年限为15-20年左右，而蓄电池一般只使用2-5年的时间，而且由于许多蓄电池达不到其使用寿命，而提前失效，不得不更换。
铅酸蓄电池的充电方法主要有恒流充电、恒压充电、快速充电等，不同的充电方法对蓄电池的充电量、充电速度和使用寿命的影响都有一定的差异。恒流充电、恒压充电属于传统充电方法，其中恒电流充电的起始充电电流低于蓄电池接受能力，造成充电效率低、充电时间长，在充电后期，充电电流又高于蓄电池的接受能力；恒电压充电容易造成其起始充电电流高于蓄电池的接受能力。传统的充电方式不论从效率角度还是安全角度都不是一种较好的充电技术。
在风光互补发电系统的能量管理控制系统中，蓄电池是维持系统能量平衡的枢纽，也是系统正常运行的保障，所有的集成控制方法都是围绕蓄电池状态所制定的。为了延长蓄电池使用寿命，需要对蓄电池充放电进行合理地管理。目前风光互补发电系统中蓄电池损坏的原因主要是过充电和过放电。在大风天气时充电电流超过蓄电池接受能力，导致过充电发生。铅酸蓄电池在放电后如果不马上恢复到满充状态，时间长后会发生硫化现象，从而影响蓄电池寿命。风光互补发电系统在风力较小或阴雨天气时，发电机不能为蓄电池提供足够的能量来及时补足放掉的能量，因此容易导致蓄电池过放电发生。
为了能够最大限度加快蓄电池内的化学反应速度和尽快恢复蓄电池容量，同时尽量减少极化现象，近年来快速充电技术得到了迅速发展。目前快速充电方法主要有脉冲充电法和间歇充电法，但由于在充电过程中存在停歇时间，而风光互补发电系统的能量宝贵，不能够将充入蓄电池的能量白白放掉，因此脉冲充电法和间歇充电在风光互补发电系统中不可行。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种风光互补发电系统蓄电池
的充放电管理控制方法，提高蓄电池的使用效率和延长蓄电池的寿命。
本发明是以如下技术方案实现的：一种风光互补发电系统蓄电池的充放电管理控制方法，风光互补发电系统中在满足负载功率需求的条件下，用剩余能量对蓄电池充电；当风光互补发电系统提供的能量小于蓄电池可接受能量时，风光互补发电系统将进行最大功率跟踪控制；当系统输出功率多于负载及蓄电池需求能量时，系统进行负载跟踪控制，以调整功率平衡；在检测到发生放电时，最大充电电流设定值重新恢复到初始值；具体方法如下：
1）在开始充电阶段，蓄电池的开始荷电状态为50%，处于深放电状态，风力机和太阳能电池板捕获的能量小于蓄电池可以接受的最大能量，此时风光互补发电系统将进行最大功率跟踪控制，系统采用蓄电池可以接受的最大电流对其加速充电，尽量减少蓄电池的欠充时间；
2）随着充电过程的进行，蓄电池端电压在不断升高，当端电压达到其设定值时，表明充电电流过大，蓄电池内部将发生过充电反应，此时降低充电电流，消除过充电反应，同时相应减小蓄电池的最大充电电流设定值，在整个充电过程中，充电电流不超过最大充电电流设定值，这一过程重复进行；
3）当充电电流减小到C/100时，表明蓄电池的荷电状态已经恢复到100%，然后进行涓流充电，以补充蓄电池的自放电损失；
4）在检测到发生放电时，采用回差电压法进行放电控制，当蓄电池端电压降低到放电终止电压时，控制器切断负载供电回路，防止蓄电池过放电的发生，随后系统应对蓄电池进行充电，只有当其端电压再次上升到启动电压时才允许重新放电。
 本发明的有益效果是：防止蓄电池过充电和过放电，对蓄电池进行科学、有效地管理，提高蓄电池的使用效率和延长蓄电池的寿命。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种风光互补发电系统蓄电池的充放电管理控制方法是一种变电流快速充电控制方法，该控制方法的出发点是快速捕集能量，尽量减少蓄电池的欠充时间；同时在蓄电池许可的前提下，以最大充电电流对蓄电池高效充电；从安全充电的角度出发，在快速充电时也要控制最大充电电流不超过许可范围；在系统正常工作时，只要检测到蓄电池放电后，如果发电机有剩余能量则随时对蓄电池进行补充充电，防止蓄电池过放电的发生。
风光互补发电系统中在满足负载功率需求的条件下，用剩余能量对蓄电池充电；当风光互补发电系统提供的能量小于蓄电池可接受能量时，风光互补发电系统将进行最大功率跟踪控制；当系统输出功率多于负载及蓄电池需求能量时，系统进行负载跟踪控制，以调整功率平衡；在检测到发生放电时，最大充电电流设定值重新恢复到初始值；具体方法如下：
1）在开始充电阶段，蓄电池的开始荷电状态(SOC)为50%，处于深放电状态，风力机和太阳能电池板捕获的能量小于蓄电池可以接受的最大能量，此时风光互补发电系统将进行最大功率跟踪(MPPT)控制，系统采用蓄电池可以接受的最大电流对其加速充电，尽量减少蓄电池的欠充时间；
2）随着充电过程的进行，蓄电池端电压在不断升高，当端电压达到其设定值时，表明充电电流过大，蓄电池内部将发生过充电反应，此时降低充电电流，消除过充电反应，同时相应减小蓄电池的最大充电电流设定值，在整个充电过程中，充电电流不超过最大充电电流设定值，这一过程重复进行；
3）充电电流减小到C/100时，蓄电池的荷电状态(SOC)已经恢复到100%，然后进行涓流充电，以补充蓄电池的自放电损失；
4）在检测到发生放电时，采用回差电压法进行放电控制，当蓄电池端电压降低到放电终止电压时，控制器切断负载供电回路，防止蓄电池过放电的发生，随后系统应对蓄电池进行充电，只有当其端电压再次上升到启动电压时才允许重新放电，可以避免控制器状态频繁切换。
为了充分利用蓄电池储存的能量，保证在各种不同的放电电流下，蓄电池都能够达到同一放电深度，大电流放电时设定较低的终止电压，小电流放电时设定较高的终止电压。
环境温度变化影响蓄电池端电压，最大允许充电电流设定值的端电压值应结合温度变化进行补偿，补偿系数为-2.5mv/℃。

Claims (3)

1.一种风光互补发电系统蓄电池的充放电管理控制方法，其特征在于：风光互补发电系统中在满足负载功率需求的条件下，用剩余能量对蓄电池充电；当风光互补发电系统提供的能量小于蓄电池可接受能量时，风光互补发电系统将进行最大功率跟踪控制；当系统输出功率多于负载及蓄电池需求能量时，系统进行负载跟踪控制，以调整功率平衡；在检测到发生放电时，最大充电电流设定值重新恢复到初始值；具体方法如下：
1）在开始充电阶段，蓄电池的开始荷电状态为50%，处于深放电状态，风力机和太阳能电池板捕获的能量小于蓄电池可以接受的最大能量，此时风光互补发电系统将进行最大功率跟踪控制，系统采用蓄电池可以接受的最大电流对其加速充电，尽量减少蓄电池的欠充时间；
2）随着充电过程的进行，蓄电池端电压在不断升高，当端电压达到其设定值时，表明充电电流过大，蓄电池内部将发生过充电反应，此时降低充电电流，消除过充电反应，同时相应减小蓄电池的最大充电电流设定值，在整个充电过程中，充电电流不超过最大充电电流设定值，这一过程重复进行；
3）当充电电流减小到C/100时，表明蓄电池的荷电状态已经恢复到100%，然后进行涓流充电，以补充蓄电池的自放电损失；
4）在检测到发生放电时，采用回差电压法进行放电控制，当蓄电池端电压降低到放电终止电压时，控制器切断负载供电回路，防止蓄电池过放电的发生，随后系统应对蓄电池进行充电，只有当其端电压再次上升到启动电压时才允许重新放电。
2.根据权利要求1所述的一种风光互补发电系统蓄电池的充放电管理控制方法，其特征在于：大电流放电时设定较低的终止电压，小电流放电时设定较高的终止电压。
3.根据权利要求1所述的一种风光互补发电系统蓄电池的充放电管理控制方法，其特征在于：最大允许充电电流设定值的端电压值应结合温度变化进行补偿，补偿系数为-2.5mv/℃。
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