CN103545847A - 光伏发电能量管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于微网与智能电网领域,涉及一种太阳能光伏发电的能量管理系统。具体提供一种光伏发电能量管理系统,系统包括三种模式:独立运行、并网运行和系统关闭,分为光伏控制子系统,电池管理子系统。通过对逆变器和蓄电池的充放电控制,实现向电网提供更多的电能、负荷侧电能质量提高、UPS、无功功率补偿、谐波抑制、为电网提供电压和频率支持等功能。所提出的能量管理系统采用dspace实现,电池管理子系统充电时包括恒流充电和恒压充电两种模式,放电时则维持直流母线电压等于光伏最大功率跟踪电压不变,当光伏发电少于设定值且电池无电时,则系统关闭。
Description
技术领域
本发明属于微网与智能电网领域,具体涉及一种太阳能光伏发电的能量管理系统。
背景技术
光伏发电作为可再生清洁发电方式之一,具有广阔的应用前景。但是由于前几年国家政策的偏斜,光伏产业链出现严重产能过剩。增加蓄电池组到光伏发电之中,使光伏发电系统提供更多的功能,可有效降低光伏发电成本,促进光伏产业的发展。现在已有专家提出了“多功能光伏发电”的概念,其主要思想是通过各种控制手段令光伏发电系统实现不同功能,从而有效降低光伏系统的运行成本。也有通过判断直流母线电压水平转换系统运行模式的方案,但是该方案中采用直流电源代替光伏发电系统,没有考虑实际光伏输出。另外一种独立发电系统能量管理控制策略,则没有考虑光伏发电系统能否工作在功率-电压曲线的左半平面的问题。因此,通过控制手段使光伏逆变器提供无功功率,同时安装的蓄电池可以在负荷和电网需要时提供或吸收有功功率等,成为多功能光伏-蓄电池系统设计与控制的必然要求和急需解决的问题。
发明内容
本发明正是应光伏发电系统的智能管理要求,针对以上问题,提出一种光伏发电能量管理系统,通过对逆变器和蓄电池的充放电控制,实现向电网提供更多的电能、负荷侧电能质量提高、UPS、无功功率补偿、谐波抑制、为电网提供电压和频率支持等功能。为此,本发明采用如下的技术方案:
一种光伏与通过DC/DC进行升压的蓄电池一起连接在直流母线上,通过DC/AC逆变成交流给子网内负荷供电,并将多余电能通过断路器和电感送入配电网。其能量管理系统包括三种模式:独立运行、并网运行和系统关闭,分为光伏控制子系统,电池管理子系统。
所述的能量管理系统采用dspace实现,可为负荷提供UPS功能。当大电网出现故障,光伏-蓄电池发电系统为保障子网内负荷供电,独立运行,断路器打开,继续为负荷提供不间断供电。
所述的电池管理子系统充电时包括恒流充电和恒压充电两种模式,放电时则维持直流母线电压等于光伏最大功率跟踪电压不变。
所述的能量管理系统,当光伏发电少于设定值且电池无电时,则系统关闭。
所述的管理系统光伏侧不采用DC/DC变换器和直流开关,能有效降低光伏发电成本。
具体而言,具有如下的技术有益效果:
1)可为负荷提供UPS功能;
2)提高微网内的电能质量;
3)具有尖峰共享功能;
4)对逆变器的控制为子网内工业负荷提供无功功率;
5)降低了光伏发电系统的成本。
附图说明
图1是光伏蓄电池发电结构图。
图2为能量管理系统工作模式。
具体实施方式
图1为光伏蓄电池发电系统结构图,光伏与通过DC/DC变换器进行升压的蓄电池一起连接在直流母线上,通过DC/AC逆变器逆变成交流给子网内负荷供电,并将多余电能送入主电网。与主电网通过断路器S2或S3连接,与S2连接的电感可改变整个电路等效阻抗,使等效阻抗成感性。系统由功率为100kW的光伏发电单元组成,蓄电池出口电压为384V,由192个电池串联而成,总容量为800Ah。能量管理系统与运行模式的转换及对光伏侧DC/AC逆变器和蓄电池侧DC/DC变换器的控制由dSPACE DS1401MicroAutoBox完成。图2为对应根据开关状态设计的能量管理系统的工作模式图,可运行于联网、独立与仅有光伏-蓄电池(即系统关闭)的运行模式。具体的,模式I:光伏-蓄电池系统联网运行,启动能使光伏工作在最大功率跟踪且保持子网内负荷侧电压恒定的DC/AC控制器,光伏工作在最大功率跟踪,蓄电池充电或关闭;模式II:光伏-蓄电池系统独立运行,光伏发电功率小于10kW,光伏关闭,蓄电池放电且维持直流母线恒定;模式III:光伏-蓄电池系统独立运行,光伏发电功率大于10kW但小于负荷功率,光伏工作在最大功率跟踪,蓄电池放电且保持直流电压为光伏最大功率跟踪电压;模式IV:光伏-蓄电池系统独立运行,光伏发电功率大于10kW且大于负荷功率,蓄电池充电,且根据充电状态决定采用恒流充电还是恒压充电,即当蓄电池端口电压较低时采用恒电流控制,随着蓄电池电能增多,充电状态(SOC)发生变化,蓄电池端口电压升高,当达到95%的蓄电池额定电压时,由恒电流充电转换为恒电压充电;模式V:独立运行,蓄电池充电已满,光伏为负荷供电;模式VI:光伏发电功率小于10kW,蓄电池已完全放电,系统关闭。
Claims (4)
1.一种光伏发电能量管理系统,通过对逆变器和蓄电池的充放电控制,实现向电网提供更多的电能、负荷侧电能质量提高、UPS、无功功率补偿、谐波抑制、为电网提供电压和频率支持等功能,所述的能量管理系统包括三种模式:独立运行、并网运行和系统关闭,分为光伏控制子系统,电池管理子系统。
2.根据权利要求1所述的能量管理系统采用DS1401MicroAutoBox实现,可为负荷提供UPS功能,当配电网出现故障,光伏-蓄电池发电系统为保障子网内负荷供电,独立运行,断路器打开,继续为负荷提供不间断供电。
3.根据权利要求1所述的电池管理子系统充电时包括恒流充电和恒压充电两种模式,放电时则维持直流母线电压等于光伏最大功率跟踪电压不变。
4.根据权利要求1所述的能量管理系统,当光伏发电少于设定值且电池无电时,则系统关闭。
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- 2013-11-08 CN CN201310557618.3A patent/CN103545847A/zh active Pending
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Legal Events
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140129 |