CN105553391B - 一种光伏储能电池发电系统及控制方法 - Google Patents
一种光伏储能电池发电系统及控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105553391B CN105553391B CN201610042234.1A CN201610042234A CN105553391B CN 105553391 B CN105553391 B CN 105553391B CN 201610042234 A CN201610042234 A CN 201610042234A CN 105553391 B CN105553391 B CN 105553391B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- storage battery
- photovoltaic
- energy
- voltage
- energy storage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 title claims abstract description 272
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 176
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 claims abstract description 125
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims abstract description 64
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims abstract description 60
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 36
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 238000010248 power generation Methods 0.000 abstract description 6
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 129
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 128
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 11
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 5
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 239000005955 Ferric phosphate Substances 0.000 description 1
- 206010068052 Mosaicism Diseases 0.000 description 1
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N cobalt lithium Chemical compound [Li].[Co] CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Mn]([O-])(=O)=O QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940032958 ferric phosphate Drugs 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K iron(3+) phosphate Chemical compound [Fe+3].[O-]P([O-])([O-])=O WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910000399 iron(III) phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000010187 selection method Methods 0.000 description 1
- 210000003765 sex chromosome Anatomy 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
- H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Abstract
本发明属于光伏发电技术领域，公开一种光伏储能电池发电系统及控制方法，该发电装置由光伏电池和与之匹配的储能电池单体构成光伏储能电池模组，根据需要串联一定数量的模组，并且模组串可以相互并联从而满足负载对电力电量的需求；控制方法通过监测单体光伏电池组件和储能电池单体的电压、电流和温度等，控制光伏电池单体、储能电池单体及其模组的切入与切出，通过监测串联支路电压控制光伏储能池模组的投入与切出，通过监测母线电压控制整个系统的启停。本发明能够解决光伏电池的“阴影效应”和不一致性问题、储能电池组不一致性和均衡管理问题、以及光伏储能的能量管理问题。
Description
技术领域
本发明属于光伏发电技术领域，特别是涉及一种由单体光伏电池组件和储能电池单体构成模组，再由模组串并联构成动态拓扑的光伏储能发电系统及其控制方法。
背景技术
太阳能是一种无处不在、资源丰富又无污染的新型能源。我国拥有丰富的太阳能资源，太阳能年总辐射量大于1050kW·h/m2的地区占国土面积的96％以上。由于太阳能资源充足、分布广泛、安全清洁，而且太阳能转换技术已日渐成熟，因此太阳能被认为是人类在21世纪代替传统化石能源的最佳选择之一。由于太阳能具有间歇性、波动性等特点，与储能单元混合应用被广泛采用，其中光伏/锂电系统属于典型应用。对于光伏/锂电储能发电系统而言，目前其技术依旧沿袭光伏/铅酸需电池储能的发电模式。虽然光伏电池发电具有诸多优点，而且锂电池的安全性日益提高，但依旧遭受两方面的困扰：一是由于光伏板单元组合时，难以避免其部分光伏板区域受到阴影遮挡，光伏电池存在“阴影效应”和“热斑”问题，影响光伏电池使用寿命和能量利用率；另一方面是串并联集中式储能电池同样面对着均衡性和循环寿命等问题。因而，需要寻求解决光伏/储能电池发电系统新的拓扑结构、更有效的管理方法，这对促进光伏锂电储能发电系统的产业化应用具有重要的现实意义。
专利《太阳能蓄电系统及太阳能供电系统》(CN201010612466.9)由多个相互串联的太阳能蓄电模块组成，每个蓄电模块通过实时检测锂电池单体的电压，将其与负载所需电压以及自身锂电池单体的放电截止电压进行比较，将电压信息转为数字信息，随后控制锂电池在蓄电模块中的切入切出，实现单个多个蓄电池模块在整个太阳能供电系统的切入切出。在太阳能供电系统中，专利CN201010612466.9解决了锂电池串联引起的均衡性问题。
但是无论将太阳能蓄电模块如何串联或并联进行组装，当整个光伏发电系统中有局部出现遮挡，都会使得局部光伏板受太阳光照量相比其他光伏板少，使得局部光伏板无法正常对锂电池进行充电或对负载进行供电，且存在光伏电池的“阴影效应”和“热斑”问题；且储能电池组中的单体电池不一致性也一直是业内难以有效解决的难题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种光伏储能电池发电系统及控制方法，能够实现光伏蓄电模组和串联支路的合理投入切出，有效缓解了光伏电池的阴影效应和储能电池组一致性问题对光伏储能发电系统的影响。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种光伏储能电池发电系统，所述系统包括：光伏储能电池模组、串联支路控制器单元、系统控制器、DC/DC模块和直流母线；
其中，所述光伏储能电池模组包括光伏电池组件、储能电池单体、开关电路和模组控制器，所述光伏电池组件和所述储能电池单体通过所述开关电路并联，所述开关电路连接在所述模组控制器端口上并接受其控制指令，根据负载电压需求串联所述光伏储能电池模组形成串联支路，再根据负载对电力电量的需求将串联支路通过所述的DC/DC模块相互并联；
所述串联支路控制器单元设置在所述串联支路上；通过所述DC/DC模块将串联支路并联到所述直流母线上；所述系统控制器分别与光伏储能电池模组、串联支路控制器单元和DC/DC模块相连接，管理整个发电系统。
进一步的是，所述光伏储能电池模组中光伏电池组件和储能电池单体为并联关系；所述光伏电池组件和储能电池单体参数匹配原则为所述储能电池单体的正常工作电压根据所述光伏电池组件的最大功率点电压而定，实现光伏电池组件的最大功率跟踪；储能电池单体的容量根据光伏电池组件在规定周期内的发电量而定；且光伏电池组件给储能电池单体充电时满足最大充电倍率限制，使得储能电池单体能充分和安全吸收光伏电池组件电能。
进一步的是，所述DC/DC模块将串联支路并联到直流母线，保持直流母线的电压等级，并可为直流负载供电；所述直流母线上设置有直流稳压电容和直流母线电压检测模块；所述系统控制器包括输出电压检测模块、系统开关控制器和系统开关，所述系统开关设置在直流母线上，由所述系统开关控制器控制系统开关实现整个系统的启停；直流母线也可以与逆变器相连，满足交流负载的需求。
进一步的是，所述串联支路相互并联，并联支路的数量根据负载最大功率而定，并加入冗余量；所述串联支路控制器单元包括串联支路控制器和串联支路开关，所述串联支路开关控制所述串联支路的投入和切出；所述串联支路的投入和切出，由串联支路控制器根据串联支路的电压和由系统控制器根据负载功率和母线电压共同控制串联支路开关和串联支路中光伏储能电池模组的投切，系统控制器控制命令优先；系统控制器命令任意光伏储能电池模组退出系统时，光伏电池组件仍然可以给所在光伏储能电池模组的储能电池单体充电；串联支路的最小光伏储能电池模组数由DC/DC模块的工作电压决定，最大串联光伏储能电池模组数根据成本和可靠性设置一定的冗余度。
进一步的是，所述DC/DC模块输入侧设有电压监测单元，电压监测单元输出端连接至所述串联模组控制器，由所述串联模组控制器控制串联支路中光伏储能电池模组的投入与切出，使串联支路DC/DC模块输入电压处于合理范围。
进一步的是，模组控制器包括储能电池检测保护单元、光伏电池检测单元和控制单元，用于实时监测储能电池单体和光伏电池组件的工作信号，由所述工作信号实现储能电池单体保护、光伏电池保护和光伏储能电池模组投入与切出的控制。
另一方面，本发明还提供了一种光伏储能电池发电系统的控制方法，通过监测光伏电池组件和储能电池单体的工作信号，控制光伏电池组件、储能电池单体及光伏储能电池模组的切入与切出；通过监测串联支路电压信号，控制光伏储能电池模组的投入与切出；通过监测母线电压和负载电流信号，控制串联支路的投入与切出以及整个系统的启停。
进一步的是，光伏储能电池模组自由切入切出整个发电系统；光伏储能电池模组切入系统时，由光伏电池组件和储能电池单体同时为负载供电，光伏电池组件为负载供电而储能电池单体切出系统，光伏电池组件为负载供电而且为储能电池单体充电或光伏电池组件切出系统而储能电池单体为负载供电；光伏储能电池模组切出系统时，光伏储能电池模组中的光伏电池组件和储能电池单体均切出系统，但在不过充的情况下光伏电池组件仍然给储能电池单体充电。
进一步的是，所述光伏储能电池模组内部光伏电池组件和储能电池单体的的切入与切出，当储能电池单体温度处于正常范围，且储能电池单体端口电压大于储能电池单体的放电截止电压或储能电池单体的端口电压小于储能电池单体的充电截止电压，可令储能电池单体投入；当光伏电池组件的开路电压大于储能电池单体的端口电压且温度正常时，令光伏电池组件投入；当储能电池单体温度过高或储能电池单体端口电压小于储能电池单体放电截止电压、储能电池单体端口电压大于储能电池单体充电截止电压或充放电电流持续大于允许值，令储能电池单体切出；当光伏电池组件温度过高、电流过小或出现反向电流时，令光伏电池组件切出；当光伏储能电池模组中光伏电池组件和储能电池单体同时切出，光伏储能电池模组内部的旁路开关闭合，否则旁路开关断开。
进一步的是，控制串联支路的投入与切出方法为，当所述串联支路处于投入状态的光伏储能电池模组的数量或支路低于DC/DC模块工作范围下限时，断开串联支路开关以保证系统稳定运行；对于切出系统的串联支路，当检测到光伏储能电池模组串联支路满足正常工作条件时，重新闭合串联支路开关使其投入运行；当DC/DC模块输入端电压高于DC/DC模块的工作范围上限时，则对已投入运行的光伏储能电池模组，根据储能电池单体的电压值，由电压值从低到高的顺序通过串联支路控制器单元逐个将串联支路中的光伏储能电池模组切出系统，此时所切出的光伏储能电池模组不向负载供电，但光伏储能电池模组中的光伏电池组件能够为储能电池单体充电；反之，当DC/DC模块输入端电压接近工作范围下限时，则对已切出系统的光伏储能电池模组，根据储能电池单体的电压值，由电压值从高到低的顺序通过串联支路控制器单元逐个将光伏储能模组逐个投入系统，直到所在串联支路的DC/DC模块输入端电压接近上限。
采用本技术方案的有益效果：
本发明所提出的一种光伏储能电池发电系统，通过光伏储能电池模组的投入切出，能够实现光伏储能发电系统的能量管理；光伏储能电池模组，可实现光伏电池组件与储能电池单体及其模组动态灵活切入切出，并将模组串并联，而且每个模组也可以从系统动态灵活切入切出，实现拓扑的动态变化，构成动态拓扑光伏储能智能发电系统，有效缓解了光伏电池的“阴影效应”，解决储能电池组中各储能电池单体的一致性问题，无需对储能电池组进行均衡管理。本发明所提出一种光伏储能电池发电系统的控制方法，能够配合本发明所提出的系统实现该系统的应用。
附图说明
图1为本发明实施例中的光伏储能电池模组结构示意图；
图2为本发明实施例中的串联支路结构示意图；
图3为本发明实施中的光伏锂电池发电系统结构示意图；
图4为本发明实施中的光伏储能电池模组在开机时的流程图；
图5为本发明实施提供的光伏储能电池模组五种工作模式的转换流程图；
图6为实施仿真结果中的温度变化曲线、光照变化曲线、直流母线电压波形、负荷曲线和实际输出功率；
图7为实施仿真结果中的光伏电池的电压、电流波形和锂电池的荷电状态、电压、电流波形；
图8为实施仿真结果中的四个模组开关的控制信号，即模组工作模式切换图；
其中，10是光伏储能电池模组，100是储能电池正端口，101是储能电池负端口，102是光伏电池正输入端，103是光伏电池负输入端，104是光伏储能电池模组的正输出端，105是光伏储能电池模组的负输出端，11是锂电池单体，110是锂电池单体正极，111是锂电池单体负极，120是储能电池温度检测模块，121是储能电池电流检测模块，122是储能电池电压检测模块，123是储能电池限流保护模块，13是光伏电池组件，130是光伏电池组件正极，131是光伏电池组件负极，140是光伏电池温度检测模块，141是光伏电池电流检测模块，142是光伏电池电压检测模块，15是模组控制器，150是单片机控制系统，151是模组开关A，152是模组开关B，153是模组开关C，154是模组开关D，155是单片机供电模块；
20是串联支路，21是DC/DC模块，210是DC/DC模块的正输入端，211是DC/DC模块的负输入端，212是DC/DC模块的正输出端，213是DC/DC模块的负输出端，214是电压监测单元，220是串联支路正输出端，221是串联支路负输出端，230是串联支路控制器，231是串联支路开关；
30是光伏锂电池发电系统，310是直流母线正极，311是直流母线负极，32是逆变器，320是逆变器正输入端，321是逆变器负输入端，322是逆变器正输出端，323是逆变器负输出端，324是负载正输入端，325是负载负输入端，330是输出电压检测模块，331是系统开关控制器，332是系统开关，34是直流稳压电容，35是直流母线电压检测模块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步阐述。
在本实施例中，参见图3所示，本发明提出了一种光伏储能电池发电系统，所述系统包括：光伏储能电池模组10、串联支路控制器单元、系统控制器、DC/DC模块21和直流母线；
其中，所述光伏储能电池模组10包括光伏电池组件13、储能电池单体、开关电路和模组控制器15，所述光伏电池组件13和所述储能电池单体通过所述开关电路并联，所述开关电路连接在所述模组控制器15端口上并接受其控制指令，根据负载电压需求串联所述光伏储能电池模组10形成串联支路20，再根据负载对电力电量的需求将串联支路20通过所述的DC/DC模块21相互并联；
所述串联支路控制器单元设置在所述串联支路20上；通过所述DC/DC模块21将串联支路20并联到所述直流母线上；所述系统控制器分别与光伏储能电池模组10、串联支路控制器单元和DC/DC模块21相连接，管理整个发电系统。
为配合本发明方法的实现，基于相同的发明构思，本发明还提供了一种光伏储能电池发电系统的控制方法，通过监测光伏电池组件13和储能电池单体的工作信号，控制光伏电池组件13、储能电池单体及光伏储能电池模组10的切入与切出；通过监测串联支路20电压信号，控制光伏储能电池模组10的投入与切出；通过监测母线电压和负载电流信号，控制串联支路20的投入与切出以及整个系统的启停。
本发明第一实施例中，如图1所示，储能电池采用锂电池，该光伏储能电池模组10包括锂电池单体11、光伏电池组件13、开关电路和模组控制器15；模组控制器15包括储能电池检测保护单元、光伏电池检测单元和控制单元；所述锂电池单体正极110和锂电池单体负极111分别与所述模组控制器15的储能电池正端口100和储能电池负端口101相连；光伏电池组件正极130和光伏电池组件负极131分别和模组控制器15的光伏电池正输入端102和光伏电池负输入端103相连。
(1.1)所述的锂电池单体11可选用现有的锂电池，如磷酸铁锂电池、钴酸锂电池、锰酸锂电池或锰酸钴锂电池等。根据锂电池的种类和型号选择不同，所用锂电池的充电电压、放电电压、充电电流和放电电流等大小都不同。总体来讲，锂电池单体11在正常工作温度下的充电电压为3.7V-4.2V，放电电压为3.0V-4.2V，故设定锂电池单体11的充电截止电压为4.2V，锂电池单体11的放电截止电压为3.0V。
当系统检测到锂电池单体11的开路电压约等于4.2V时，表明锂电池电量已经充满，此时需要切断充电回路；当系统检测到锂电池单体11的开路电压低于3.0V时，表明电池电量几乎已经耗尽，此时锂电池单体11的放电电流很小，已经不具备放电能力，所以系统需要将该锂电池单体11从放电回路旁路掉；考虑到当光照强度过小或无光照时，锂电池单体11需要单独向外供电，此处可取锂电池单体11的容量为10Ah，最大充放电倍率优选为0.5C，即锂电池单体11的最大充放电电流为5A。
对于锂电池单体11的选型应不限于上述的选择，应根据实际系统的容量需求来进行具体的配置。
(1.2)所述光伏电池组件13包括至少一个光伏电池片，当该光伏电池组件13包括多个光伏电池片时，应将多个光伏电池片串联或并联组成光伏电池组件13；串联方式以提高光伏电池组件13的输出电压，并联方式以提高光伏电池组件13的输出电流。
光伏电池组件13可选用现有的光伏板，如单晶硅光伏板、多晶硅光伏电池、非晶硅光伏板、多元化合物薄膜光伏板、聚合物多层修饰电极型光伏板、纳米晶光伏板或者有机光伏板；根据光伏电池的输出特性，在各温度和光照强度下，光伏电池的最大功率点电压约等于其开路电压的0.75-0.83倍，类似于恒定电压法最大功率跟踪，当保持光伏电池的输出电压在其开路电压的0.8倍左右时，光伏电池可近似获得最大功率输出。基于此，可以通过选择参数合适的光伏电池，从而省略了光伏电池最大功率跟踪单元。
所述光伏储能电池模组10中光伏电池组件13和锂电池单体11为并联关系；所述光伏电池组件13和锂电池单体11参数匹配原则为所述锂电池单体11的正常工作电压根据所述光伏电池组件13的最大功率点电压而定，实现光伏电池组件13的最大功率跟踪；锂电池单体11的容量根据光伏电池组件13在规定周期内的发电量而定；且光伏电池组件13给锂电池单体11充电时满足最大充电倍率限制，使得锂电池能充分和安全吸收光伏电池组件13电能。
具体实施中，光伏电池组件13的选型，在非极端情况下，若系统配置合理，锂电池单体11的荷电状态应在20％-80％的范围内，此时锂电池单体11的端电压约为3.9-4.0V，不失一般性地可以选择在标准测试条件25℃，1000W/m2下的最大功率点电压为4.0V，即标准测试条件下的开路电压为5V的光伏电池组件13与锂电池单体11并联组成光伏储能电池模组10。为了保证整个光伏锂电发电系统的容量，选择光伏电池组件13的最大功率点电流为2.5A，即光伏电池组件13在标准测试条件下的最大功率为10W。
上述对于光伏电池组件13的选型是一个较为粗略的选择方法，实际中还可根据光伏电池组件13的具体工作情况来确定其参数；根据光伏电池的原理可知，光伏电池的最大功率点电压可用以下公式确定：
其中Ump_STC为标准测试条件下的光伏电池最大功率点电压，T、S分别为实际的温度与光照强度；易知光伏电池的最大功率点电压随光照强度的降低而降低，随温度的降低而升高。
例如：考虑一个典型日的最大光照强度在600W/m2-800W/m2之间，温度在10℃-25℃之间，计算得到的最大功率点电压
0.924Ump_STC≤Ubat≤1.004Ump_STC
其中Ubat为锂电池单体11的输出电压，为3.9V-4.0V；将锂电池单体11的输出电压代入，得光伏电池组件13Ump_STC最后的范围以及响应的Uoc_STC的范围为3.88≤Ump_STC≤4.32，4.67≤Uoc_STC≤5.40。
通过合理的选型或切割，将模组内光伏电池组件13的电压参数与选定值匹配，即可尽可能多地利用太阳能。
(1.3)所述储能电池检测保护单元用于实时检测锂电池单体11的充放电电压、电流和温度信息传输给控制单元，并实现锂电池单体11的过放、过充和过流保护。
具体的，所述储能电池检测保护单元包括储能电池温度检测模块120、储能电池电流检测模块121、储能电池电压检测模块122和储能电池限流保护模块123。所述储能电池温度检测模块120和储能电池电压检测模块122与锂电池单体11为并联关系，所述储能电池电流检测模块121和储能电池限流保护模块123与锂电池单体11为串联关系；其中，储能电池限流保护模块123的作用在于当锂电池单体11被接通的瞬间，由于其电压与外电路的电压不相等，导致锂电池单体11的充放电初始电流非常大，而储能电池限流保护模块123可以减小锂电池单体11的充放电初始电流，从而起到保护锂电池单体11的作用。
(1.4)所述光伏电池检测单元用于实时检测光伏电池组件13的输出电压、电流和温度信息，并且传输给控制单元，从而实现光伏电池组件13的投入与切出。
具体的，所述光伏电池检测单元包括光伏电池温度检测模块140、光伏电池电流检测模块141、光伏电池电压检测模块142；所述光伏电池温度检测模块140和光伏电池电压检测模块142与光伏电池组件13为并联关系，所述光伏电池电流检测模块141与光伏电池组件13为串联关系。
(1.5)所述控制单元包括单片机控制系统150，单片机控制系统150由单片机供电模块155供电，实时采集光伏电池组件13和锂电池单体11的电压、电流和温度信息，通过控制策略来控制光伏储能电池模组10的工作状态。
所述开关电路包括A、B、C和D四个模组开关，由模组开关A151控制锂电池单体11的投切，由模组开关B152控制光伏电池组件13的投切，由模组开关C153控制光伏储能电池模组10的投切，模组开关D154作用是在锂电池单体11和光伏电池组件13均切出的情况下为电路正常工作提供通路。
由上述分析可知，模组开关B152、模组开关C153和模组开关D154上的电流均为单向，考虑到单个模组的电压与电流均不大，使用MOSFET代替其他开关来控制电路通断并不会增加太多损耗，且使用MOSFET相较于其他开关成本更低，所以模组开关B152、模组开关C153和模组开关D154可以选用MOSFET；对于光伏电池，开关的作用在于防止光照强度过低、锂电池单体11电压过高时，光伏电池被倒送电流，为了防止这一现象，传统的方法是在光伏电池与外电路之间串联二极管，但二极管的正向导通压降往往在0.6V以上，对于本实施例所述的光伏储能电池模组10，二极管正向导通压降所带来的功率损耗以及发热、散热问题不容忽视，所以模组开关B152使用MOSFET来控制光伏电池的投入与切出具有一定的优势；而对于锂电池单体11，由于其与外电路的能量流动是双向的，而MOSFET内有一寄生二极管，导致MOSFET无法关断反向电流，所以模组开关A151需要使用其他诸如双向可控硅、三极管的开关器件。
所述模组开关A至D具有良好的开关性能，以保证整个系统供电的可靠性，其切换过程应小于20ms，优选为10ms。
为配合本发明第一实施例的实现，基于相同的发明构思，光伏储能电池模组10的自治控制策略为：所述光伏储能电池模组10内部光伏电池组件13和锂电池单体11的的切入与切出，当锂电池单体11温度处于正常范围且锂电池单体11端口电压大于锂电池单体11的放电截止电压或锂电池单体11的端口电压小于锂电池单体11的充电截止电压，可令锂电池单体11投入；当光伏电池组件13的开路电压大于锂电池单体11的端口电压且温度正常时，令光伏电池组件13投入；当锂电池单体11温度过高或锂电池单体11端口电压小于锂电池单体11放电截止电压、锂电池单体11端口电压大于锂电池单体11充电截止电压或充放电电流持续大于允许值，令锂电池单体11切出；当光伏电池组件13温度过高、电流过小或出现反向电流时，令光伏电池组件13切出；当光伏储能电池模组10中光伏电池组件13和锂电池单体11同时切出，光伏储能电池模组10内部的旁路开关闭合，否则旁路开关断开。
具体为，当系统处于关机状态时，光伏储能电池模组10中的四个模组开关均处于开断状态；当系统开机，储能电池温度检测模块120、储能电池电流检测模块121、储能电池电压检测模块122、光伏电池温度检测模块140、光伏电池电流检测模块141、光伏电池电压检测模块142开始检测锂电池单体11和光伏电池组件13的温度、电流和电压信息，若锂电池单体11和光伏电池组件13的温度在正常工作温度范围之内，光伏储能电池模组10共有五个工作模式：
模式1：锂电池单体11和光伏电池组件13同时向外供电，或者光伏电池组件13同时向负载供电并行锂电池单体11充电；此时锂电池单体11的端电压在3.0V和4.2V之间，且光伏电池组件13未出现反向电流；在这种工作模式下，模组开关A151、模组开关B152和模组开关C153均为闭合状态，模组开关D154为断开状态。
模式2：锂电池单体11退出运行，光伏电池组件13单独向外供电；该模式由上述模式1中因锂电池单体11充电截止转换而来，此时锂电池单体110的电压大于等于充电截止电压，且光伏电池组件13未出现反向电流；在这种工作模式下，模组开关B152和模组开关C153为闭合状态，模组开关A151和模组开关D154为断开状态。
模式3：光伏电池组件13退出运行，锂电池单体11单独向外供电；该模式由上述模式1因光照强度减弱，光伏电池组件13出现倒送电流转换而来，此时锂电池单体11的端电压在3.0V和4.2V之间；在这种工作模式下，模组开关A151和模组开关C153为闭合状态，模组开关B152和模组开关D154为断开状态。
模式4：锂电池单体11和光伏电池组件13均退出运行，且光伏电池组件13不对锂电池单体11进行充电；在这种工作模式下，模组开关A151、模组开关B152和模组开关C153均为断开状态，模组开关D154为闭合状态。
模式5：锂电池单体11和光伏电池组件13均退出运行，且光伏电池130对锂电池单体11充电；在这种工作模式下，模组开关A151、模组开关B152、模组开关D154均为闭合状态，模组开关C153为断开状态。
对于系统开机时光伏储能电池模组10工作模式选择的流程图参照图4，其中BAT代表锂电池单体11、PV代表光伏电池组件13，UPV(oc)代表光伏电池组件13的开路电压；对于运行过程中光伏储能电池模组10的工作模式转换参照图5，其中Uin为光伏储能电池模组10串联支路20的输出电压即直流升压电路单元的输入电压。
在运行过程中，模式1为最基本的工作模式，此时若锂电池单体11充电截止，则切换至模式2；若光伏电池组件13因光照强度减弱出现反向电流，则切换至模式3；若锂电池单体11放电截止，则切换至模式5；对于模式2，锂电池单体11应处于充电截止的状态，此时若光伏储能电池模组10串联支路20的输出电压过低，为满足后级直流升压电路单元的输入电压限制，则切换至模式1；若光伏电池组件13出现反向电流，则切换至模式4；对于模式3，若因光照强度逐渐增强使光伏电池组件13的开路电压比锂电池单体11的端电压大0.2V以上，则切换至模式1；若锂电池单体11过放，切换至模式4；对于模式4，光伏储能电池模组10可能有两种状态，第一种是在光伏电池组件13单独给锂电池单体11充电的过程中，光伏电池组件13出现反向电流而被切出，在这种情况下，锂电池单体11未充电完成，此时若光伏电池组件13的开路电压恢复至比锂电池单体11的端电压大0.2V以上，切换至模式5；对于模式4，另一种情况是锂电池单体11充电完成但尚未投入，此时若光伏储能电池模组10串联支路20的输出电压过低，则切换至模式1；对于模式5，若锂电池单体11充电截止或光伏电池组件13出现反向电流，切换至模式4。
本发明第二实施例中，如图2所示，提供一种光伏储能电池模组10的串联支路20，该串联支路20包括五个串联而成的光伏储能电池模组10、DC/DC模块21和串联支路控制器单元；位于串联而成的首端光伏储能电池模组的正输出端104与DC/DC模块的正输入端210电连接，所述DC/DC模块的正输出端212作为串联支路20输出接口的串联支路正输出端220；位于串联而成的末端光伏储能电池模组的负输出端105与DC/DC模块的负输入端211电连接，所述DC/DC模块的负输出端213作为串联支路20输出接口的串联支路负输出端221；其余的光伏储能电池模组10首尾电连接，构成串联支路20；串联支路正输出端220和串联支路负输出端221作为串联支路20的端口与外电路进行能量交换。
(2.1)所述DC/DC模块21是一种可以将输出电压稳定的直直变换器，其输入电压的宽度应保证系统所需要求；若使用24V的DC/DC模块21，其输入电压的宽度优选为10V-22V；所述DC/DC模块21输入侧设有电压监测单元214，电压监测单元214输出端连接至所述串联模组控制器15，由所述串联模组控制器15控制串联支路20中光伏储能电池模组10的投入与切出，使串联支路20上的DC/DC模块21输入电压处于合理范围。
(2.2)所述串联支路20相互并联，并联支路的数量根据负载最大功率而定，并加入冗余量；所述串联支路控制器单元包括串联支路控制器230和串联支路开关231，所述串联支路开关231控制所述串联支路20的投入和切出；所述串联支路20的投入和切出，由串联支路控制器230根据串联支路20的电压和由系统控制器根据负载功率和母线电压共同控制串联支路开关231和串联支路20中光伏储能电池模组10的投切，系统控制器控制命令优先；系统控制器命令任意光伏储能电池模组10退出系统时，光伏电池组件13仍然可以给所在光伏储能电池模组10的锂电池单体11充电。串联支路20的最小光伏储能电池模组10数由DC/DC模块21的工作电压决定，最大串联光伏储能电池模组10数根据成本和可靠性设置一定的冗余度。
为配合本发明第二实施例的实现，基于相同的发明构思，控制串联支路20的投入与切出方法为，当所述串联支路20处于投入状态的光伏储能电池模组10的数量或支路低于DC/DC模块21工作范围下限时，断开串联支路开关231以保证系统稳定运行；对于切出系统的串联支路20，当检测到光伏储能电池模组10串联支路20满足正常工作条件时，重新闭合串联支路开关231使其投入运行；当DC/DC模块21输入端电压高于DC/DC模块21的工作范围上限时，则对已投入运行的光伏储能电池模组10，根据锂电池单体11的电压值，由电压值从低到高的顺序通过串联支路控制器单元逐个将串联支路20中的光伏储能电池模组10切出系统，此时所切出的光伏储能电池模组10不向负载供电，但光伏储能电池模组10中的光伏电池组件13能够为锂电池单体11充电；反之，当DC/DC模块21输入端电压接近工作范围下限时，则对已切出系统的光伏储能电池模组10，根据锂电池单体11的电压值，由电压值从高到低的顺序通过串联支路控制器单元逐个将光伏储能模组逐个投入系统，直到所在串联支路20的DC/DC模块21输入端电压接近上限。
具体实施时，正常工作时串联支路开关231处于闭合状态；对于光伏储能电池模组10内部的控制虽然已经考虑到光伏储能电池模组10串联后的输出电压过低的影响，并留有一定的裕量，但仍可能出现串联支路20的输出电压欠压的情况，若串联支路20的输出电压小于10V，为保证系统运行的稳定性以及器件的寿命，应断开串联支路开关231，使整条串联支路20退出运行；对于串联支路20只有五个光伏储能电池模组10的系统，其串联支路20的输出电压受限于锂电池单体11和光伏电池组件13的电压值，使串联支路20的输出电压不会超过DC/DC模块21的24V输入电压值的限制上限，但对于串联支路20中光伏储能电池模组10的数量大于五个的系统，还应保证串联支路20的输出电压不超过DC/DC模块21的24V输入电压值的限制上限，即当串联支路20的输出电压大于22V时，断开串联支路开关231，使整条串联支路20退出运行。
对于串联支路20中光伏储能电池模组10的个数不应仅限于五个，可根据系统容量和稳定性等条件的需要，配置更多的光伏储能电池模组10。
本发明第三实施例中，如图3所示，提供一种光伏锂电池发电系统30，该光伏锂电池发电系统30包括多条光伏储能电池模组10的串联支路20、系统控制器、直流母线、直流稳压电容34、直流母线电压检测模块35以及逆变器32。
(3.1)所述直流母线正极310与多条光伏储能电池模组10的串联支路20的正输出端电连接，所述直流母线负极311与多条光伏储能电池模组10的串联支路20的负输出端电连接，采用24V的DC/DC模块21时，直流母线电压应稳定在24V左右，在保证逆变器32正常工作的前提下可有一些波动。
(3.2)所述逆变器32采用一种能将直流电能转化为交流电能的直交变换器，其输入为24V直流电，输出为负荷电能质量要求的工频220V交流电。所述逆变器32的逆变器正输入端320和逆变器负输入端321分别与直流母线正极310和直流母线负极311电连接，逆变器正输出端322和逆变器负输出端323分别与负载正输入端324和负载负输入端325电连接，负载正输入端324和负载负输入端325作为整个光伏锂电发电系统的输出端口，向负载提供电能。
(3.3)所述直流稳压电容34的作用为维持直流母线正极310电压的稳定，抑制其波动，以此保证整个系统的稳定运行。
(3.4)所述系统控制器包括输出电压检测模块330、系统开关控制器331和系统开关332；所述系统开关332在光伏锂电池发电系统30正常工作时保持闭合状态；由于逆变器32的输入电压有一定的工作范围，当系统所能提供的功率与负载所需要的功率不匹配时，即逆变器32的输入电压在允许范围之外正常情况下只应出现电压过低的情况，应使整个系统停机，避免负载在电能质量不合格的交流电下工作，导致用电设备不正常工作甚至发生损坏，即由系统开关控制器331向系统开关332发出信号切断系统开关332。一般逆变器32输出电压范围不超过标称值的±20％，规定当直流母线的电压值低于22V时，系统开关控制器331控制系统开关332断开，使整个系统停机。
为配合本发明第三实施例的实现，基于相同的发明构思为，一种光伏储能电池发电系统的控制策略为，通过监测光伏电池组件13和锂电池单体11的工作信号，控制光伏电池组件13、锂电池单体11及光伏储能电池模组10的切入与切出；通过监测串联支路20电压信号，控制光伏储能电池模组10的投入与切出；通过监测母线电压和负载电流信号，控制串联支路20的投入与切出以及整个系统的启停。
其中，光伏储能电池模组10自由切入切出整个发电系统；光伏储能电池模组10切入系统时，由光伏电池组件13和锂电池单体11同时为负载供电、光伏电池组件13为负载供电而锂电池单体11切出系统、光伏电池组件13为负载供电而且为锂电池单体11充电或光伏电池组件13切出系统而锂电池单体11为负载供电；光伏储能电池模组10切出系统时，光伏储能电池模组10中的光伏电池组件13和锂电池单体11均切出系统，但在不过充的情况下光伏电池组件13仍然给储能电池充电。
本发明第四实施例中，举例说明整个光伏锂电发电系统中锂电池单体11和光伏电池组件13的容量配置方法。
对于一个实际的用电系统，应先统计所有用电设备的功率、用电时间，以确定系统的最大功率、每天所要消耗的电量。以一个常见家庭用电系统来进行分析：
假设：1该家庭用电系统日消耗电能10kW·h，峰值功率为2kW；2该地日平均辐射能为16.5MJ/m2，光伏电池的效率为13.8％，系统的总效率为70％；3系统设计所设的最大连续阴雨天数为5。
锂电池单体11的选取可根据以下公式：
其中，Qload为负载功率消耗；Tovercast-max为最大连续阴雨天数；Ctemp为温度补偿系数，对于0℃以上取值为1；Cdischarge为锂电池单体11最大放电深度；Ubat为锂电池单体11电压。根据公式可确定系统所需锂电池单体11为18000Ah。
光伏电池组件13的选取可根据以下公式：
Ppv＝E0×ηpv×Apv
其中，Apv是光伏电池的表面积m2；EL是负载平均每天所消耗的电能kWh；ηS是发电系统总效率；ES是平均每天日照的辐射能kWh/m2；E0是标准日照强度1000W/m2；ηpv是光伏电池的效率。根据公式确定所需光伏电池总容量为3000W。
最终确定由最大功率10W的光伏电池组件13和3.7V/60Ah的聚合物锂电池单体11构成光伏储能电池模组10，整个系统包含5*60＝300个模组。
在MATLAB/SIMULINK环境下搭建仿真模型，控制策略用S-FUNCTION编程实现，以验证光伏/锂电发电系统的性能以及控制策略的正确性；图6、图7和图8为正常情况下光伏锂电池发电系统30的24小时运行仿真结果，图6的波形分别为温度变化曲线、光照变化曲线、直流母线电压波形、负荷曲线和实际光伏锂电池发电系统30的实际输出功率，图7的波形分别为光伏电池组件13的电压、电流波形和锂电池单体11的荷电状态、电压、电流波形，图8的波形分别为四个模组开关的控制信号；由以上实验结果可以看到系统内直流母线电压稳定，实际输出功率能够稳定跟随负荷曲线，模组开关能够正确动作以切换模组的工作模式。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本实发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种光伏储能电池发电系统，其特征在于，所述系统包括：光伏储能电池模组（10）、串联支路控制器单元、系统控制器、DC/DC模块（21）和直流母线；
其中，所述光伏储能电池模组（10）包括光伏电池组件（13）、储能电池单体、开关电路和模组控制器（15），所述光伏电池组件（13）和所述储能电池单体通过所述开关电路并联，所述开关电路连接在所述模组控制器（15）端口上并接受其控制指令，根据负载电压需求串联所述光伏储能电池模组（10）形成串联支路（20），再根据负载对电力电量的需求将串联支路（20）通过所述的DC/DC模块（21）相互并联；
所述串联支路控制器单元设置在所述串联支路（20）上；通过所述DC/DC模块（21）将串联支路（20）并联到所述直流母线上；所述系统控制器分别与光伏储能电池模组（10）、串联支路控制器单元和DC/DC模块（21）相连接，管理整个发电系统；
所述串联支路（20）相互并联，并联支路的数量根据负载最大功率而定，并加入冗余量；所述串联支路控制器单元包括串联支路控制器（230）和串联支路开关（231），所述串联支路开关（231）控制所述串联支路（20）的投入和切出；所述串联支路（20）的投入和切出，由串联支路控制器（230）根据串联支路（20）的电压和由系统控制器根据负载功率和母线电压共同控制串联支路开关（231）和串联支路（20）中光伏储能电池模组（10）的投切，系统控制器控制命令优先。
2.根据权利要求1所述的一种光伏储能电池发电系统，其特征在于，所述光伏储能电池模组（10）中光伏电池组件（13）和储能电池单体为并联关系；所述光伏电池组件（13）和储能电池单体参数匹配原则为所述储能电池单体的正常工作电压根据所述光伏电池组件（13）的最大功率点电压而定，实现光伏电池组件（13）的最大功率跟踪；储能电池单体的容量根据光伏电池组件（13）在规定周期内的发电量而定；且光伏电池组件（13）给储能电池单体充电时满足最大充电倍率限制，使得储能电池单体能充分和安全吸收光伏电池组件（13）电能。
3.根据权利要求1所述的一种光伏储能电池发电系统，其特征在于，所述DC/DC模块（21）将串联支路（20）并联到直流母线，保持直流母线的电压等级，并可为直流负载供电；所述直流母线上设置有直流稳压电容（34）和直流母线电压检测模块（35）；所述系统控制器包括输出电压检测模块（330）、系统开关控制器（331）和系统开关（332），所述系统开关（332）设置在直流母线上，由所述系统开关控制器（331）控制系统开关（332）实现整个系统的启停；直流母线也可以与逆变器（32）相连，满足交流负载的需求。
4.根据权利要求1所述的一种光伏储能电池发电系统，其特征在于，所述系统控制器命令任意光伏储能电池模组（10）退出系统时，光伏电池组件（13）仍然可以给所在光伏储能电池模组（10）的储能电池单体充电；串联支路（20）的最小光伏储能电池模组（10）数由DC/DC模块（21）的工作电压决定，最大串联光伏储能电池模组（10）数根据成本和可靠性设置一定的冗余度。
5.根据权利要求4所述的一种光伏储能电池发电系统，其特征在于，所述DC/DC模块（21）输入侧设有电压监测单元（214），电压监测单元（214）输出端连接至所述串联模组控制器（15），由所述串联模组控制器（15）控制串联支路（20）中光伏储能电池模组（10）的投入与切出，使串联支路（20）的DC/DC模块（21）输入电压处于合理范围。
6.根据权利要求1所述的一种光伏储能电池发电系统，其特征在于，模组控制器（15）包括储能电池检测保护单元、光伏电池检测单元和控制单元，用于实时监测储能电池单体和光伏电池组件（13）的工作信号，由所述工作信号实现储能电池单体保护、光伏电池保护和光伏储能电池模组（10）投入与切出的控制。
7.一种光伏储能电池发电系统的控制方法，其特征在于，基于所述权利要求1-6中任一提出的一种光伏储能电池发电系统，通过监测光伏电池组件（13）和储能电池单体的工作信号，控制光伏电池组件（13）、储能电池单体及光伏储能电池模组（10）的切入与切出；通过监测串联支路（20）电压信号，控制光伏储能电池模组（10）的投入与切出；通过监测母线电压和负载电流信号，控制串联支路（20）的投入与切出以及整个系统的启停。
8.根据权利要求7所述的一种光伏储能电池发电系统的控制方法，其特征在于，光伏储能电池模组（10）自由切入切出整个发电系统；光伏储能电池模组（10）切入系统时，由光伏电池组件（13）和储能电池单体同时为负载供电，光伏电池组件（13）为负载供电而储能电池单体切出系统，光伏电池组件（13）为负载供电而且为储能电池单体充电或光伏电池组件（13）切出系统而储能电池单体为负载供电；光伏储能电池模组（10）切出系统时，光伏储能电池模组（10）中的光伏电池组件（13）和储能电池单体均切出系统，但在不过充的情况下光伏电池组件（13）仍然给储能电池单体充电。
9.根据权利要求7所述的一种光伏储能电池发电系统的控制方法，其特征在于，所述光伏储能电池模组（10）内部光伏电池组件（13）和储能电池单体的切入与切出，当储能电池单体温度处于正常范围且储能电池单体端口电压大于储能电池单体的放电截止电压或储能电池单体的端口电压小于储能电池单体的充电截止电压，可令储能电池单体投入；当光伏电池组件（13）的开路电压大于储能电池单体的端口电压且温度正常时，令光伏电池组件（13）投入；当储能电池单体温度过高或储能电池单体端口电压小于储能电池单体放电截止电压、储能电池单体端口电压大于储能电池单体充电截止电压或充放电电流持续大于允许值，令储能电池单体切出；当光伏电池组件（13）温度过高、电流过小或出现反向电流时，令光伏电池组件（13）切出；当光伏储能电池模组（10）中光伏电池组件（13）和储能电池单体同时切出，光伏储能电池模组（10）内部的旁路开关闭合，否则旁路开关断开。
10.根据权利要求7所述的一种光伏储能电池发电系统的控制方法，其特征在于，控制串联支路（20）的投入与切出方法为，当所述串联支路（20）处于投入工作状态的光伏储能电池模组（10）的数量低于DC/DC模块（21）工作数量范围下限时，断开串联支路开关（231）以保证系统稳定运行；对于切出系统的串联支路（20），当检测到光伏储能电池模组（10）串联支路（20）满足正常工作条件时，重新闭合串联支路开关（231）使其投入运行；当DC/DC模块（21）输入端电压高于DC/DC模块（21）的工作电压范围上限时，则对已投入运行的光伏储能电池模组（10），根据储能电池单体的电压值，由电压值从低到高的顺序通过串联支路控制器单元逐个将串联支路（20）中的光伏储能电池模组（10）切出系统，此时所切出的光伏储能电池模组（10）不向负载供电，但光伏储能电池模组（10）中的光伏电池组件（13）能够为储能电池单体充电；反之，当DC/DC模块（21）输入端电压接近工作电压范围下限时，则对已切出系统的光伏储能电池模组（10），根据储能电池单体的电压值，由电压值从高到低的顺序通过串联支路控制器单元逐个将光伏储能模组逐个投入系统，直到所在串联支路（20）的DC/DC模块（21）输入端电压接近上限。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610042234.1A CN105553391B (zh) | 2016-01-22 | 2016-01-22 | 一种光伏储能电池发电系统及控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610042234.1A CN105553391B (zh) | 2016-01-22 | 2016-01-22 | 一种光伏储能电池发电系统及控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105553391A CN105553391A (zh) | 2016-05-04 |
| CN105553391B true CN105553391B (zh) | 2018-08-10 |
Family
ID=55832369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610042234.1A Active CN105553391B (zh) | 2016-01-22 | 2016-01-22 | 一种光伏储能电池发电系统及控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105553391B (zh) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106160082A (zh) * | 2016-07-13 | 2016-11-23 | 刘仲尧 | 一种微分锂电池组 |
| CN106849060A (zh) * | 2017-02-10 | 2017-06-13 | 中广核太阳能开发有限公司 | 一种含光伏电源的高速铁路牵引供电系统及控制方法 |
| CN107248778B (zh) * | 2017-04-10 | 2022-03-29 | 北京旭日龙腾新能源科技有限公司 | 分立式太阳能充放电系统、方法及电动车 |
| CN107359659B (zh) * | 2017-07-26 | 2020-11-10 | 罗腾 | 蓄电池的快慢充方法、装置及智能充电桩 |
| CN109460107B (zh) * | 2017-09-06 | 2021-04-13 | 阳光电源股份有限公司 | 一种光伏组件输出特性调节方法及dc/dc变换器 |
| CN108808823B (zh) * | 2018-06-22 | 2024-01-19 | 河南森源电气股份有限公司 | 一种光伏组件自启动控制装置和一种供电系统 |
| CN110224389B (zh) * | 2019-07-12 | 2022-07-15 | 上海明华电力科技有限公司 | 一种基于自律式浮动电压运行策略的直流微电网系统 |
| CN111239634B (zh) | 2020-03-20 | 2022-10-14 | 中创新航科技股份有限公司 | 一种电池系统支路状态的检测方法及装置 |
| CN111799828A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-10-20 | 珠海格力电器股份有限公司 | 储能运行控制方法和装置 |
| CN112864947B (zh) * | 2021-03-02 | 2022-07-05 | 山东鲁软数字科技有限公司智慧能源分公司 | 一种可视化监拍系统及方法 |
| CN113472009A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-10-01 | 北京机械设备研究所 | 一种多工况、可并联光储一体机系统及其配置方法 |
| CN114069774B (zh) * | 2021-10-28 | 2023-01-06 | 刘铭新 | 一种光伏电池发电最大功率跟踪的光伏储能系统及基于该系统的光伏发电系统 |
| CN114389347B (zh) * | 2022-03-25 | 2022-07-05 | 佛山和储能源科技有限公司 | 一种全电流控制电池模块及全电流控制电池储能系统 |
| CN115425732B (zh) * | 2022-07-22 | 2024-03-12 | 北京磊然循环科技有限公司 | 一种基于光伏板的电池直接充电方法、装置、系统及设备 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103311985A (zh) * | 2013-05-29 | 2013-09-18 | 西南交通大学 | 非均衡管理光伏锂电储能模组控制器 |
| CN104993602A (zh) * | 2015-06-22 | 2015-10-21 | 北京清能世福科技有限公司 | 一种模块化的储能系统 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000112545A (ja) * | 1998-09-30 | 2000-04-21 | Daihen Corp | 太陽光発電システム |
| JP2003134667A (ja) * | 2001-10-17 | 2003-05-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 太陽光発電装置 |
| JP2003124492A (ja) * | 2001-10-18 | 2003-04-25 | Tdk Corp | 太陽電池モジュール |
| JP2004194500A (ja) * | 2004-03-25 | 2004-07-08 | Sharp Corp | 太陽光発電用電力変換装置 |
| CN1933315B (zh) * | 2005-07-27 | 2011-05-11 | 武藤健一 | 太阳光发电装置 |
| JP5473141B2 (ja) * | 2010-08-31 | 2014-04-16 | ニチコン株式会社 | 蓄電パワーコンディショナシステム |
| CN104836523B (zh) * | 2015-04-29 | 2017-03-22 | 国家电网公司 | 基于李雅普诺夫开关耦合极值搜索的光伏储能发电模组 |
-
2016
- 2016-01-22 CN CN201610042234.1A patent/CN105553391B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103311985A (zh) * | 2013-05-29 | 2013-09-18 | 西南交通大学 | 非均衡管理光伏锂电储能模组控制器 |
| CN104993602A (zh) * | 2015-06-22 | 2015-10-21 | 北京清能世福科技有限公司 | 一种模块化的储能系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 无均衡管理的分布式家用光伏/锂电发电系统;罗旭;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》;20160115;C042-479 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105553391A (zh) | 2016-05-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105553391B (zh) | 一种光伏储能电池发电系统及控制方法 | |
| CN105024582B (zh) | 一种新型两级式双向储能变流器控制系统及其控制方法 | |
| CN108521140A (zh) | 一种分布式光伏并离储能逆变系统 | |
| CN104092278A (zh) | 应用于光伏储能系统的能量管理方法 | |
| KR101147205B1 (ko) | 대전류 제어 장치 및 방법, 이를 이용한 전력 저장 장치 | |
| CN103733465A (zh) | 充电装置 | |
| CN202405863U (zh) | 混合逆变装置 | |
| CN201985605U (zh) | 一种光伏电源系统 | |
| CN114465291A (zh) | 基于能源云互联的大型分布式柔性风光储充放市电交直流混用系统及控制系统 | |
| CN102769302A (zh) | 带储能管理和依负载功率而输出的光伏并网逆变器 | |
| CN109599935A (zh) | 光氢储能供电装置及其供电方法 | |
| CN204156804U (zh) | 一种新型家用分布式太阳能发电储能系统 | |
| CN110120679B (zh) | 一种与光伏逆变器直流侧耦合的户用光伏储能变换器 | |
| US20240030724A1 (en) | Energy storage system, method for controlling energy storage system, and photovoltaic power generation system | |
| CN201576950U (zh) | 车载太阳能移动电源 | |
| CN201576944U (zh) | 一种车载太阳能移动电源 | |
| CN203859575U (zh) | 混合电力光伏储能系统逆控一体机 | |
| Jin et al. | A new control strategy of dc microgrid with photovoltaic generation and hybrid energy storage | |
| CN207910510U (zh) | 用于电动汽车充电的恒压交流电源及储能充电系统 | |
| CN201726163U (zh) | 太阳能发电系统 | |
| CN104767248A (zh) | 智能化能源高效管理系统 | |
| CN110224389B (zh) | 一种基于自律式浮动电压运行策略的直流微电网系统 | |
| CN204707033U (zh) | 一种电池充电电源变换器 | |
| CN204516867U (zh) | 一种应用于光伏领域的智能化蓄能管理系统 | |
| Lin et al. | An experiment and research platform for DC micro-grid |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20170309 Address after: 610000 Sichuan City, Chengdu Province, No. two North Ring Road, No. 111 Applicant after: Southwest Jiaotong University Address before: 610046 Wuhou District, Sichuan province high shed Avenue, No. 11, No. Applicant before: Chengdu Ruidingte Science and Technology Co., Ltd. |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200119 Address after: 610000 No. 2, 1 unit, 5 layer 501-504, No. 801, middle section of Tianfu Road, Chengdu high tech Zone, Sichuan Patentee after: CHENGDU GUOJIA ELECTRICAL ENGINEERING CO., LTD. Address before: 610000 Sichuan City, Chengdu Province, No. two North Ring Road, No. 111 Patentee before: Southwest Jiaotong University |