CN106169622A - 适用于风光柴互补发电系统的蓄电池组管理方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种适用于风光柴互补发电系统的蓄电池组管理方法。本发明还提供了一种适用于风光柴互补发电系统的蓄电池组管理装置。若在风光柴互补发电系统中采用本发明的技术方案，可获得以下的有益效果：充电母线与负载母线相分离，自动优先给电压较低的蓄电池进行充电，电压较高的蓄电池优先放电；最终可实现各蓄电池电压基本一致；在长期运行过程中能保证各蓄电池电压相一致，消除蓄电池欠充或过充现象的发生，且能避免直接并联带来的环流等影响，也可以根据不同情况随时增加蓄电池；通过长期对各蓄电池的电压及充放电电流进行监测，可实时监测各蓄电池的工作状态，检测出失效电池。

Description

适用于风光柴互补发电系统的蓄电池组管理方法和装置
技术领域
本发明涉及一种适用于风光柴互补发电系统的蓄电池组管理方法和装置，用于在风光柴互补发电系统中对蓄电池组进行充放电管理及电池状态监测。
背景技术
随着新能源发电技术的不断发展，蓄电池作为一种有效的储能设备在新能源发电系统中得到了广泛应用，为了保证系统供电的连续性和可靠性，通常采用多个蓄电池同时效力。目前，针对多个蓄电池使用，如图1所示，一般是将充电母线1和负载母线2相连，各蓄电池直接并联。若在风光柴互补发电系统中采用此种蓄电池组作为储能装置，由于风能光伏发电的不确定性以及负载端的突然变化等原因，其缺点将表现为无法有效地进行充放电管理以及电能分配，导致各蓄电池易发生欠充或过充，加速蓄电池的老化；另外直接并联使得各蓄电池之间没有进行电气隔离，也容易造成环流问题，影响蓄电池的使用寿命，甚至对整个发电系统产生消极影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是延长应用于风光柴互补发电系统中的蓄电池的寿命。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种适用于风光柴互补发电系统的蓄电池组管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、采集蓄电池组中各蓄电池的电压信号和充放电电流信号，将各蓄电池的电压信号和充放电电流信号与预先设定的各蓄电池的标准参数进行比较，判断各蓄电池的实时工作状态；
同时，判断风光柴互补发电系统输出端的电能是否满足负载的需求，若满足负载需求，则进入第二步，若无法满足需求，则进入第三步；
第二步、对蓄电池组充电，充电时，根据各蓄电池的实时工作状态，优先给电压较低的蓄电池充电，直至各蓄电池的电压一致，充电结束后返回第一步；
第三步、对蓄电池组放电，放电时，根据时各蓄电池的实时工作状态，优先给电压较高的蓄电池放电，直至各蓄电池的电压一致，放电结束后返回第一步。
本发明的另一个技术方案是提供了一种适用于风光柴互补发电系统的蓄电池组管理装置，其特征在于，包括电池合路模块、监控模块及充放电模块，其中：
电池合路模块包括多个蓄电池，每个蓄电池均包括一路充电通道和一路放电通道，充电通道及放电通道与充放电模块的输出端相连，用于接收充放电模块输出的控制信号并对相应的蓄电池执行充电动作及放电动作；
监控模块包括ADC模数转换器、比较器一和比较器二，其中，ADC模数转换器用于采集电池合路模块中各蓄电池的电压信号和充放电电流信号；比较器一用于将ADC模数转换器采集到的各蓄电池的电压信号和电流信号与预先设定的各蓄电池的标准参数进行比较处理，得到各蓄电池的工作状态；比较器二用于将风光柴互补发电系统输出的电能与负载的需求相比较；监控模块根据比较器一及比较器二得到的结果得出电池合路模块中各蓄电池的充放电指令；
充放电模块，用于接收监控模块给出的充放电指令，将充放电指令进行分析处理后输出驱动信号给电池合路模块，以控制各蓄电池的充电与放电。
若在风光柴互补发电系统中采用本发明的技术方案，可获得以下的有益效果：
1)充电母线与负载母线相分离，自动优先给电压较低的蓄电池进行充电，电压较高的蓄电池优先放电；最终可实现各蓄电池电压基本一致；
2)在长期运行过程中能保证各蓄电池电压相一致，消除蓄电池欠充或过充现象的发生，且能避免直接并联带来的环流等影响，也可以根据不同情况随时增加蓄电池；
3)通过长期对各蓄电池的充放电电流进行监测，可实时监测各蓄电池的工作状态，检测出失效电池。
附图说明
图1是多个蓄电池并联工作的示意图；
图2是风光柴互补发电系统中蓄电池组管理方法的流程图；
图3是风光柴互补发电系统中蓄电池组管理装置的结构框图；
图4是电池合路模块结构示意图，图中，D1至D7为二极管，FU1至FU3为熔断器。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
参考图2，本发明提供的一种适用于风光柴互补发电系统的蓄电池组管理方法包括以下步骤：
第一步、采集蓄电池组中各蓄电池的电压信号和充放电电流信号，将各蓄电池的电压信号和充放电电流信号与预先设定的各蓄电池的标准参数进行比较，判断各蓄电池的实时工作状态；
同时，判断风光柴互补发电系统输出端的电能是否满足负载的需求，若满足负载需求，则进入第二步，若无法满足需求，则进入第三步；
第二步、对蓄电池组充电，充电时，根据各蓄电池的实时工作状态，优先给电压较低的蓄电池充电，直至各蓄电池的电压一致，充电结束后返回第一步；
第三步、对蓄电池组放电，放电时，根据时各蓄电池的实时工作状态，优先给电压较高的蓄电池放电，直至各蓄电池的电压一致，放电结束后返回第一步。
参考图3，本发明提供的一种适用于风光柴互补发电系统的蓄电池组管理装置包括：
集中监控模块A，包括ADC模数转换器A-1、比较器一A-2和比较器二A-3。其内部ADC模数转换器A-1与电池合路模块C中的各蓄电池相连，可采集各蓄电池的电压与充放电电流信号，其内部比较器一A-2将ADC模数转换器A-1采集到的各蓄电池电压电流参数与预先设置的各蓄电池标准参数进行相对应的比较分析，可知当前蓄电池组中各蓄电池的电压情况、是否欠充或过充，将比较结果输入充放电模块B中；其内部比较器二A-3用于比较风光柴互补发电系统输出的电能与负载需求，当风光柴互补发电系统的输出电能充分时，优先使用风光柴互补发电系统进行负载供电并对蓄电池组充电；当风光柴互补发电系统不能满足负载需求时，蓄电池组放电，将这一分析结果输入充放电模块B中；
充放电模块B，在接收到集中监控模块A输出的分析结果指令后，可知当前蓄电池组是需要进行充电还是放电动作以及充放电的先后次序，从而输出驱动信号以控制各蓄电池的充放电动作；
电池合路模块C，包含多个蓄电池及其附属充放电通道，各蓄电池之间是相互隔离的，如图4所示(本实施例中蓄电池组包含三个蓄电池，在实际运用中可根据需要增加或减少蓄电池个数)，充电母线BAT+/CHARGE-和负载母线LOAD+/LOAD-分离，每个蓄电池的充放电通道也是独立工作，互不干扰，电池合路模块C接受充放电模块B的驱动信号后分别对各蓄电池动作：以蓄电池组中BAT1为例，充电通道回路为BAT+→BAT1→FU1→D1→CHARGE-→BAT+，放电通道回路为BAT1→LOAD+→LOAD-→D2→FU1→BAT1。
本发明提供的装置的工作原理为：监控模块A通过模块内部的ADC模数转换器A-1采集各蓄电池的电压及充放电电流信号，之后将采集到的蓄电池电压与电流信号送入监控模块A内部的比较器一A-2中，与预先设置的各蓄电池标准数据进行比较分析，可知当前各蓄电池的工作状态，并将分析结果送入充放电模块B；监控模块A内部的比较器二A-3针对风光柴互补发电系统输出的电能与负载需求进行比较分析，可知当前蓄电池组需要充电还是放电，并将分析结果送入充放电模块B。充放电模块B在接收到两个结果指令后，将输出驱动信号给电池合路模块C，最终电池合路模块C根据驱动信号实行各蓄电池的充放电动作，充电时优先给电压较低的蓄电池充电，放电时优先给电压较高的蓄电池放电，保证长期运行过程中蓄电池组中各蓄电池电压相一致，消除环流现象。上述各模块之间、各蓄电池之间都是相互隔离的，互不干扰。
最终通过该发明提供的蓄电池组管理方法和装置，能实时监测各蓄电池的工作状态，可消除蓄电池的欠充或过充现象，达到各蓄电池电压相平衡，避免环流现象的发生，保证整个风光柴互补发电系统的正常运行。

Claims (2)

1.一种适用于风光柴互补发电系统的蓄电池组管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、采集蓄电池组中各蓄电池的电压信号和充放电电流信号，将各蓄电池的电压信号和充放电电流信号与预先设定的各蓄电池的标准参数进行比较，判断各蓄电池的实时工作状态；
同时，判断风光柴互补发电系统输出端的电能是否满足负载的需求，若满足负载需求，则进入第二步，若无法满足需求，则进入第三步；
第二步、对蓄电池组充电，充电时，根据各蓄电池的实时工作状态，优先给电压较低的蓄电池充电，直至各蓄电池的电压一致，充电结束后返回第一步；
第三步、对蓄电池组放电，放电时，根据时各蓄电池的实时工作状态，优先给电压较高的蓄电池放电，直至各蓄电池的电压一致，放电结束后返回第一步。
2.一种适用于风光柴互补发电系统的蓄电池组管理装置，其特征在于，包括电池合路模块(C)、监控模块(A)及充放电模块(B)，其中：
电池合路模块(C)包括多个蓄电池，每个蓄电池均包括一路充电通道和一路放电通道，充电通道及放电通道与充放电模块(B)的输出端相连，用于接收充放电模块(B)输出的控制信号并对相应的蓄电池执行充电动作及放电动作；
监控模块(A)包括ADC模数转换器(A-1)、比较器一(A-2)和比较器二(A-3)，其中，ADC模数转换器(A-1)用于采集电池合路模块(C)中各蓄电池的电压信号和充放电电流信号；比较器一(A-2)用于将ADC模数转换器(A-1)采集到的各蓄电池的电压信号和电流信号与预先设定的各蓄电池的标准参数进行比较处理，得到各蓄电池的工作状态；比较器二(A-3)用于将风光柴互补发电系统输出的电能与负载的需求相比较；监控模块(A)根据比较器一(A-2)及比较器二(A-3)得到的结果得出电池合路模块(C)中各蓄电池的充放电指令；
充放电模块(B)，用于接收监控模块(A)给出的充放电指令，将充放电指令进行分析处理后输出驱动信号给电池合路模块(C)，以控制各蓄电池的充电与放电。
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