CN113991820A - 一种控制方法及储能供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种控制方法及储能供电系统。其中，该方法应用于储能供电系统，所述储能供电系统包括储能电池、DC/DC模块、电源模块、光伏发电装置和负载，所述储能供电系统还包括控制模块，设置在所述光伏发电装置和所述储能电池之间，该方法包括：在控制所述储能电池向负载供电之后，获取储能电池的供电电压；根据所述储能电池的供电电压控制所述光伏发电装置是否为所述储能电池充电。通过本发明，能够在未连接电网状态下，实现储能电池过放后的自行恢复，提高储能供电系统的稳定性。

Description

一种控制方法及储能供电系统

技术领域

本发明涉及电子电力技术领域，具体而言，涉及一种控制方法及储能供电系统。

背景技术

目前大多数的光-储一体的储能供电系统中，绝大部分都离不开电网这个最后的能源保障，如果不连接电网或者电网断电，储能电池一般都会过放，且过放后无法自行恢复正常，也就是说，目前的储能供电系统中，如果不连接电网或者电网断电，将无法保证系统的稳定可靠运行，这里的可靠运行包括两个方面，一个方面是储能电池有电时，能够稳定给负载供电，另一方面是即使储能电池过放，无需人工操作，可以实现自动恢复。而在实际应用中，存在某些特殊的应用场景，没有连接电网，只能依靠光伏发电装置这种唯一的能量供给，比如新疆西藏某些无市电景区的售票处，或者应急救灾等情况，在上述没有连接电网的情况下，储能电池会过放，并且过放后无法自行恢复正常，必须依靠人工进行恢复，这样带来人工成本提高且操作复杂的问题。

针对现有技术中储能供电系统未连接电网状态下，储能电池过放后无法自行恢复正常的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例中提供一种控制方法及储能供电系统，以解决现有技术中储能供电系统未连接电网状态下，储能电池过放后无法自行恢复正常的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种控制方法，应用于储能供电系统，所述储能供电系统包括储能电池、DC/DC模块、电源模块、光伏发电装置和负载，所述储能供电系统还包括控制模块，设置在所述光伏发电装置和所述储能电池之间，该控制方法包括：

在控制所述储能电池向负载供电之后，获取储能电池的供电电压；

根据所述储能电池的供电电压控制所述光伏发电装置是否为所述储能电池充电。

进一步地，根据所述储能电池的供电电压控制所述光伏发电装置是否为所述储能电池充电，包括：

判断所述储能电池的供电电压是否低于第一预设阈值；

如果是，则控制所述储能电池停止向负载供电，同时控制所述光伏发电装置为所述储能电池充电。

进一步地，控制所述光伏发电装置为所述储能电池充电后，所述方法还包括：

判断所述储能电池的供电电压是否高于第二预设阈值；

如果是，则控制所述光伏发电装置停止为所述储能电池充电；

其中，所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值。

进一步地，在控制所述储能电池向负载供电之前，所述方法还包括：

判断所述储能供电系统中的负载的负荷功率是否大于所述光伏发电装置的发电功率；

如果是，则控制所述光伏发电装置以最大功率发电，为所述负载提供其所需的部分电能；同时控制所述储能电池向负载供电，补充不足的部分电能。

进一步地，判断所述储能供电系统中的负载的负荷功率是否大于所述光伏发电装置的发电功率后，所述方法还包括：

如果所述储能供电系统中的负载的负荷功率不大于所述光伏发电装置的发电功率，则判断所述储能供电系统中的负载的负荷功率是否小于所述光伏发电装置的发电功率；

如果是，则控制所述光伏发电装置以最大功率发电，为所述负载提供其所需的全部电能，同时控制所述光伏发电装置为所述储能电池充电，消耗剩余电能；

如果否，则控制所述光伏发电装置以最大功率发电，为所述负载提供其所需的全部电能，同时控制所述储能电池既不充电也不放电。

进一步地，控制所述储能电池向负载供电，包括：

控制所述储能电池与所述电源模块接通，进而控制所述DC/DC模块启动，进而控制所述储能电池通过所述DC/DC模块向负载供电。

本发明还提供一种储能供电系统，包括储能电池、DC/DC模块、电源模块、光伏发电装置和负载，还包括：

控制模块，用于根据所述储能电池的供电电压控制所述光伏发电装置是否为所述储能电池充电。

进一步地，所述控制模块包括：

采样单元，用于采集储能电池的供电电压；

开关电源，用于根据所述供电电压控制数字信号输出单元输出的信号；

所述数字信号输出单元，用于通过输出数字信号，控制光伏发电装置与所述储能电池之间的开关的开闭状态。

进一步地，所述储能供电系统还包括：

寻优模块，连接所述光伏发电装置，用于控制所述光伏发电装置以最大功率发电。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述控制方法。

应用本发明的技术方案，在控制储能电池向负载供电之后，根据储能电池的供电电压控制光伏发电装置是否为储能电池充电，能够准确判断储能电池是否过放，在判定储能电池过放后，控制光伏发电装置为储能电池充电，能够在未连接电网状态下，实现储能电池过放后的自行恢复，提高储能供电系统的稳定性。

附图说明

图1为根据本发明实施例的储能供电系统的结构图；

图2为根据本发明实施例的控制方法的流程图；

图3为根据本发明实施例的控制模块的结构图。

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，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二等来描述预设阈值，但这些预设阈值不应限于这些术语。这些术语仅用来将不同预设阈值区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一预设阈值也可以被称为第二预设阈值，类似地，第二预设阈值也可以被称为第一预设阈值。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。

下面结合附图详细说明本发明的可选实施例。

实施例1

本实施例提供一种控制方法，应用于储能供电系统，图1为根据本发明实施例的储能供电系统的结构图，如图1所示，所述储能供电系统包括储能电池1、DC/DC模块2、电源模块3、光伏发电装置4和负载5，储能电池1依次通过DC/DC模块2、直流母线连接负载5，光伏发电装置4通过第五开关S5和第六开关S6连接接入直流母线，用于向直流母线输出电能，以实现为负载5供电，在上述储能供电系统中，还包括电池管理系统6，电池管理系统6通过控制部件控制储能电池1的充放电，以及储能电池1是否为DC/DC模块2供电。如图1所示，上述储能供电系统还包括：第一开关K1，设置在储能电池1和电源模块3之间，用于控制储能电池1与电源模块3之间的通断。手动开关S，与第一开关K1并联设置，用于手动控制储能电池1为电源模块3供电，在具体实施时，可以通过人工按下手动开关S，使储能电池1为电源模块3供电。上述储能供电系统还包括：第二开关K2和第三开关K3，设置在储能电池1和DC/DC模块2之间，用于控制DC/DC模块2与储能电池1充电之间的通断。

由于DC/DC模块2中存在母线电容(图中未示出)，对负载5供电之前，母线电容需要充电，因此，储能供电系统还包括：充电电路，其中包括串联设置的第四开关K4和第一电阻R1，充电电路设置在储能电池1和DC/DC模块2之间，用于控制储能电池1为DC/DC模块2中的母线电容充电。

上述储能供电系统还包括控制模块7，设置在光伏发电装置4和储能电池1之间的线路上，用于控制光伏发电装置4和储能电池1之间的通断，进而控制光伏发电装置4是否为储能电池1充电，控制模块7具体用于控制光伏发电装置4和储能电池1之间的第七开关S7和第八开关S8的开闭。

为了保证光伏发电装置4以最大功率发电，上述储能供电系统还包括寻优模块8，用于进行功率寻优，保证光伏发电装置4始终以最大功率发电。寻优模块8通过弱电源9从直流母线取电，并以直流母线电压进行功率寻优。

基于上述结构，本实施例提供一种控制方法，图2为根据本发明实施例的控制方法的流程图，如图2所示，该方法包括：

S101，在控制储能电池向负载供电之后，获取储能电池的供电电压。

在具体实施时，可以直接通过控制模块7采集储能电池的供电电压，也可以通过上述电池管理系统6采集储能电池的供电电压，然后通过无线或者有线通讯方式传递至上述控制模块7。

S102，根据储能电池的供电电压控制光伏发电装置是否为储能电池充电。

在储能电池发生过放时，其供电电压相比于正常供电时，会显著降低，因此，可以通过储能电池的供电电压判断是否发生了过放，进而判断是否通过光伏发电装置为储能电池充电。

本实施例的控制方法，在控制储能电池向负载供电之后，根据储能电池的供电电压控制光伏发电装置是否为储能电池充电，能够准确判断储能电池是否过放，在判定储能电池过放后，控制光伏发电装置为储能电池充电，能够在未连接电网状态下，实现储能电池过放后的自行恢复，提高储能供电系统的稳定性。

实施例2

本实施例提供另一种控制方法，为了准确判断储能电池是否过放进而采取相应的应对措施，上述步骤S102，包括：判断储能电池的供电电压是否低于第一预设阈值；如果是，则表明储能电池发生了过放，此时，控制储能电池停止为直流母线供电，同时控制光伏发电装置为储能电池充电，如果否，则表明储能电池未发生过放，此时控制储能电池继续为负载供电。

在光伏发电装置为储能电池充电一段时间后，储能电池的电量会恢复正常，则可以停止充电，待储能供电系统有需求时，控制储能电池放电，因此，控制光伏发电装置为储能电池充电后，上述方法还包括：判断储能电池的供电电压是否高于第二预设阈值；如果是，则表明充电完成，控制光伏发电装置停止为储能电池充电；其中，第二预设阈值大于第一预设阈值。

在储能供电系统中，储能电池根据负载的负荷功率的大小进行能量的消纳和供给，当负载的负荷功率大于光伏发电功率的时候，储能电池补充不足的功率；当负载的负荷功率小于光伏发电功率的时候，储能电池消纳多余的功率；当负荷功率等于光伏功率时，储能电池不充不放，因此，在控制储能电池向负载供电之前，上述方法还包括：判断储能供电系统中的负载的负荷功率是否大于光伏发电装置的发电功率；如果是，则控制光伏发电装置以最大功率发电，为负载提供其所需的部分电能；同时控制储能电池向负载供电，补充不足的部分电能。如果所述储能供电系统中的负载的负荷功率不大于光伏发电装置的发电功率，则判断所述储能供电系统中的负载的负荷功率是否小于光伏发电装置的发电功率；如果是，则控制光伏发电装置以最大功率发电，为负载提供其所需的全部电能，同时控制所述光伏发电装置为所述储能电池充电，消耗剩余电能；如果否，则表明光伏发电功率与负载的负荷功率刚好相等，此时控制光伏发电装置以最大功率发电，为负载提供其所需的全部电能，同时控制储能电池既不充电也不放电。

在上述实施例中，要实现储能电池为负载供电，需要先控制DC/DC模块启动的启动，控制所述储能电池向负载供电，包括：控制储能电池与电源模块接通，进而控制所述DC/DC模块启动，进而控制储能电池通过DC/DC模块向负载供电。在具体实施时，由于储能电池开始并未处于供电状态，因此无法通过电池管理系统控制上述第一开关闭合，此时可以通过人工按下手动开关S，使储能电池为电源模块供电，进而使电池管理系统得电。

下面结合图1详细说明本实施例，本实施例中所述的储能供电系统主要包括三个部分：储能电池1、光伏发电装置4、控制模块7。储能电池1根据负载的负荷功率的大小进行能量的消纳和供给，当负载的负荷功率大于光伏发电功率的时候，储能电池补充不足的功率；当负载的负荷功率小于光伏发电功率的时候，储能电池消纳多余的功率；当负荷功率等于光伏功率时，储能电池不充不放。

控制模块用于在储能电池过放的时恢复并重启系统。其中电池管理系统6和DC/DC模块2从储能电池1，即由图中的电源模块3供给，正回路上设置有手动开关S和第一开关K1，储能电池1电量正常时，通过手动摁下手动开关S，使电池管理系统6得电，然后控制第一开关K1闭合，之后断开手动开关S，储能电池1开始供电。DC/DC模块2将直流母线电压升压至360V或者400V，负载从该直流母线取电。控制模块7包含开关电源、采样单元、数字信号输出单元(图中未示出)，开关电源为隔离开关电源，从光伏发电装置4取电，采样单元用于对储能电池1的供电电压进行采样，开关电源通过隔离光耦输出信号至数字信号输出单元，数字信号输出单元用于控制第七开关K7和第八开关K8的开闭。控制模块还可以包括通讯单元，用于与电池管理系统6通信，获取电池管理系统6检测到的储能电池1的供电电压值，第一开关K1可以分别被电池管理系统6和控制模块7控制，其控制信号的运算可以设置为“或”的逻辑关系，当且仅当有一个为数字信号为“1”时，第一开关K1闭合。

上述储能供电系统的控制流程如下：

S1，储能电池电量正常时，摁下手动开关S，电池管理系统6控制第一开关K1闭合，储能电池1开始供电，直流母线建立电压。

S2，寻优模块8通过弱电源9从直流母线取电，控制第五开关K5和第六开关K6闭合，同时控制寻优模块8开始寻优，以使光伏发电装置4以最大功率发电。

S3，检测储能电池1的供电电压是否低于第一预设阈值，第一预设阈值为储能电池的供电电压的最低保护值，可以由控制模块7直接获得或者，在电池管理系统6工作后，由电池管理系统6检测并发送至控制模块7，如果储能电池1的供电电压过低，则表明储能电池1过放，则控制第七开关K7和第八开关K8闭合，通过光伏发电装置4直接给储能电池1充电。

S4，充到储能电池1的供电电压高于第二预设阈值时，控制第七开关K7和第八开关K8断开，第一开关K1闭合，整个系统自动重启，然后正常工作。

储能电池的供电电压高于第二预设阈值后，控制第七开关K7和第八开关K8断开，同时向第一开关K1发送信号，使第一开关K1的断开与闭合仅由电池管理系统6控制，电池管理系统6输出的控制信号为闭合，则第一开关K1闭合，否则第一开关K1断开，控制模块7不影响整个系统的正常工作。

防止弱电控制系统频繁重启的说明：在储能电池1过放电时，光伏发电装置4只需为控制模块的弱电供电，而控制第七开关K7和第八开关K8闭合需要的功率相对较少，一般如果使用直流接触器的话，两个直流接触器的驱动功率最大15W左右，对光照强度的要求很低，在串联光伏组件开路电压为200V左右的情况下，只需0.1A不到的电流即可保证控制模块7工作，因此不会出现频繁开关机的情况。

实施例3

本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述实施例中的控制方法。

实施例4

本实施例提供一种储能供电系统，如上文提及的图1中所示，该储能供电系统包括储能电池1、DC/DC模块2、电源模块3、光伏发电装置4和负载5，储能电池1依次通过DC/DC模块2、直流母线连接负载5，光伏发电装置4通过第五开关S5和第六开关S6连接接入直流母线，用于向直流母线输出电能，以实现为负载5供电，在上述储能供电系统中，还包括电池管理系统6，电池管理系统6通过控制部件控制储能电池1的充放电，以及储能电池1是否为DC/DC模块2供电。

上述储能供电系统还包括：第一开关K1，设置在储能电池1和电源模块3之间，用于控制储能电池1与电源模块3之间的通断。手动开关S，与第一开关K1并联设置，用于手动控制储能电池1为电源模块3供电，在具体实施时，可以通过人工按下手动开关S，使储能电池1为电源模块3供电。上述储能供电系统还包括：第二开关K2和第三开关K3，设置在储能电池1和DC/DC模块2之间，用于控制DC/DC模块2与储能电池1充电之间的通断。

由于DC/DC模块2中存在母线电容(图中未示出)，对负载5供电之前，母线电容需要充电，因此，储能供电系统还包括：充电电路，其中包括串联设置的第四开关K4和第一电阻R1，充电电路设置在储能电池1和DC/DC模块2之间，用于控制储能电池1为DC/DC模块2中的母线电容充电。

上述储能供电系统还包括控制模块7，设置在光伏发电装置4和储能电池1之间的线路上，用于控制光伏发电装置4和储能电池1之间的通断，进而控制光伏发电装置4是否为储能电池1充电，控制模块7具体用于控制光伏发电装置4和储能电池1之间的第七开关S7和第八开关S8的开闭。

本实施例的储能供电系统，包括控制模块，控制模块在控制储能电池向负载供电之后，根据储能电池的供电电压控制光伏发电装置是否为储能电池充电，能够准确判断储能电池是否过放，在判定储能电池过放后，控制光伏发电装置为储能电池充电，能够在未连接电网状态下，实现储能电池过放后的自行恢复，提高储能供电系统的稳定性。

为了保证光伏发电装置以最大功率发电，上述储能供电系统还包括寻优模块8，用于进行功率寻优，保证光伏发电装置始终以最大功率发电。寻优模块8通过弱电源9从直流母线取电，并以直流母线电压进行功率寻优。

为了实现电流单向导通，如图1所示，所述光伏发电装置4与储能电池1之间还设置有二极管D，用于控制电流只能由直流母线流向储能电池1。

实施例5

本实施例提供另一种储能供电系统，图3为根据本发明实施例的控制模块的结构图，如图3所示，所述控制模块包括：采样单元701，用于采集储能电池的供电电压；开关电源702，用于根据所述供电电压控制数字信号输出单元703输出的信号；所述数字信号输出单元703，用于通过输出数字信号，控制光伏发电装置4与储能电池1之间的开关的开闭状态。

以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种控制方法，应用于储能供电系统，所述储能供电系统包括储能电池、DC/DC模块、电源模块、光伏发电装置和负载，其特征在于，所述储能供电系统还包括控制模块，设置在所述光伏发电装置和所述储能电池之间，所述方法包括：

在控制所述储能电池向负载供电之后，获取储能电池的供电电压；

根据所述储能电池的供电电压控制所述光伏发电装置是否为所述储能电池充电。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述储能电池的供电电压控制所述光伏发电装置是否为所述储能电池充电，包括：

判断所述储能电池的供电电压是否低于第一预设阈值；

如果是，则控制所述储能电池停止向负载供电，同时控制所述光伏发电装置为所述储能电池充电。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，控制所述光伏发电装置为所述储能电池充电后，所述方法还包括：

判断所述储能电池的供电电压是否高于第二预设阈值；

如果是，则控制所述光伏发电装置停止为所述储能电池充电；

其中，所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在控制所述储能电池向负载供电之前，所述方法还包括：

判断所述储能供电系统中的负载的负荷功率是否大于所述光伏发电装置的发电功率；

如果是，则控制所述光伏发电装置以最大功率发电，为所述负载提供其所需的部分电能；同时控制所述储能电池向负载供电，补充不足的部分电能。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，判断所述储能供电系统中的负载的负荷功率是否大于所述光伏发电装置的发电功率后，所述方法还包括：

如果所述储能供电系统中的负载的负荷功率不大于所述光伏发电装置的发电功率，则判断所述储能供电系统中的负载的负荷功率是否小于所述光伏发电装置的发电功率；

如果是，则控制所述光伏发电装置以最大功率发电，为所述负载提供其所需的全部电能，同时控制所述光伏发电装置为所述储能电池充电，消耗剩余电能；

如果否，则控制所述光伏发电装置以最大功率发电，为所述负载提供其所需的全部电能，同时控制所述储能电池既不充电也不放电。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述储能电池向负载供电，包括：

控制所述储能电池与所述电源模块接通，进而控制所述DC/DC模块启动，进而控制所述储能电池通过所述DC/DC模块向负载供电。

7.一种储能供电系统，包括储能电池、DC/DC模块、电源模块、光伏发电装置和负载，其特征在于，还包括：

控制模块，用于根据所述储能电池的供电电压控制所述光伏发电装置是否为所述储能电池充电。

8.根据权利要求7所述的储能供电系统，其特征在于，所述控制模块包括：

采样单元，用于采集储能电池的供电电压；

开关电源，用于根据所述供电电压控制数字信号输出单元输出的信号；

所述数字信号输出单元，用于通过输出数字信号，控制光伏发电装置与所述储能电池之间的开关的开闭状态。

9.根据权利要求7所述的储能供电系统，其特征在于，所述储能供电系统还包括：

寻优模块，连接所述光伏发电装置，用于控制所述光伏发电装置以最大功率发电。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的方法。

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