一種應(yīng)用于光伏領(lǐng)域的智能化蓄能管理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利涉及新能源技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及光伏發(fā)電領(lǐng)域中儲能蓄電池的蓄能控制管理技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]儲能蓄電池在各種交直流電源系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛，尤其在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，儲能電池不僅可以存儲多余能量用來提供短時備用供電，還可以平抑功率波動和改善電能質(zhì)量，但是在光伏發(fā)電系統(tǒng)中儲能電池充放電次數(shù)頻繁，且能量來源端具有很大的波動性、隨機(jī)性以及有限性，難以持續(xù)滿足儲能電池標(biāo)準(zhǔn)的充電規(guī)律要求，光照的季節(jié)性變化和連續(xù)陰雨天易造成儲能電池的深度放電，且放過電后也難以在短期內(nèi)再次充滿，從而使電池長期處于低荷電狀態(tài)?？梢姡夥l(fā)電系統(tǒng)很少能高效快速地為儲能電池充滿電，電池往往會長期處于饋電狀態(tài)，因此，儲能電池的不恰當(dāng)管理會大大縮短電池的使用壽命，而致使儲能電池成為光伏發(fā)電系統(tǒng)中最易損壞的部件。
[0003]目前有研宄者提出了一種蓄電池串并聯(lián)的充電控制方法，通過檢測太陽能電池板輸出電壓值，調(diào)整蓄電池串聯(lián)的數(shù)量以匹配充電電壓值，這種方法在理論上和實際應(yīng)用中存在很大的技術(shù)缺陷和隱患，原因分析如下:蓄電池的三個主要參數(shù)端電壓Utl、電池自身電動勢E和其內(nèi)阻r存在互相影響和制約的關(guān)系，不同端電壓的蓄電池內(nèi)阻不同，充放電時電動勢的變化也不同，在上述充電方法中，當(dāng)蓄電池組串聯(lián)充電時隨機(jī)加入或減少電池，勢必?zé)o法保證新加入的電池和原有電池組的電池端電壓是相同的，而此時單體電池的內(nèi)阻值是不相同的，充電瞬間電動勢也會明顯不一致，根本無法保證電池組充電的均衡性，且長此輪循下去，反而加速了電池內(nèi)阻值的差異化程度，結(jié)果會導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)所有的電池單體間參數(shù)差異變大，相當(dāng)于將新舊電池混合使用，更加惡化了電池的使用性能和嚴(yán)重縮短電池的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決蓄電池合理充電管理，高效蓄能的技術(shù)問題，本實用新型提出了一種應(yīng)用于光伏領(lǐng)域的智能化蓄能管理系統(tǒng)，不僅能夠在能量波動性較大的能源系統(tǒng)中，最大化的利用能源保證蓄電池的有效充電，而且保證蓄電池充電的均衡性，更好的維護(hù)蓄電池內(nèi)阻等參數(shù)的匹配和一致性，提高蓄電池的使用性能，延長蓄電池的使用壽命。
[0005]本專利所述的一種應(yīng)用于光伏領(lǐng)域的智能化蓄能管理系統(tǒng)，其基本組成結(jié)構(gòu)是:由直流匯流母線Μ、η組標(biāo)稱電壓值完全相同的串聯(lián)電池組(El-En)、智能控制器C、檢測裝置VO-Vru調(diào)壓裝置、轉(zhuǎn)換開關(guān)Ktl及智能充電開關(guān)Kl-Kn構(gòu)成，其智能充電開關(guān)由防反二極管D和智能開關(guān)S組成，調(diào)壓裝置通過轉(zhuǎn)換開關(guān)Ktl并聯(lián)接在匯流母線M正極的輸入側(cè)，M通過智能充電開關(guān)Kl-Kn與串聯(lián)蓄電池組連接，各蓄電池組是否投入在線充電由直流匯流母線的能量信息決定，通過C對Kl-Kn的控制來實現(xiàn)。
[0006]實施本專利有益的效果是，能夠科學(xué)化、智能化管理儲能電池的充電蓄能，保證每個充電支路均衡充電，并可以最大化的利用能量，提高充電效率，有效維護(hù)了儲能電池的使用性能，提高電池的使用壽命。
【附圖說明】
[0007]圖1本專利一種應(yīng)用于光伏領(lǐng)域的智能化蓄能管理系統(tǒng)實施例結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0008]如圖1所示，儲能電池組El-En是η組標(biāo)稱電壓值完全相同的串聯(lián)電池組，其正極分別連接智能充電開關(guān)Kl-Kn的正極出端，負(fù)極接Kl-Kn的負(fù)極出端，直流匯流母線M正極連接智能充電開關(guān)Kl-Kn的正極入端，負(fù)極連接智能充電開關(guān)Kl-Kn的負(fù)極入端，智能充電開關(guān)由由防反二極管D和智能開關(guān)S組成，直流母線輸入側(cè)正極串聯(lián)接入轉(zhuǎn)換開關(guān)Ktl, K。的觸點2端連接調(diào)壓裝置輸入端，調(diào)壓裝置輸出端與觸點I共點，并入直流母線的正極，智能控制器C信號線接檢測儀表W、V1、V2......Vn,其控制線接智能充電開關(guān)Κ1、Κ2...Kn和轉(zhuǎn)換開關(guān)I。
[0009]直流母線能量來源于太陽能系統(tǒng)，智能控制器C實時監(jiān)測直流母線M能量信息，根據(jù)能量信息的變化調(diào)控在線充電的電池組支路數(shù)，能量充足時，增加在線充電的支路數(shù)量，最大化吸收和利用能量，而能量減弱時，減少在線充電的支路數(shù)量，避免因能量不足而導(dǎo)致無效充電，通過控制智能充電開關(guān)Kl-Kn來完成在線充電支路的投入和退出。當(dāng)能量嚴(yán)重不足甚至連最少支路的充電能量都無法滿足時，將轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至觸點2，啟動調(diào)壓裝置，將無效能量轉(zhuǎn)換成合格有效的能量進(jìn)行充電，提高了能量利用率。
[0010]在本專利的智能化蓄能管理系統(tǒng)中，是以一組標(biāo)稱電壓值完全相同且固定不變的串聯(lián)電池組為一個整體作為一個充電支路，無論是投入在線充電還是退出充電也都是以充電支路為單位進(jìn)行的，所以同一個充電支路中的所有電池任何時刻都是完全處在相同的狀態(tài)中，保證了同一支路中的所有電池充電的均衡性，又因為支路與支路間是互相獨立進(jìn)行充電互不影響，故也不存在單體電池參數(shù)差異性問題。
[0011]所述智能控制器C，可以是各種形式的計算機(jī)、工控機(jī)、單片機(jī)、智能儀表或各類可編程控制器，其信號線接檢測儀表V0、V1、V2......Vn,其控制線接智能充電開關(guān)Κ1、
Κ2...Kn和轉(zhuǎn)換開關(guān)K。。
[0012]所述智能充電開關(guān)Κ1、Κ2...Κη，是由防反二極管D和智能開關(guān)S組成，智能開關(guān)S可以是機(jī)械觸點開關(guān)也可以是電力電子無觸點類開關(guān)(如MOSFET、IGBT, SCR、GTR、GTO等)，D和S的連接順序不必固定，只要保證D的正極為充電輸入端而負(fù)極為輸出端即可。
[0013]所述轉(zhuǎn)換開關(guān)Ktl，可以是機(jī)械轉(zhuǎn)換開關(guān)，也可以是可控型電力電子開關(guān)(如MOSFET、IGBT、SCR 等)。
[0014]所述調(diào)壓裝置，可以是各類電源功率或電壓變換裝置。
[0015]所述儲能電池，可以是電化學(xué)類儲能電池(如鉛酸蓄電池、磷酸鐵鋰電池、鋰電池、鎳氫電池、鈉硫電池等)。
[0016]本實用新型提出的一種應(yīng)用于光伏領(lǐng)域的智能化蓄能管理系統(tǒng)可以推廣應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域及波動性能源發(fā)電系統(tǒng)中，不僅可以減小能量端的容量配置，且完全能夠科學(xué)合理的對蓄電池進(jìn)行智能化管理，提高系統(tǒng)的充電效率，延長蓄電池的使用壽命。
[0017]本實用新型是通過實例進(jìn)行描述的，本領(lǐng)域技術(shù)人員知悉，在不脫離本專利的精神和范圍的情況下，可以對本實用新型所述特征和實例進(jìn)行改變或等效替換。因此，本實用新型不受此處公開的具體實施例的限制，只要是參考本實用新型所述特征和實例進(jìn)行改變或等效替換的實施例都屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種應(yīng)用于光伏領(lǐng)域的智能化蓄能管理系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)特征是:由直流匯流母線Μ、η組標(biāo)稱電壓值完全相同的串聯(lián)電池組(El-En)、智能控制器C、檢測裝置VO-Vn、調(diào)壓裝置、轉(zhuǎn)換開關(guān)KO及智能充電開關(guān)Kl-Kn構(gòu)成，其智能充電開關(guān)由防反二極管D和智能開關(guān)S組成，M通過智能充電開關(guān)與串聯(lián)蓄電池組連接，各蓄電池組是否投入在線充電由直流匯流母線的能量信息決定，通過C對Kl-Kn的控制來實現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于光伏領(lǐng)域的智能化蓄能管理系統(tǒng)，其特征是:標(biāo)稱電壓值完全相同的η組串聯(lián)蓄電池組(El、Ε2…En)，每個串聯(lián)組的正極接對應(yīng)Kl (Kn)的正極出端，負(fù)極接對應(yīng)的Kl (Kn)的負(fù)極出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于光伏領(lǐng)域的智能化蓄能管理系統(tǒng)，其特征是:匯流母線Μ,其直流能源來自于太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其正極M+和負(fù)極M-分別連接智能充電開關(guān)Κ1、Κ2…Kn正極和負(fù)極的入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于光伏領(lǐng)域的智能化蓄能管理系統(tǒng)，其特征是:智能充電開關(guān)Kl、Κ2…Κη，其均由防反二極管D和智能開關(guān)S組成，智能開關(guān)S可以是機(jī)械觸點開關(guān)也可以是電力電子無觸點類開關(guān)(如MOSFET、IGBT、SCR、GTR、GTO)，D和S的連接順序不必固定，只要保證D的正極為充電輸入端而負(fù)極為輸出端即可。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于光伏領(lǐng)域的智能化蓄能管理系統(tǒng)，其特征是:智能控制器C，可以是各種形式的計算機(jī)、工控機(jī)、單片機(jī)、智能儀表或各類可編程控制器，其信號線接檢測儀表V0、V1、V2……Vn，其控制線接智能充電開關(guān)K1、K2…Kn和轉(zhuǎn)換開關(guān)Κ0。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于光伏領(lǐng)域的智能化蓄能管理系統(tǒng)，其特征是:檢測裝置V0、V1、V2…Vn，可以是功率檢測或轉(zhuǎn)換、智能電壓檢測或轉(zhuǎn)換等智能儀表或模塊，其信號線連接智能控制器C。
【專利摘要】本實用新型提供一種應(yīng)用于光伏領(lǐng)域的智能化蓄能管理系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)特征是：由直流匯流母線M、n組標(biāo)稱電壓值完全相同的串聯(lián)電池組E1-En、調(diào)壓裝置、智能控制器C、檢測裝置V0-Vn及智能充電開關(guān)K1-Kn構(gòu)成，其智能充電開關(guān)由防反二極管D和智能開關(guān)S組成。每個支路是否投入在線充電由C根據(jù)M的能量信息通過K控制，既可以避免M的能量過剩造成在線電池組充電過流或浮充電壓過高，也可以避免M的能量不足且在線蓄電池組偏多而導(dǎo)致充電無效。在直流匯流母線能量波動性較大的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，可以在避免蓄電池過充電和能量浪費的基礎(chǔ)上，保證充電的均衡性，提高蓄電池組的使用壽命。
【IPC分類】H01M10-42, H02J7-00, H02S10-20
【公開號】CN204516867
【申請?zhí)枴緾N201520241888
【發(fā)明人】劉娜, 孫毅彪, 吳成東
【申請人】劉娜
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月16日