[发明专利]一种光伏并网发电的超级电容器和蓄电池混合储能能量管理电路

说明书

技术领域

本发明涉及新能源控制与应用技术领域，特别涉及一种光伏并网发电的超级电容器和蓄电池混合储能能量管理电路。

背景技术

在光伏并网发电系统中，光伏阵列由于日照强度、环境温度等自然条件的变化而不能持续、稳定地输出电能，导致光伏发电系统存在稳定性问题，难以很好地跟踪负荷的变化。因而，在系统中配置一定容量的储能装置对光伏并网发电系统具有重要意义，储能装置能起到稳定光伏发电系统输出功率的作用，使得系统在发电功率或负荷功率波动较大时，仍然能够保持较好的稳定性，增加系统在信号扰动时的稳定性能。

现有技术中，通常使用蓄电池作为储能装置，当发电系统出现大信号扰动时，通过由蓄电池放电和对蓄电池充电来释放或者吸收短时峰值功率，从而确保系统的输出功率稳定。因此，配置适当容量蓄电池作为储能装置的光伏并网发电系统可以提高输出功率的稳定性，还能增加系统的可调度性，可以在特定的时间提供所需的电能，而不必考虑此时光伏阵列的发电功率，同时也是解决诸如电压脉冲、跌落、涌流和瞬时供电中断等动态电能质量问题的有效途径之一。

然而，由于蓄电池储能是通过化学反应实现，其老化速度与充放电敏感度，使用寿命与充放电次数有直接关系，而在光伏并网发电系统中，光伏阵列的输出功率会随日照强度、环境温度等自然条件而频繁变化，蓄电池会进行频繁的充放电，从而导致光伏并网发电系统中蓄电池存在老化速度快、寿命短和系统维护成本高等缺点。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种光伏并网发电的超级电容器和蓄电池混合储能能量管理电路，该光伏并网发电的超级电容器和蓄电池混合储能能量管理电路，通过同时使用蓄电池和超级电容器作为光伏并网发电系统的储能装置，通过对蓄电池和超级电容器有效的能量管理，从而大幅度减少蓄电池的充放电次数，延长蓄电池的使用寿命。

为此给出一种光伏并网发电的超级电容器和蓄电池混合储能能量管理电路，包括光伏阵列、蓄电池和并网逆变器，光伏阵列通过直流母线与并网逆变器连接，蓄电池接于直流母线的正、负极之间，在蓄电池与直流母线之间接有第一检测控制电路；有超级电容器通过第二检测控制电路接在直流母线的正、负极之间；

第一检测控制电路用于当检测到直流母线电压                                                相对于期望值的波动大于预设值时，启用蓄电池进行充放电以维持直流母线的电压稳定在期望值；第一检测控制电路用于当检测到直流母线电压相对于期望值的波动小于预设值时，不接通蓄电池和直流母线；

超级电容器由第二检测控制电路控制用于维持直流母线的电压稳定在期望值。

在直流母线的正、负极之间接有滤波电容。 

蓄电池为铅酸电池或者镍镉电池或者锂电池。

当时，第一检测控制电路的输出电流为，第二检测控制电路输出电流为；

当时第一检测控制电路输出电流为，第二检测控制电路输出电流为：

当时，第一检测控制电路的电流为，第二检测控制电路电流为；

当时，第一检测控制电路电流为，第二检测控制电路电流为；

其中，为第一检测控制电路的控制斜率，为第二检测控制电路的控制斜率，、为预设值。

本发明的一种光伏并网发电的超级电容器和蓄电池混合储能能量管理电路的有益效果是，通过同时使用蓄电池和超级电容器作为光伏并网发电系统的储能装置，利用蓄电池储容量大、成本低和超级电容器功率密度高、寿命长的特点，对蓄电池和超级电容器进行有效的能量管理，使超级电容器用于持续维持直流母线电压稳定在期望值，而只在直流母线电压相对于期望值的波动大于预设值时，才启用蓄电池进行充放电以维持直流母线的电压稳定在期望值，直流母线电压相对于期望值的波动小于预设值时不需接通蓄电池和直流母线，从而大幅度减少蓄电池的充放电次数，延长蓄电池的使用寿命。 

 

附图说明

图1是一种光伏并网发电的超级电容器和蓄电池混合储能能量管理电路的电路示意图。

图2是蓄电池和超级电容器能量管理控制曲线。

图3是期望值和预设值的生成示意图。

具体实施方式