一种光储能量管理实验系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种光储能量管理实验系统，光伏模拟电源模拟在实际的天气、温度下光伏电池的出力波动，单向DC/DC变流器接在光伏模拟电源与逆变器之间，单向DC/DC变流器为升压电路，将光伏输出电压升至并网、离网逆变器输入侧允许范围，双向DC/DC变流器一侧与单向DC/DC变流器输出母线并联，另一侧与储能单元连接，两个变流器通过切换开关分别连接并网逆变器和离网逆变器，并网逆变器接市电，离网逆变器接负载，控制系统采集光伏模拟电源、负载、储能电池的实时数据，处理数据后输出控制信号控制各变流器工作。控制并网、离网切换运行，实现对光伏及储能系统的能量合理化管理。提高系统的快速响应性能，延长储能装置寿命。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种光伏储能系统，特别涉及一种基于NI LabVIEW数据采集的光储能量管理实验系统。
技术介绍
目前，光伏发电装机容量不断增加，其输出功率波动对电网电能质量与稳定运行的影响越来越受到关注。由于光伏发电输出功率受光照强度和环境温度等因素的影响变化很大，并且光伏出力不能储存，因此当光伏发电系统处于离网运行时需要加入储能设备对电能进行储存和调节。光储能量管理系统通常采用传感器对光伏电池和储能电池的运行参数进行检测，并结合软件控制系统运行状态；采用中央控制器，对光储系统的各种运行状态进行统一管理。然而，现有光储能量管理系统中储能装置的监控和维护设备的响应速度和精度不能满足实际要求。因此，改进储能装置的监控与维护设备，制定优化的系统工作模式，对提高能量管理系统的可靠运行以及快速响应有着重要的现实意义。
技术实现思路
本技术是针对现有储能装置的监控和维护设备响应速度和精度不能满足要求的问题，提出了一种光储能量管理实验系统，采集运行数据，控制并网、离网切换运行，实现对光伏及储能系统的能量合理化管理。本技术的技术方案为:一种光储能量管理实验系统，包括光伏模拟电源、单向DC/DC变流器、双向DC/DC变流器、并网逆变器和离网逆变器、储能单元、控制系统，光伏模拟电源模拟在实际的天气、温度下光伏电池的出力波动，单向DC/DC变流器接在光伏模拟电源与逆变器之间，单向DC/DC变流器为升压电路，将光伏输出电压升至并网、离网逆变器输入侧允许范围，双向DC/DC变流器一侧与单向DC/DC变流器输出母线并联，另一侧与储能单元连接，两个变流器通过切换开关分别连接并网逆变器和离网逆变器，并网逆变器接市电，离网逆变器接负载，控制系统采集光伏模拟电源、负载、储能电池的实时数据，处理数据后输出控制信号控制各个变流器工作。所述储能单元选用串联的锂电池。所述控制系统内选用DAQ数据采集板卡采集数据，通过PC1-6251数据总线，对光伏模拟电源、负载、储能电池进行在线监测。本技术的有益效果在于:本技术光储能量管理实验系统，通过分析NIPCI双向I/O接口板卡采集到的数据，对光伏发电系统的离网运行以及储能单元的充放电进行控制，对系统能量进行优化管理，提高系统整体工作效率以及安全性。同时，通过应用高精度NI控制器以及LabVIEW的数据流，提高系统的快速响应性能，延长储能装置寿命。【附图说明】图1为本技术光储能量管理实验系统结构示意图；图2为本技术系统控制及通信结构示意图。【具体实施方式】如图1所示光储能量管理实验系统结构示意图，其中光伏模拟电源模拟在实际的天气、温度下光伏电池的出力波动；系统储能单元为储能电池，选用锂电池，能够减小储能装置体积并提高系统效率；单向DC/DC变流器接在光伏模拟电源与逆变器之间，单向DC/DC变流器为升压电路，将光伏输出电压升至并网、离网逆变器输入侧允许范围，同时对光伏输出波动具有一定平滑性，单向DC/DC输出侧可由断路器选择性接入并网、离网逆变器，实现系统并网、离网运行；双向DC/DC变流器可对直流母线侧和锂电池侧的能量双向流动进行控制，双向DC/DC变流器一侧与单向DC/DC变流器输出母线并联，另一侧与串联的锂电池组连接。两个变流器通过切换开关分别连接并网逆变器和离网逆变器，并网逆变器接市电，离网逆变器接负载。系统通过切换各个变流器的工作模式，实现系统在多个状态下运行。控制系统采集光伏模拟电源、负载、储能电池的实时数据，处理数据后输出控制信号控制各个变流器工作。所述的光伏模拟电源输出电压为DC 40~48V ;锂电池组额定电压为DC 51.2V，总过充电压为DC 60.8V，总过放电压为DC 16.5V。所述的单向DC/DC变流器输入电压为DC 40~48V，输出电压为DC 280-300V ;双向DC/DC的Boost模式输出电压为DC 285-300V, Buck模式输出电压为DC 45-50V ;离网逆变器输入电压为DC 300±10V，输出电压为AC 210~230V，额定功率为2kW;并网逆变器输入电压为DC 300±10V，输出电压为AC 220±5V，额定功率为2kW。所述的负载为电阻器负载，额定功率为600W，额定电压为DC 300Vo如图2所示系统控制及通信结构示意图，能量管理系统通过NI DAQ数据采集卡和PC1-6251数据总线，对实验平台中光伏模拟电源出力、负荷功率、储能电池端电压等参量进行在线监测，同时由LabVIEW程序控制系统的工作模式切换，实现系统的高效能量管理。本实例提供的DAQ数据采集板卡可实现光伏储能系统的动态实时数据采集任务。通过调用、配置底层DAQmx，实现对光储能量管理实验系统中的光伏出力、直流母线电压、储能电池端电压等参量的监测。所述的DAQ数据采集板卡为NI公司Μ系列板卡，以16位PC1-6251为总线，具有16路单端模拟量输入通道，采样率为1.25MS/s，以及24路双向数字I/O通道，最大时钟速率达10MHz，可输出多通道数字量，实现对各变流器接口开关状态的电气控制。LabVIEW PC控制程序实现人机交互界面，其中数据采集卡可实现输出数字量及对夕卜部模拟量的采集，LabVIEW控制程序可实现对外部模拟信号的处理及分析，产生相应的数字量信号，用于对外部各节点的低压继电器进行通断控制，而继电器用于对高压断路器进行电气隔离，从而实现控制光伏储能系统运行在各工作状态。【主权项】1.一种光储能量管理实验系统，其特征在于，包括光伏模拟电源、单向DC/DC变流器、双向DC/DC变流器、并网逆变器和离网逆变器、储能单元、控制系统，光伏模拟电源模拟在实际的天气、温度下光伏电池的出力波动，单向DC/DC变流器接在光伏模拟电源与逆变器之间，单向DC/DC变流器为升压电路，将光伏输出电压升至并网、离网逆变器输入侧允许范围，双向DC/DC变流器一侧与单向DC/DC变流器输出母线并联，另一侧与储能单元连接，两个变流器通过切换开关分别连接并网逆变器和离网逆变器，并网逆变器接市电，离网逆变器接负载，控制系统采集光伏模拟电源、负载、储能电池的实时数据，处理数据后输出控制信号控制各个变流器工作。2.根据权利要求1所述光储能量管理实验系统，其特征在于，所述储能单元选用串联的锂电池。3.根据权利要求1所述光储能量管理实验系统，其特征在于，所述控制系统内选用DAQ数据采集板卡采集数据，通过PC1-6251数据总线，对光伏模拟电源、负载、储能电池进行在线监测。【专利摘要】本技术涉及一种光储能量管理实验系统，光伏模拟电源模拟在实际的天气、温度下光伏电池的出力波动，单向DC/DC变流器接在光伏模拟电源与逆变器之间，单向DC/DC变流器为升压电路，将光伏输出电压升至并网、离网逆变器输入侧允许范围，双向DC/DC变流器一侧与单向DC/DC变流器输出母线并联，另一侧与储能单元连接，两个变流器通过切换开关分别连接并网逆变器和离网逆变器，并网逆变器接市电，离网逆变器接负载，控制系统采集光伏模拟电源、负载、储能电池的实时数据，处理数据后输出控制信号控制各变流器工作。控制并网、离网切换运行，实现对光伏及储能系统的能量合理化管理。提高系统的快速响应性能，延长储能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光储能量管理实验系统，其特征在于，包括光伏模拟电源、单向DC/DC变流器、双向DC/DC变流器、并网逆变器和离网逆变器、储能单元、控制系统，光伏模拟电源模拟在实际的天气、温度下光伏电池的出力波动，单向DC/DC变流器接在光伏模拟电源与逆变器之间，单向DC/DC变流器为升压电路，将光伏输出电压升至并网、离网逆变器输入侧允许范围，双向DC/DC变流器一侧与单向DC/DC变流器输出母线并联，另一侧与储能单元连接，两个变流器通过切换开关分别连接并网逆变器和离网逆变器，并网逆变器接市电，离网逆变器接负载，控制系统采集光伏模拟电源、负载、储能电池的实时数据，处理数据后输出控制信号控制各个变流器工作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王育飞，薛花，赵东，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：新型
国别省市：上海;31