一种带储能控制设备的光伏系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种带储能控制设备的光伏系统及其控制方法，该光伏系统包括光伏组件、蓄电池组、放电负载和储能控制设备；所述储能控制设备包括测控装置、光伏输入端、电源输出接口、光伏采集装置和放电控制器；测控装置连接光伏输入端与电源输出接口；光伏采集装置连接光伏输入端和测控装置；电源输出接口由若干电控逻辑开关组成，其连接蓄电池组两端及其串联抽头端；所述的蓄电池组包括至少两个电池模块且串联接口有外接端；所述储能控制设备在设定控制逻辑下实时变换其电源输出接口的组合状态实现对蓄电池智能充电。本发明专利技术可延长光伏系统的蓄电池寿命，增加系统的储电、发电量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光伏发电系统设计领域，特别涉及一种带储能控制设备的光伏系统及其控制方法。
技术介绍
光伏应用是新能源发展的热点，光伏组件又惯称太阳能电池，是利用半导体界面的光生伏特效应将光能直接转变为电能的一种技术；狭义光伏发电系统多指光伏组件、控制器和逆变器三部分，不涉及蓄电池和机械部件。光伏发电系统分为独立光伏发电系统、并网光伏发电系统及分布式光伏发电系统，其中独立光伏发电亦称离网光伏发电，主要由光伏组件(惯称太阳能电池堆)、控制器、蓄电池(本说明书又简称为电池)组成，若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器；光伏发电系统按运行方式可分为独立运行逆变器和并网逆变器。行业预期在今后十几年，市场将由独立发电系统转向并网发电系统，其中又分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统；行业公认，带蓄电池的并网发电系统具有可调度性，可根据需要并入或退出电网，而且具有备用电源的功能，是并网光伏发电技术应用的主流发展方向。现阶段行业对配套蓄电池用的充放电控制器的标准化设计，大多着眼于控制蓄电池组过充电或过放电，或进一步在充电控制器附加以蓄电池充电恒压值为控制内容的温度补偿电路。现阶段光伏发电系统的设计中，潜移默化地将蓄电池视为一种理想储能装置，一个应用现象为：大部分地区一般仅在8-17时时段内(夏、冬季时段分布有所不同)工作，即使增加了太阳跟踪控制系统，所能增加的储电量也很有限，一般认为当光伏组件获得的电流太弱时，对蓄电池充电无贡献。研究认为，蓄电池内阻与荷电态这一对关联变量的系统效应，还未被充分重视，行业希望寻求到一种能增加系统储存电量、有效延长蓄电池组使用寿命、降低系统发电成本的技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于针对光伏发电系统的技术现状，提供一种结构有别于常规充电器的储能控制设备的设计方案，该储能控制设备具有对光伏输入状态的数据采集和系统反应功能，可以使光伏发电系统有效延长储能蓄电池的匹配寿命，降低蓄电池的更换成本，增加光伏发电系统的储电、发电量。为实现上述技术目的，本专利技术提供了一种带储能控制设备的光伏系统，所述的
光伏系统包括：光伏组件1、蓄电池组4、放电负载10和储能控制设备11；所述的储能控制设备11包括：测控装置2、光伏输入端3、电源输出接口5、光伏采集装置6和放电控制器8b；所述测控装置2的电源输入端通过光伏输入端3电连接光伏组件1，其电源输出端电连接电源输出接口5；所述光伏采集装置6的输入端连接光伏输入端3，其信号输出端连接测控装置2；所述电源输出接口5由若干电控逻辑开关组成，其连接蓄电池组4两端以及蓄电池组中的串联抽头端；所述蓄电池组4包括至少两个串联连接的电池模块且串联接口设置有外接端；所述光伏系统通过储能控制设备11对光伏组件1的光伏状态进行信号采集、处理，在设定控制逻辑下对所述蓄电池组4实现智能化充电。所述光伏系统中，光伏组件1包括使用单晶硅、多晶硅、复合晶硅薄膜以及所有利用半导体界面的光生伏特效应将光能直接转变为电能的装置。所述光伏系统中，所述的蓄电池组4、电池模块包括任意可反复充电使用的二次电池，例如锂电池、铅电池、镍锌电池以及金属储氢电池等。所述光伏系统的放电负载10任意，包括但不限于使用直流电、逆变为交流电供电或以任意电流波形、频率输出的放电负载，例如家用电器、灯具、电子仪器、工业及民用电器设备，以及包括并网的局域电力网。作为上述技术方案的一种改进，所述储能控制设备11的光伏采集装置6的信号采集功能内置于测控装置2，或通过测控装置的一体化设计实现其部分逻辑功能或全部逻辑功能。所述的测控装置2包括接口逻辑模块2a、信号处理模块2b和充电模块2c，各个子模块选择性分立设置或共用一体化模块实现其功能。优选的，所述的信号处理模块2b的信号输入端连接光伏采集装置6，其信号输出端分别连接所述的充电模块2c和所述的接口逻辑模块2a；所述接口逻辑模块2a的信号输出端电连接电源输出接口5，其信号输入端连接所述的信号处理模块2b；所述充电模块2c的电源输入端电连接光伏采集装置6或光伏输入端3，其电源输出端电连接电源输出接口5，其信号输入端连接信号处理模块2b。优选的，所述的充电模块2c包括输出电压恒定电路和输出电流限制电路。优选的，所述充电模块的输出电流不限波形、频率及占空比。作为上述技术方案的又一种改进，所述测控装置中的充电模块2c分立设置。作为上述技术方案的再一种改进，所述测控装置中的接口逻辑模块2a分立设置。所述测控装置2还包括电压提升模块7，电压提升模块的信号输入端连接信号处理模块2b，其电源输入端电连接光伏输入端3、电源输出端电连接充电模块2c，或
电源输入端电连接充电模块2c、电源输出端电连接电源输出接口5；所述的电压提升模块独立设置，亦可将其部分功能或全部功能与所述充电模块2c一体化集成。本专利技术中，所述放电控制器8b的电源输入端电连接蓄电池组4的两端，其电源输出端电连接放电负载10；所述的放电控制器独立设置，亦可将其部分功能或全部功能集成于测控装置2或所述蓄电池组4后置的放电负载管理系统。所述的放电控制器8b，包括但不限于行业通称的恒流电源控制器、恒压电源控制器、交流逆变器、交流配电柜、放电控制管理系统及其组合。本专利技术中，所述的储能控制设备11可与光伏系统常规的系统控制设备分立设置，亦可将其部分功能或全部功能与所述常规的系统控制设备一体化集成。本专利技术还公开了一种前述光伏系统的控制方法，该方法由所述储能控制设备11的光伏采集装置6对光伏输入端3的光伏状态进行信号采集，并与所述测控装置2的内贮数据进行比较，测控装置2根据比较的结果动态变换电源输出接口5若干逻辑开关的组合状态，使所述测控设备11对所述蓄电池4实现智能化充电。优选的，当所述光伏采集装置6对光伏输入端3采集到的光伏电流强度或其变换反映的光伏电压值低于测控装置2所设定的阀值时，将蓄电池组4的整组充电方式变换为对蓄电池组中的受控电池模块充电。优选的，所述对受控电池模块的充电方式，为设定时间内对蓄电池组中若干电池模块实行充电时间平均分配。所述的电池模块可以是单体电池，也可以是多个单体电池内/外串联而成的一体化产品；所述的受控电池模块包括电池模块组，电池模块组包括两个电池模块以上(包括两个电池模块)串联组合的电池组，可视为外接电压更高的电池模块，若干电池模块的智能化组合充电方法依具体设计而定。在所述光伏系统中，储能控制设备11中的电源输出接口5用于替代常规充电器的输出接口，两者区别在于：常规充电器的充电输出端与蓄电池组是固定电连接，一般仅电固连蓄电池组的正极、负极两端；而本专利技术所述电源输出接口5是多个电控开关，除了连接蓄电池组的正极、负极两端外，还连接到蓄电池组中所需单独控制的电池模块，甚至连接到单体电池，所述的连接不等同于电导通，该连接是否电导通取决于该路接口端所对应的电控逻辑开关状态。蓄电池的内阻与荷电态是一关联密切的变量，内阻与荷电态成正比，换言之电池空荷时内阻较小，充电接受能力强；而当电池满荷时内阻较大，充电接受能力弱；由于蓄电池内阻的存在，使外电路电阻与蓄电池内阻共同构成了蓄电池充电回路的总电阻，当源于光伏组件的充电电流相对恒定时，所表现的负载电压将在蓄电池内阻与外电路电阻中正比分配，这一规律本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带储能控制设备的光伏系统，包括光伏组件(1)、蓄电池组(4)、放电负载(10)和储能控制设备(11)，其特征在于，所述储能控制设备(11)包括测控装置(2)、光伏输入端(3)、电源输出接口(5)、光伏采集装置(6)和放电控制器(8b)；所述测控装置(2)的电源输入端通过光伏输入端(3)电连接光伏组件(1)，其电源输出端连接电源输出接口(5)；光伏采集装置(6)的输入端连接光伏输入端(3)，其信号输出端连接测控装置(2)；所述电源输出接口(5)由若干电控逻辑开关组成，其连接蓄电池组(4)两端以及蓄电池组中的串联抽头端；所述蓄电池组包括至少两个串联连接的电池模块且串联接口设置有外接端；所述光伏系统通过储能控制设备(11)对光伏组件(1)的光伏状态进行信号采集、处理，在设定控制逻辑下对所述蓄电池组(4)实现智能化充电。

【技术特征摘要】
1.一种带储能控制设备的光伏系统，包括光伏组件(1)、蓄电池组(4)、放电负载(10)和储能控制设备(11)，其特征在于，所述储能控制设备(11)包括测控装置(2)、光伏输入端(3)、电源输出接口(5)、光伏采集装置(6)和放电控制器(8b)；所述测控装置(2)的电源输入端通过光伏输入端(3)电连接光伏组件(1)，其电源输出端连接电源输出接口(5)；光伏采集装置(6)的输入端连接光伏输入端(3)，其信号输出端连接测控装置(2)；所述电源输出接口(5)由若干电控逻辑开关组成，其连接蓄电池组(4)两端以及蓄电池组中的串联抽头端；所述蓄电池组包括至少两个串联连接的电池模块且串联接口设置有外接端；所述光伏系统通过储能控制设备(11)对光伏组件(1)的光伏状态进行信号采集、处理，在设定控制逻辑下对所述蓄电池组(4)实现智能化充电。2.根据权利要求1所述的光伏系统，其特征在于，所述蓄电池组(4)或电池模块为任意可反复充电使用的二次电池，包括但不限于锂电池、铅电池、镍锌电池以及金属储氢电池。3.根据权利要求1所述的光伏系统，其特征在于，所述光伏采集装置(6)的信号采集功能内置于测控装置(2)，通过测控装置的一体化设计实现其部分逻辑功能或全部逻辑功能。4.根据权利要求1所述的光伏系统，其特征在于，所述储能控制设备(11)的测控装置(2)包括接口逻辑模块(2a)、信号处理模块(2b)和充电模块(2c)，所述的各个子模块选择性分立设置或共用一体化模块实现其功能。5.根据权利要求4所述的光伏系统，其特征在于，所述的信号处理模块(2b)的信号输入端连接光伏采集装置(6)，其信号输出端分别连接充电模块(2c)和接口逻辑模块(2a)；所述接口逻辑模块(2a)的信号输出端电连接电源输出接口(5)，其信号输入端连接所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘粤荣，刘曦，
申请(专利权)人：深圳美能动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44