[實用新型]基于蓄電池組輪換控制的風光互補發電電源裝置

無效

• 申請號: 200920067620.1
• 申請日: 2009-02-10
• 公開（公告）號: CN201466749U
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發明（設計）人: 路建鄉
• 申請（專利權）人: 路建鄉
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/35;H02N6/00;F03D9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及采用可再生能源發電的電源技術領域，具體地說是一種基于蓄電池組輪換控制的風光互補發電電源裝置。

背景技術

太陽能和風能作為一種清潔的可再生能源，將是人類未來最重要的能量來源之一，太陽能光伏發電和風力發電對緩解當今的能源危機和改善生態環境具有非常重要的意義。

移動通信系統已經在世界各國大規模應用，數量龐大的移動通信基站分散分布于需要信號覆蓋的地方。隨著通信網絡逐漸擴展到遠離電網或供電不穩定的地區，大量的移動通信基站將要建設在山區、海島、沙漠、高原等偏遠地區，因而采用各種替代能源為移動通信基站提供電力也成為其必然的選擇。

由于風力和陽光資源的天然互補性，風光互補發電系統在資源上彌補了風電和光電獨立系統在資源上的缺陷。風光互補供電系統各發電單元可以獨立控制也能協調工作，供電安全性和可靠性大大提高。移動通信基站一般建在較高的建筑物或者山坡上，接受太陽能輻射量和風能相對較高，風光互補發電系統將是今后通信基站離網型電源發展的主流方向。

一般風光互補發電系統主要由光伏陣列、風力發電機及AC/DC變換器、泄荷器件、儲能裝置、控制器組成，需要交流輸出時還會有DC/AC逆變器。儲能裝置一般為可以充放電的蓄電池組。其中光伏陣列、風力發電機的AC/DC變換器、蓄電池組和負載一般都直接連接到公共直流母線，或通過控制開關連接到公共直流母線。由于蓄電池組的鉗位作用，系統充電端和放電端的電壓會平衡到同一電壓值，導致負載的工作電壓、儲能裝置的充放電范圍、光伏陣列和風力發電機的發電能力相互影響。

首先，光伏發電和風力發電分別受日照強度和風速變化的影響，其發出的電力極不穩定，所以風光互補系統通常需要配備一定容量的蓄電池組進行補償，以保持電能輸出穩定。由于風光互補系統受自然環境的影響很大，發電功率具有間斷性和不可預測性等特點，蓄電池組需要不斷地吸收或者釋放能量，可能經常反復進行深度充放電，導致蓄電池的使用壽命縮短，增加了系統的維護成本。

其次，負載在工作時的功率需求大多具有脈動性質，即瞬時功率高平均功率較低，為防止極端惡劣天氣時，系統儲備電力不足，一般需要配置遠大于正常使用容量的蓄電池組，以保證系統的正常工作。這樣不僅會提高系統的購置成本，還會在發電低谷期，造成全部蓄電池長時間處于虧電狀態運行，導致蓄電池的使用壽命縮短，也增加了系統的維護成本。

再次，光伏陣列和風力發電機發電功率的大幅波動會造成公共直流母線電壓的波動，為了保證系統的正常運行，光伏陣列和風力發電機可能會被頻繁切出，光伏發電和風力發電的利用率大大降低.系統的發電能力低于設計預期，可能導致系統的運行狀況進一步惡化.

因此，優化蓄電池的充放電過程，減少蓄電池的充放電循環次數，延長蓄電池的使用壽命，提高系統的發電能力，穩定系統的放電輸出，是風光互補發電系統中亟待解決的問題。

發明內容

本實用新型的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種基于蓄電池組輪換控制的風光互補發電電源裝置。本實用新型可優化蓄電池的充放電過程、減少蓄電池的充放電循環次數、延長蓄電池的使用壽命、提高電源裝置的發電能力、穩定電源裝置的放電輸出，并可以在極端惡劣天氣或光伏和風力發電量不足等情況下提供更長時間的電力支撐，以保障系統的正常工作。

為了達到上述目的，本實用新型包括光伏陣列、風力發電機、AC/DC變換器、泄荷器件、儲能裝置、控制器，充電側直流母線、放電側直流母線、過充保護電路、蓄電池組切換電路；充電側直流母線和放電側直流母線，可以是正極相連且接地而負極相互隔離，也可以是負極相連且接地而正極相互隔離；儲能裝置含有多個蓄電池組；光伏陣列通過過充保護電路與充電側直流母線連接，風力發電機通過AC/DC變換器與充電側直流母線連接；蓄電池組切換電路的充電端連接到充電側直流母線，蓄電池組切換電路的放電端連接到放電側直流母線；每個蓄電池組獨立的與蓄電池組切換電路的分配端連接。

本發明的原理是：儲能裝置劃分成多個蓄電池組，各個蓄電池組通過蓄電池組切換電路，或與充電側直流母線連接進入充電回路，或與放電側直流母線連接進入放電回路，每個蓄電池組通過一定的方式依序輪換充電放電；光伏陣列、風力發電機連接到充電側直流母線，為輪換到充電回路的蓄電池組充電，直至其充滿為止，切換另一個蓄電池組充電；負載連接到放電側直流母線，由輪換到放電回路的蓄電池組供電，直至其放電到指定的程度為止，切換另一個蓄電池組供電。