[發明專利]獨立光伏發電系統的蓄電池充放電狀態檢測方法

有效

• 申請號: 201210320576.7
• 申請日: 2012-08-31
• 公開（公告）號: CN102788959A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 李茂軍
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明

技術領域

本發明涉及獨立光伏發電系統的蓄電池養護領域，特別地，涉及一種獨立光伏發電系統蓄電池的充放電狀態檢測方法。

背景技術

通過太陽能電池將太陽輻射能直接轉換為電能的發電系統稱為太陽能光伏發電系統。光伏發電系統主要分為獨立光伏發電系統和并網光伏發電系統兩種。

在光伏發電系統中加入儲能設備，光照充足時將電能存儲起來，必要的時候釋放能量，可以解決發電與用電時間不一致的問題。儲能設備能有效地調節能量平衡，對系統能量管理、穩定運行以及提高系統的安全性、可靠性起著重要作用。常用的儲能設備主要有蓄電池和超級電容兩種。目前，獨立光伏發電系統中普遍采用密封型的鉛酸蓄電池作為儲能設備。充電技術對蓄電池的壽命影響非常顯著。鉛酸蓄電池一般都有一條可接受的理想充電電流曲線。由于受到自然資源的限制，蓄電池只有在日照時才能充電，即充電時間受到限制，不能按給定的充電規律對蓄電池進行充電。影響蓄電池充電效率和壽命的主要因素是其充放電電流的大小和對蓄電池的過充。

在實際光伏發電系統中，為實現蓄電池充電效果最佳，必須對充電過程進行控制。充電控制包括很多方面，比如充電程度的判斷、充電各階段的自動轉換以及啟動、停止的控制等等。在蓄電池充電過程中，對充電程度的準確判斷是保證蓄電池充電效率和使用壽命的前提。

充、放電過程中，蓄電池的狀態一般分為以下幾種：

(1)全充狀態(Full?charge)

全充狀態是充電過程中的主要部分。此時，一般采用階段充電、變流間歇式充電或脈沖式充電等比較快速的充電模式。

(2)浮充狀態(Float?charge)

蓄電池處于浮充狀態，表示此時蓄電池基本飽和，但為了補償蓄電池本身自放電所消耗的能量，由外接恒壓電源為其提供小電流繼續充電。實際應用中，外接電源電壓僅略高于蓄電池飽和時的端電壓，這樣可以使蓄電池經常保持在充電滿足狀態而不致于過充。某些系統中，為防止蓄電池過充電，在蓄電池容量達到80％～90％時，改為浮充模式進行涓流充電，不僅有效地保護了蓄電池，還能防止充電不足的情況。為蓄電池提供浮充工作條件，對于延長蓄電池的壽命有著非常重要的作用。

(3)過充狀態(Over?charge)

過充電指的是蓄電池充電過程中，在容量已達到飽和狀態后，仍繼續充電的情況。此時，如果充電電流過大，或充電時間過長，正極產生的氧氣來不及被消耗，就可能導致蓄電池內壓升高、電池變形、漏液等情況，蓄電池的性能也會顯著降低。

但是，對于獨立的光伏發電系統，電能主要來源于光伏電池組，倘若進入梅雨季節或遇到其它持續的陰雨天氣，輸出的能量不足以為系統供電，會導致蓄電池長期處于欠充狀態，造成其內部酸分層現象。為防止這種情況的出現，通常在光照資源充足的時候，利用光伏電池組產生的多余電能，對欠充蓄電池進行5％～10％的過充處理。

(4)過放狀態(Over?discharge)

過放電指的是蓄電池放電過程中，內部儲存電量已釋放完畢，端電壓下降到終止電壓值，仍繼續放電的情況。過放電會使蓄電池內壓升高，正、負極板的活性物質受到破壞，如果損壞嚴重，即使對蓄電池再次充電，其容量也只能恢復一部分，相對于額定容量會有明顯的衰減。

獨立光伏發電系統中蓄電池充放電狀態檢測困難。傳統的蓄電池的檢測方法是基于蓄電池端電壓、溫度及其變化判斷蓄電池應處于的充放電狀態，由于中午光強較大或云彩遮擋致使光強驟增、驟減等原因，這種方法可能造成對蓄電池充放電狀態的誤判斷。

發明內容

本發明目的在于提供一種判斷準確、可顯著延長蓄電池使用壽命的通過電量計量實現的獨立光伏發電系統的蓄電池的充放電狀態檢測方法，以解決現有的獨立光伏發電系統在中午光強較大或云彩遮擋致使光強驟增、驟減的情況下易產生的蓄電池的充放電狀態的誤判的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種獨立光伏發電系統的蓄電池充放電狀態檢測方法，包括以下步驟：

（1）記錄獨立光伏發電系統的蓄電池的初始儲電量Q₀；

（2）對所述蓄電池的端電壓和電流進行采樣，以獲得端電壓U和電流I；

（3）根據所述端電壓U和所述電流I、以及所述蓄電池的初始儲電量Q₀，計算出所述蓄電池的實時儲電量Q占最大儲電量_Qm的比例r；

（4）根據比例r的大小判斷所述蓄電池的充放電狀態。

作為本發明的進一步改進，

所述比例r的計算公式為：