[實用新型]一種離網光伏VRLAB儲能控制裝置

有效

• 申請號: 201420521326.4
• 申請日: 2014-09-11
• 公開（公告）號: CN204271731U
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發明（設計）人: 馬步云;代志綱;翟化欣;楊猛;李明;朱斯;岳巍澎;王婧;隋曉雨;刁佳
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網新源張家口風光儲示范電站有限公司;國網冀北電力有限公司物資分公司
• 主分類號: H02J7/35
• 分類號: H02J7/35;H01M10/44
• 代理公司: 北京鼎佳達知識產權代理事務所(普通合伙) 11348
• 代理人: 王偉鋒;劉鐵生

技術領域

本實用新型屬于新能源發電系統控制領域，特別是一種離網光伏VRLAB儲能控制裝置。

背景技術

近年來，新能源產業及分布式發電技術發展迅速，尤其是風能、光伏發電在偏遠地區、城市建筑等場合得到了廣泛推廣。由于風能、光伏發電本身具有間歇性和波動性等特點，引入儲能裝置可有效解決電能質量問題，提高一次能源利用率和發電系統效率。

蓄電池是分布式發電系統中最常見的儲能裝置。隨著現代制造技術的發展，閥控鉛酸蓄電池(Valve?Relation?Lead?Acid?Battery，VRLAB)以其技術成熟、比能量大、循環使用壽命長、自放電小、高低溫特性穩定、過放電恢復性能強、環境友好等諸多優點，近年來在光伏發電系統中得到廣泛應用。

蓄電池成本占太陽能光伏發電系統初始設備成本的25％左右，在20年的運行周期中占投資費用的43％，而蓄電池運行管理不合理是導致蓄電池提前失效的重要原因。其中，小型離網光伏系統的規模小易受環境擾動的影響，發電量較小且系統器件損耗較大，對于儲能裝置充放電能力的高效快速性、精確控制的要求更高。目前，光伏發電系統中對蓄電池的控制多采用粗放式管理，充放電過程沒有做到精細化控制，僅作為光伏系統的附屬對象與逆變環節、并網環節一起受控制器分時控制，實時性差，蓄電池利用率低常造成資源浪費，增加了光伏系統的運行成本，增加了小型離網光伏系統用戶的經濟負擔。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種離網光伏VRLAB儲能控制裝置，結合小型離網光伏系統和VRLAB特性，采用電池分組投切運行模式可優化電池組的使用效率，引入組合式充放電控制算法可實現儲能裝置的高效、精確充放電控制，提高了VRLAB的使用壽命和效率，改善了儲能系統的運行，降低了小型離網光伏系統的運行成本。

本實用新型提供了一種離網光伏VRLAB儲能控制裝置，其特征在于它是由光伏陣列、濾波單元、能量管理單元、VRLAB單元、DC/DC變換器、DC/AC變換器、直流負載和交流負載構成；其中，所述光伏陣列經濾波單元與DC/DC變換器呈單向連接，與能量管理單元呈單向連接；所述能量管理單元與VRLAB單元呈雙向連接；所述VRLAB單元與DC/DC變換器的輸出端呈雙向連接；所述DC/DC變換器的輸出端與直流負載呈單向連接，經DC/AC變換器與交流負載呈單向連接。

所述濾波單元由電容C1、電容C2、電阻R、電感L構成；其中，所述電容C1的兩端分別與光伏陣列的輸出端相連，分別與電感L的一端和電容C2的一端相連；電感L與電阻R串聯后與電容C2相連；電容C2的兩端分別于主控單元的DC/DC變換器相連。

所述能量管理單元由處理器、人機交互模塊、傳感器、驅動電路構成；其中，所述人機交互模塊與處理器呈雙向連接；所述傳感器分別與處理器、光伏陣列、VRLAB單元呈單向連接；所述驅動電路分別與處理器、VRLAB單元的充放電控制繼電器呈單向連接。

所述處理器采用Atmel公司的ATMEGA32芯片，它包含32KB片內可編程FLASH程序存儲器、1KB的EPROM(Erasable?Programmable?Read?Only?Memory)、2KB的RAM(random?access?memory)、看門狗電路、8路10位ADC接口、3路可編程PWM輸出接口，片內資源豐富，集成度高，可實現在線編程。

所述人機交互模塊由輸入輸出設備構成。

所述傳感器由電壓檢測電路、電流檢測電路、溫度檢測電路構成，采集光照強度、蓄電池端電壓和電流、環境及蓄電池溫度、負載電流等原始數據，經處理計算后可得到光伏發電量、電池容量等二次數據。

所述驅動電路由驅動電路A、驅動電路B、驅動電路C構成；其中，所述驅動電路A、驅動電路B、驅動電路C均由驅動器、開關管VT、二極管VD、電容C3構成；所述驅動器采用美國IR公司生產的IR2110驅動器，其輸入端與處理的PWM輸出接口相連，其輸出端與開關管VT相連；開關管VT與二極管VD并聯，與電容C并聯；電容C兩端與VRLAB單元的充放電控制繼電器連接；驅動電路A、驅動電路B、驅動電路C分別與VRLAB單元的充放電控制繼電器KM1、KM2、KM3連接。

所述VRLAB單元由VRLAB電池組、充放電控制繼電器構成；其中，所述VRLAB電池組中VRLAB1、VRLAB2、VRLAB3分別與充放電控制繼電器KM1、KM2、KM3相連；KM1、KM2、KM3分別與DC/DC變換器的輸出端相連，與驅動電路A、驅動電路B、驅動電路C相連。