[發(fā)明專利]基于優(yōu)化功率分配的光伏混合儲(chǔ)能系統(tǒng)能量管理裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010117333.8
• 申請(qǐng)日: 2020-02-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111200300A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李峻宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢天富海科技發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;H02J3/32;H02J7/34;H02M3/158
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時(shí)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 郝明琴

本發(fā)明提供基于優(yōu)化功率分配的光伏混合儲(chǔ)能系統(tǒng)能量管理裝置，包括：光伏陣列、光伏Boost變換器、混合儲(chǔ)能裝置和主控制器；所述光伏陣列用于將光能轉(zhuǎn)換為電能以供負(fù)載運(yùn)行；所述光伏Boost變換器，用于控制所述光伏陣列的輸出功率；所述光伏陣列與光伏Boost變換器電性連接；所述混合儲(chǔ)能裝置包括蓄電池、超級(jí)電容、2個(gè)Buck/Boost雙向變換器。所述2個(gè)Buck/Boost雙向變換器，分別用于控制蓄電池與超級(jí)電容的工作模式；所述主控制器，用于控制所述光伏Boost變換器與2個(gè)Buck/Boost雙向變換器，以維持系統(tǒng)協(xié)調(diào)穩(wěn)定運(yùn)行。本發(fā)明的有益效果是：根據(jù)超級(jí)電容SOC所在的不同分區(qū)調(diào)整濾波時(shí)間常數(shù)T，實(shí)現(xiàn)了混合儲(chǔ)能系統(tǒng)功率的再次分配，避免線功率出現(xiàn)波動(dòng)的同時(shí)減少不必要的充放電。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電能分配管理領(lǐng)域，尤其涉及基于優(yōu)化功率分配的光伏混合儲(chǔ)能系統(tǒng)能量管理裝置。

背景技術(shù)

艦船作為移動(dòng)平臺(tái)，具有先天性優(yōu)勢(shì)，致使船用光伏變換裝置逐漸成為船用環(huán)境中一種具有潛力的可再生新能源系統(tǒng)。但光伏的輸出存在著不穩(wěn)定性，因此加入儲(chǔ)能設(shè)備可以為船用光伏發(fā)電系統(tǒng)提供連續(xù)穩(wěn)定的電力供應(yīng)，同時(shí)起到了平抑光伏輸出不穩(wěn)定性和負(fù)荷波動(dòng)的作用。

現(xiàn)有技術(shù)利用蓄電池作為光伏系統(tǒng)的儲(chǔ)能設(shè)備，但是蓄電池能量密度低，不適合短時(shí)間應(yīng)對(duì)光伏或負(fù)載引起的高頻功率，且循環(huán)壽命短。另外還有技術(shù)將超級(jí)電容作為儲(chǔ)能設(shè)備，雖然能量密度高，能提供系統(tǒng)短時(shí)所需的高頻功率，但超級(jí)電容的功率密度小不能長(zhǎng)時(shí)間放電。因此單一的儲(chǔ)能設(shè)備無(wú)法同時(shí)符合上述所有應(yīng)用場(chǎng)合的要求，為此將超級(jí)電容和蓄電池組成混合儲(chǔ)能系統(tǒng)HESS(Hybrid Energy Storage System)作為光伏系統(tǒng)的儲(chǔ)能設(shè)備，利用蓄電池功率密度大的特性能長(zhǎng)時(shí)間充放電，而超級(jí)電容承擔(dān)快速波動(dòng)過(guò)程中的高頻功率，將二者混合使用，可提高船用光伏系統(tǒng)穩(wěn)定性和協(xié)調(diào)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了基于優(yōu)化功率分配的光伏混合儲(chǔ)能系統(tǒng)能量管理裝置。

本發(fā)明提供基于優(yōu)化功率分配的光伏混合儲(chǔ)能系統(tǒng)能量管理裝置，具體包括：

光伏陣列、光伏Boost變換器、混合儲(chǔ)能裝置和主控制器；所述光伏陣列用于將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，以供所述混合儲(chǔ)能裝置充電及負(fù)載運(yùn)行；所述光伏Boost變換器，用于控制所述光伏陣列的輸出功率；所述光伏陣列與所述光伏Boost變換器電性連接；所述混合儲(chǔ)能裝置包括蓄電池、超級(jí)電容、第一Buck/Boost雙向變換器、第二Buck/Boost雙向變換器；所述第一Buck/Boost雙向變換器用于控制所述蓄電池的工作模式；所述第二Buck/Boost雙向變換器用于控制所述超級(jí)電容的工作模式；所述主控制器，與所述光伏Boost變換器和所述第一Buck/Boost雙向變換器和第二Buck/Boost雙向變換器電性連接，用于控制所述光伏Boost變換器與所述第一Buck/Boost雙向變換器和第二Buck/Boost雙向變換器，以維持光伏混合儲(chǔ)能系統(tǒng)協(xié)調(diào)穩(wěn)定運(yùn)行。

進(jìn)一步地，所述光伏Boost變換器還包括開(kāi)關(guān)管Q1，所述主控制器通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管Q1，以控制所述光伏Boost變換器工作于兩種模式之間；所述兩種模式分別為：MPPT模式和恒壓模式；所述MPPT模式具體為：當(dāng)光伏混合儲(chǔ)能系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，所述光伏Boost變換器控制所述光伏陣列的輸出功率以最大限度利用太陽(yáng)能；所述恒壓模式，具體為：當(dāng)所述光伏陣列輸出功率過(guò)剩時(shí)，所述光伏Boost變換器控制所述光伏陣列降功率輸出。

進(jìn)一步地，所述主控制器包括檢測(cè)單元和控制單元；所述檢測(cè)單元，用于檢測(cè)所述超級(jí)電容SOC_sc、所述蓄電池SOC_bat、負(fù)載額定功率P_load、所述光伏陣列輸出功率P_pv、所述混合儲(chǔ)能裝置產(chǎn)生的充放電參考電流i_ref、所述蓄電池承擔(dān)的低頻功率P_{bat_ref}和所述超級(jí)電容承擔(dān)的高頻功率P_{sc_ref}。