風光互補綠色能源系統及充電方法
2023-09-23 06:48:05
專利名稱：風光互補綠色能源系統及充電方法
技術領域：
本發明涉及一種儲能設備的充電方法，特別涉及一種用太陽能、風能等綠色能 源設備進行充電的方法。
背景技術：
現有的主流儲能設備無一例外均為化學原理的電池，衝放電過程即為外部電 能-內部化學能的互相轉化過程，具體發生化學反應的部位集中在兩極附近並向內部擴 散。這就造成了一個所謂的極片過飽和效應，當超大電流充電時，雖然高性能鋰電池可 以比鉛酸電池更加快速的向內部擴散存儲電量，但是極片附近的正-負極材料仍然處在 相對過飽和狀態，這樣導致了兩極電壓高於內部電壓的情況，此時兩極電壓已經接近了 外部輸入電壓，不僅造成了充電狀態監測的誤差，還會形成壁壘降低充電效率。而在放 電時，部分外部負載雖然常態功耗穩定，但是啟動過程卻需要大電流供給，與充電中的 過飽和相反，此時極片附近過度放電而又不能及時從內部得到補償，會產生熱效應與電 壓驟降兩大副作用。風光互補綠色能源設備是一種利用自然界本身存在的各種自然能源發電，是一 種不會造成額外的環境汙染與浪費的清潔能源，但是綠色能源存在時空分布的嚴重不均 勻的問題，比如風力發電，平時微風只能提供10%-20%的裝機容量的電量，但是偶然 的陣風的時速有可能使設備瞬間達到全功率，有時甚至必須進行制動剎車來防止電流過 載而燒毀發電設備，於此相對應的輸出端上連接的儲能設備也是受到很大衝擊。在過載 狀態的超大電流會使得電池不斷的受到衝擊，端電壓過飽和被迫進入滿衝保護狀態會影 響電池的使用壽命，然而當電池內部反應完成電壓平穩後，端電壓又可能因為陣風已經 過去而回落到飽和線以下，這時大量的電能由於剛剛的過飽和效應關閉的迴路而白白浪 費，並沒有真正存儲起來。
發明內容
針對上述現有技術的不足，本發明要解決的技術問題是為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案一種風光互補綠色能源系統，包括風光互補發電設備、電池和用於檢測風光互 補發電設備輸出電量的傳感模塊，所述風光互補發電設備與電池之間設有一超級電容 器，所述超級電容器與所述風光互補發電設備之間設有可單向導通的雙向充電可控開 關，所述超級電容器與所述電池之間設有可單向導通的雙向放電可控開關，所述超級電 容器上還設有一檢測該電容器電壓的傳感器，所述傳感器、傳感模塊、雙向充電可控開 關、雙向放電可控開關均與一控制器連接。優選的，所述風光互補發電設備與電池之間還設有一備用超級電容器。優選的，所述風光互補發電設備為太陽能發電設備或風力發電設備。本發明還公開採用上述風光互補綠色能源系統進行充電的方法，其包括如下步驟1)風光互補發電設備輸出電量為正常水平時，所述雙向充電可控開關、雙向放 電可控開關同時導通，該超級電容器作為一穩壓平滑器件使用；2)風光互補發電設備輸出電量微弱時，所述雙向充電可控開關導通，所述雙向 放電可控開關斷開，風光互補發電設備首先給超級電容器進行充電，當超級電容器的電 壓達到一設定閥值時，所述雙向放電可控開關導通，所述超級電容器向所述電池充電；3)風光互補發電設備輸出電量出現尖峰式大電流時，首先使雙向充電可控開 關、雙向放電可控開關同時導通，當尖峰式大電流跌落至谷底前，將所述雙向充電可控 開關斷開，使尖峰式大電流產生的電量均可存儲到超級電容器內，再由超級電容器充入 到電池內。優選的，當風光互補發電設備帶有負載時，將所述負載與所述超級電容器連 接，當負載工作時，負載優先使用超級電容器中的電力，並從風光互補發電設備優先得 到補償，當上述超級電容器不足以滿足負載需求時，將雙向充電可控開關斷開，雙向放 電可控開關導通，使電池通過超級電容器的緩衝為負載提供電力。上述技術方案具有如下有益效果該風光互補綠色能源系統在風光互補發電設 備與電池設置了一超級電容器，該超級電容器作為一種可儲能的中繼方式，當發電設備 產生尖峰電流時可將電量線儲存在超級電容器內，然後再通過超級電容器平穩的將電充 入到電池內，當發電設備只產生微量電流時，也可以先將電量存儲到超級電容器內進行 存儲，待存儲得電量達到一定量時，在將電充入到電池內。該超級電容器在充電過程中 可起到削峰填谷的作用，能將尖峰式大電流的電量及微小電量都以較為平穩的電壓充入 到電池內，採用這種方式即可平衡綠色能源的分布不均勻性，使綠色能源電機產生的電 量得到充分的利用，又可對電池形成有效保護，延長電池的使用壽命。上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手 段，並可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例並配合附圖詳細說明 如後。本發明的具體實施方式
由以下實施例及其附圖詳細給出。
圖1為本發明風光互補綠色能源系統結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的優選實施例進行詳細介紹。如圖1所示，該風光互補綠色能源系統包括風光互補發電設備1、電池5以及用 於檢測風光互補發電設備輸出電量的傳感模塊(圖中未顯示)，綠色能源設備主要為太陽 能發電設備或風力發電設備。在風光互補發電設備1與電池5之間設有一超級電容器3， 超級電容器3與風光互補發電設備1之間設有雙向充電可控開關2，超級電容器3與電池 5之間設有雙向放電可控開關4，超級電容器3上還設有一檢測該電容器3電壓的傳感器 (圖中未顯示)，傳感器、傳感模塊、雙向充電可控開關2、雙向放電可控開關4均與一控 制器連接。為防止超級電容器3損壞，在風光互補發電設備1與電池5之間還可設置備 用超級電容器，備用充電器的連接方式與超級電容器3的連接方式相同。
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採用上述風光互補綠色能源系統進行充電的方法，其包括如下步驟首先由傳感模塊風光互補發電設備1輸出的電量進行檢測，當風光互補發電設 備1輸出電量為正常水平時，控制器控制雙向充電可控開關2、雙向放電可控開關4同時 導通，此時該超級電容器3作為一穩壓平滑器件使用，風光互補發電設備1產生的電量經 超級電容器3後直接充入電池5內，完成對電池的充電。當傳感模塊檢測到風光互補發電設備1輸出電量較微弱時，控制器雙向充電可 控開關2導通，雙向放電可控開關4斷開，此時風光互補發電設備1發出的電量首先給 超級電容器進行充電，當超級電容器3的電壓達到一設定閥值時，傳感器將反饋信號傳 遞給控制器，控制器控制雙向放電可控開關4導通，此時超級電容器即可向電池5充電， 在這種方式下充電，即使風光互補發電設備1輸出的電量很小，也可將電量充入到電池5 內，使電池5充電的損耗幾乎降低為零。當傳感模塊檢測到風光互補發電設備1輸出電量出現尖峰式大電流時，首先由 控制器控制雙向充電可控開關2、雙向放電可控開關4同時導通，當尖峰式大電流跌落至 谷底前，將雙向充電可控開關斷開2，這樣尖峰式大電流產生的電量即可完全被存儲到超 級電容器3內，利用超級電容器3的瞬間充電特性讓高峰的電量得以全部暫存，然後再進 入電池5內，超級電容器3可平滑電流曲線，利用其穩壓的特點使其對電池保持一個近恆 壓充電的放電曲線，如果此過程中有新的發電波峰到來則再次同時打開雙向充電可控開 關2、雙向放電可控開關4進行充電。該風光互補綠色能源系統在風光互補發電設備與電池設置了一超級電容器，該 超級電容器作為一種可儲能的中繼方式，當發電設備產生尖峰電流時可將電量線儲存在 超級電容器內，然後再通過超級電容器平穩的將電充入到電池內，當發電設備只產生微 量電流時，也可以先將電量存儲到超級電容器內進行存儲，待存儲得電量達到一定量 時，在將電充入到電池內。該超級電容器在充電過程中可起到削峰填谷的作用，能將尖峰式大電流的電量 及微小電量都以較為平穩的電壓充入到電池內，採用這種方式即可平衡綠色能源的分布 不均勻性，使綠色能源電機產生的電量得到充分的利用，又可對電池形成有效保護，延 長電池的使用壽命。以上對本發明實施例所提供的一種風光互補綠色能源系統及方法進行了詳細介 紹，對於本領域的一般技術人員，依據本發明實施例的思想，在具體實施方式
及應用範 圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制，凡依本發 明設計思想所做的任何改變都在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種風光互補綠色能源系統，包括風光互補發電設備、電池和用於檢測風光互補 發電設備輸出電量的傳感模塊，其特徵在於所述風光互補發電設備與電池之間設有一 超級電容器，所述超級電容器與所述風光互補發電設備之間設有可單向導通的雙向充電 可控開關，所述超級電容器與所述電池之間設有可單向導通的雙向放電可控開關，所述 超級電容器上還設有一檢測該電容器電壓的傳感器，所述傳感器、傳感模塊、雙向充電 可控開關、雙向放電可控開關均與一控制器連接。
2.根據權利要求1所述的風光互補綠色能源系統，其特徵在於所述風光互補發電 設備與電池之間還設有一備用超級電容器。
3.根據權利要求1所述的風光互補綠色能源系統，其特徵在於所述風光互補發電 設備為太陽能發電設備或風力發電設備。
4.一種風光互補綠色能源系統的充電方法，其特徵在於，其包括如下步驟1)當風光互補發電設備輸出電量為正常水平時，所述雙向充電可控開關、雙向放電 可控開關同時導通，該超級電容器作為一穩壓平滑器件使用；2)當風光互補發電設備輸出電量微弱時，所述雙向充電可控開關導通，所述雙向放 電可控開關斷開，綠色能源發電首先給超級電容器進行充電，當超級電容器的電壓達到 一設定閥值時，所述雙向放電可控開關導通，所述超級電容器向所述電池充電；3)當風光互補發電設備輸出電量出現尖峰式大電流時，首先使雙向充電可控開關、 雙向放電可控開關同時導通，當尖峰式大電流跌落至谷底前，將所述雙向充電可控開關 斷開，使尖峰式大電流產生的電量均可存儲到超級電容器內，再由超級電容器充入到電 池內。
5.根據權利要求4所述的風光互補綠色能源系統的充電方法，其特徵在於當風光 互補發電設備帶有負載時，將所述負載與所述超級電容器連接，當負載工作時，負載優 先使用超級電容器中的電力，並從風光互補發電設備優先得到補償，當上述超級電容器 不足以滿足負載需求時，將雙向充電可控開關斷開，雙向放電可控開關導通，使電池通 過超級電容器的緩衝為負載提供電力。
全文摘要
本發明公開了一種風光互補綠色能源系統，包括風光互補發電設備、電池和傳感模塊，風光互補發電設備與電池之間設有一超級電容器，超級電容器與風光互補發電設備之間設有雙向充電可控開關，超級電容器與電池之間設有雙向放電可控開關，超級電容器上還設有一傳感器，傳感器、傳感模塊、雙向充電可控開關、雙向放電可控開關均與一控制器連接。該超級電容器在充電過程中可起到削峰填谷的作用，能將尖峰式大電流的電量及微小電量都以較為平穩的電壓充入到電池內，採用這種方式即可平衡綠色能源的分布不均勻性，使綠色能源電機產生的電量得到充分的利用，又可對電池形成有效保護，延長電池的使用壽命。
文檔編號H02J15/00GK102013714SQ20101056558
公開日2011年4月13日 申請日期2010年11月30日 優先權日2010年11月30日
發明者付晶, 葉偉清 申請人:葉偉清