一種風光互補發電系統蓄電池的充放電管理控制方法
2023-07-04 01:27:36 1
專利名稱：一種風光互補發電系統蓄電池的充放電管理控制方法
技術領域：
本發明涉及蓄電池充放電技術領域，具體是一種風光互補發電系統蓄電池的充放電管理控制方法。
背景技術：
風光互補發電系統中，為了保證供電的連續性和穩定性，大多使用鉛酸蓄電池作為儲能裝置。由於目前使用的鉛蓄電池均不是為新能源發電系統專門設計，鉛酸蓄電池自身的耐過充和耐過放能力差，而且風力發電和光伏發電每天的發電量受天氣的影響很大， 隨機性強，穩定性差。蓄電池的主要缺點在風光互補發電系統運行過程中表現得尤為突出。 與其它應用領域的蓄電池相比，風光互補發電系統中蓄電池的充放電電流隨風速、日照及負載的變化在不斷變化，很難保證對蓄電池有規律地充放電，很容易導致風光互補發電系統的蓄電池組長期處於虧電狀態，使得蓄電池的實際使用壽命比常規條件下蓄電池使用壽命短得多。風光互補系統中風力發電機和太陽能電池板的使用年限為15-20年左右，而蓄電池一般只使用2-5年的時間，而且由於許多蓄電池達不到其使用壽命，而提前失效，不得不更換。鉛酸蓄電池的充電方法主要有恆流充電、恆壓充電、快速充電等，不同的充電方法對蓄電池的充電量、充電速度和使用壽命的影響都有一定的差異。恆流充電、恆壓充電屬於傳統充電方法，其中恆電流充電的起始充電電流低於蓄電池接受能力，造成充電效率低、充電時間長，在充電後期，充電電流又高於蓄電池的接受能力；恆電壓充電容易造成其起始充電電流高於蓄電池的接受能力。傳統的充電方式不論從效率角度還是安全角度都不是一種較好的充電技術。在風光互補發電系統的能量管理控制系統中，蓄電池是維持系統能量平衡的樞紐，也是系統正常運行的保障，所有的集成控制方法都是圍繞蓄電池狀態所制定的。為了延長蓄電池使用壽命，需要對蓄電池充放電進行合理地管理。目前風光互補發電系統中蓄電池損壞的原因主要是過充電和過放電。在大風天氣時充電電流超過蓄電池接受能力，導致過充電發生。鉛酸蓄電池在放電後如果不馬上恢復到滿充狀態，時間長後會發生硫化現象， 從而影響蓄電池壽命。風光互補發電系統在風力較小或陰雨天氣時，發電機不能為蓄電池提供足夠的能量來及時補足放掉的能量，因此容易導致蓄電池過放電發生。為了能夠最大限度加快蓄電池內的化學反應速度和儘快恢復蓄電池容量，同時儘量減少極化現象，近年來快速充電技術得到了迅速發展。目前快速充電方法主要有脈衝充電法和間歇充電法，但由於在充電過程中存在停歇時間，而風光互補發電系統的能量寶貴， 不能夠將充入蓄電池的能量白白放掉，因此脈衝充電法和間歇充電在風光互補發電系統中不可行。
發明內容
為了克服上述現有技術的缺點，本發明提供一種風光互補發電系統蓄電池的充放電管理控制方法，提高蓄電池的使用效率和延長蓄電池的壽命。本發明是以如下技術方案實現的一種風光互補發電系統蓄電池的充放電管理控制方法，風光互補發電系統中在滿足負載功率需求的條件下，用剩餘能量對蓄電池充電；當風光互補發電系統提供的能量小於蓄電池可接受能量時，風光互補發電系統將進行最大功率跟蹤控制；當系統輸出功率多於負載及蓄電池需求能量時，系統進行負載跟蹤控制，以調整功率平衡；在檢測到發生放電時，最大充電電流設定值重新恢復到初始值；具體方法如下
1)在開始充電階段，蓄電池的開始荷電狀態為50%，處於深放電狀態，風力機和太陽能電池板捕獲的能量小於蓄電池可以接受的最大能量，此時風光互補發電系統將進行最大功率跟蹤控制，系統採用蓄電池可以接受的最大電流對其加速充電，儘量減少蓄電池的欠充時間；
2)隨著充電過程的進行，蓄電池端電壓在不斷升高，當端電壓達到其設定值時，表明充電電流過大，蓄電池內部將發生過充電反應，此時降低充電電流，消除過充電反應，同時相應減小蓄電池的最大充電電流設定值，在整個充電過程中，充電電流不超過最大充電電流設定值，這一過程重複進行；
3)當充電電流減小到C/100時，表明蓄電池的荷電狀態已經恢復到100%，然後進行涓流充電，以補充蓄電池的自放電損失；
4)在檢測到發生放電時，採用回差電壓法進行放電控制，當蓄電池端電壓降低到放電終止電壓時，控制器切斷負載供電迴路，防止蓄電池過放電的發生，隨後系統應對蓄電池進行充電，只有當其端電壓再次上升到啟動電壓時才允許重新放電。本發明的有益效果是防止蓄電池過充電和過放電，對蓄電池進行科學、有效地管理，提高蓄電池的使用效率和延長蓄電池的壽命。
下面結合附圖對本發明作進一步說明。圖1是本發明流程圖。
具體實施例方式如圖1所示，一種風光互補發電系統蓄電池的充放電管理控制方法是一種變電流快速充電控制方法，該控制方法的出發點是快速捕集能量，儘量減少蓄電池的欠充時間；同時在蓄電池許可的前提下，以最大充電電流對蓄電池高效充電；從安全充電的角度出發，在快速充電時也要控制最大充電電流不超過許可範圍；在系統正常工作時，只要檢測到蓄電池放電後，如果發電機有剩餘能量則隨時對蓄電池進行補充充電，防止蓄電池過放電的發生。風光互補發電系統中在滿足負載功率需求的條件下，用剩餘能量對蓄電池充電； 當風光互補發電系統提供的能量小於蓄電池可接受能量時，風光互補發電系統將進行最大功率跟蹤控制；當系統輸出功率多於負載及蓄電池需求能量時，系統進行負載跟蹤控制，以調整功率平衡；在檢測到發生放電時，最大充電電流設定值重新恢復到初始值；具體方法如下1)在開始充電階段，蓄電池的開始荷電狀態(SOC)為50%，處於深放電狀態，風力機和太陽能電池板捕獲的能量小於蓄電池可以接受的最大能量，此時風光互補發電系統將進行最大功率跟蹤(MPPT)控制，系統採用蓄電池可以接受的最大電流對其加速充電，儘量減少蓄電池的欠充時間；
2)隨著充電過程的進行，蓄電池端電壓在不斷升高，當端電壓達到其設定值時，表明充電電流過大，蓄電池內部將發生過充電反應，此時降低充電電流，消除過充電反應，同時相應減小蓄電池的最大充電電流設定值，在整個充電過程中，充電電流不超過最大充電電流設定值，這一過程重複進行；
3)充電電流減小到C/100時，蓄電池的荷電狀態(SOC)已經恢復到100%，然後進行涓流充電，以補充蓄電池的自放電損失；
4)在檢測到發生放電時，採用回差電壓法進行放電控制，當蓄電池端電壓降低到放電終止電壓時，控制器切斷負載供電迴路，防止蓄電池過放電的發生，隨後系統應對蓄電池進行充電，只有當其端電壓再次上升到啟動電壓時才允許重新放電，可以避免控制器狀態頻繁切換。為了充分利用蓄電池儲存的能量，保證在各種不同的放電電流下，蓄電池都能夠達到同一放電深度，大電流放電時設定較低的終止電壓，小電流放電時設定較高的終止電壓。環境溫度變化影響蓄電池端電壓，最大允許充電電流設定值的端電壓值應結合溫度變化進行補償，補償係數為-2. 5mv/°C。
權利要求
1.一種風光互補發電系統蓄電池的充放電管理控制方法，其特徵在於風光互補發電系統中在滿足負載功率需求的條件下，用剩餘能量對蓄電池充電；當風光互補發電系統提供的能量小於蓄電池可接受能量時，風光互補發電系統將進行最大功率跟蹤控制；當系統輸出功率多於負載及蓄電池需求能量時，系統進行負載跟蹤控制，以調整功率平衡；在檢測到發生放電時，最大充電電流設定值重新恢復到初始值；具體方法如下1)在開始充電階段，蓄電池的開始荷電狀態為50%，處於深放電狀態，風力機和太陽能電池板捕獲的能量小於蓄電池可以接受的最大能量，此時風光互補發電系統將進行最大功率跟蹤控制，系統採用蓄電池可以接受的最大電流對其加速充電，儘量減少蓄電池的欠充時間；2)隨著充電過程的進行，蓄電池端電壓在不斷升高，當端電壓達到其設定值時，表明充電電流過大，蓄電池內部將發生過充電反應，此時降低充電電流，消除過充電反應，同時相應減小蓄電池的最大充電電流設定值，在整個充電過程中，充電電流不超過最大充電電流設定值，這一過程重複進行；3)當充電電流減小到C/100時，表明蓄電池的荷電狀態已經恢復到100%，然後進行涓流充電，以補充蓄電池的自放電損失；4)在檢測到發生放電時，採用回差電壓法進行放電控制，當蓄電池端電壓降低到放電終止電壓時，控制器切斷負載供電迴路，防止蓄電池過放電的發生，隨後系統應對蓄電池進行充電，只有當其端電壓再次上升到啟動電壓時才允許重新放電。
2.根據權利要求1所述的一種風光互補發電系統蓄電池的充放電管理控制方法，其特徵在於大電流放電時設定較低的終止電壓，小電流放電時設定較高的終止電壓。
3.根據權利要求1所述的一種風光互補發電系統蓄電池的充放電管理控制方法，其特徵在於最大允許充電電流設定值的端電壓值應結合溫度變化進行補償，補償係數為-2. 5mv/°C。
全文摘要
本發明公開了一種風光互補發電系統蓄電池的充放電管理控制方法，涉及蓄電池充放電技術領域。該方法在滿足負載功率需求的條件下，用剩餘能量對蓄電池充電；當風光互補發電系統提供的能量小於蓄電池可接受能量時，風光互補發電系統將進行最大功率跟蹤控制；當系統輸出功率多於負載及蓄電池需求能量時，系統進行負載跟蹤控制，以調整功率平衡；在檢測到發生放電時，最大充電電流設定值重新恢復到初始值。優點是防止蓄電池過充電和過放電，對蓄電池進行科學、有效地管理，提高蓄電池的使用效率和延長蓄電池的壽命。
文檔編號H02H7/18GK102570557SQ20121003200
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月14日 優先權日2012年2月14日
發明者代洪, 周天沛 申請人:徐州工業職業技術學院