光伏发电系统储能控制技术.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,NEW ENERGY,光伏发电系统储能控制技术,储能技术,光伏发电系统储能控制技术,A,光伏发电系统中铅酸蓄电池储能控制系统设计,B,光伏发电系统中锂离子电池储能控制系统设计,C,光伏发电系统中的光伏逆变器,光伏发电系统储能控制技术,铅酸蓄电池储能控制系统设计,铅酸蓄电池电气特性,01,03,02,04,容易忽略电池之间的差异性,由于铅酸蓄电池容量检测难度大，系统控制电路往往以整组铅酸蓄电池的端电压为控制对象，控制铅酸蓄电池的充放电过程，忽略了单节电池之间的差异性,放电频率高,铅酸蓄电池的放电频率高，放电时间长往往在还未充满电就又开始放电,充电时间不稳定,往往以小电流充电，充电时间短，即使在完全晴朗的天气里，充电时间最多也只有10h左右,铅酸蓄电池多节串联使用,为了高效地储存太阳能和提高负载的功率等级，通常需要太阳能的输出电压稳定到一个较高的值，因此需要把多节铅酸蓄电池串联或者并联使用,光伏发电系统储能控制技术,铅酸蓄电池储能控制系统设计,光伏发电系统中影响铅酸蓄电池使用寿命的因素,放电深度,放电深度越大，铅酸蓄电池的寿命越短,过充电和欠充电,不管是过充电还是欠充电都会缩短铅酸蓄电池的使用寿命,充放电电流,铅酸蓄电池只有工作在合理的充放电电流下才能延长使用寿命、提高使用效率,端电压不均衡,端电压不均衡对光伏发电系统储能的影响最为严重，破坏行为最为隐蔽，控制难度最大,温度,一般的充电控制器都具有温度补偿功能来合理地控制铅酸蓄电池的充放电状态，延长铅酸蓄电池的使用寿命,光伏发电系统储能控制技术,铅酸蓄电池储能控制系统设计,独立光伏发电系统铅酸蓄电池储能控制电路需求分析及结构设计,系统控制电路需达到的目的：既要最大效率地利用光伏阵列产生的电能，又要延长铅酸蓄电池的使用寿命,通过电力变换器件，可以控制光伏电池输送到铅酸蓄电池的充电电压和充电电流符合铅酸蓄电池的充电需求,同时还可以监测光伏电池板的输出电压和电流，调整系统充电过程，最大效率地利用太阳能,在铅酸蓄电池放电时，通过监测铅酸蓄电池的放电过程、控制铅酸蓄电池的放电深度，保护铅酸蓄电池，延长系统的使用寿命，使光伏发电系统稳定工作,光伏发电系统储能控制技术,铅酸蓄电池储能控制系统设计,独立光伏发电系统铅酸蓄电池储能控制电路需求分析及结构设计,光伏发电系统铅酸蓄电池储能电路结构设计方案,铅酸蓄电池充放电控制系统大多数控制电路是,以DC-DC电路拓扑结构为基础,，在此基础上,辅助一些电路,，采取一些,控制策略,，采用,软件与硬件结合,的方式实施控制，把光伏组件输出的,不稳定、不可人为控制,的电能转换为,稳定的、可控制,的电能,光伏发电系统储能控制技术,铅酸蓄电池储能控制系统设计,光伏发电系统中铅酸蓄电池充电方式及充电电路设计,恒流充电以充电电流为控制对象，通过一定的控制策略使铅酸蓄电池在充电过程中电流恒定不变，充电电压逐步增大,恒压充电,以其端电压为控制对象，在充电时通过一定的控制策略使充电电压值不变，随着充电时间的增加，铅酸蓄电池储存的电能增大，电压升高，充电电流逐渐变小,分阶段充电,恒流充电和恒压充电的结合。根据铅酸蓄电池在不同时间的可接受的充电电流和电压值，分阶段处理充电过程,充电方式,01,02,03,光伏发电系统储能控制技术,铅酸蓄电池储能控制系统设计,光伏发电系统中铅酸蓄电池充电方式及充电电路设计,根据铅酸蓄电池充电方法的特点，充电电路应该形成一种以DC-DC变换器为核心，结合控制电路，把光伏组件上不稳定的、无法控制的电能转换为稳定的、可控制的电能供铅酸蓄电池充电,光伏发电系统储能控制技术,铅酸蓄电池储能控制系统设计,光伏发电系统中铅酸蓄电池充电方式及充电电路设计,在输入电压不变的情况下，DC-DC变换器是通过改变占空比D来调节输出电压大小、稳定输出电压的,脉冲频率调制模式（,PFM,）,脉宽调制模式（,PWM,）,光伏发电系统储能控制技术,铅酸蓄电池储能控制系统设计,光伏发电系统中铅酸蓄电池充电方式及充电电路设计,电压控制模式是一个单环控制系统。把输出电压作为反馈控制信号，通过对输出电压采样放大与参考电压比较，控制脉宽比较器的输出方波，调节功率开关管的导通与关断，实现闭环控制，以稳定输出电压,电压控制模式,对输出电压信号采样放大的同时，检测电感电流大小的变化；这两个信号量同时控制占空比的大小，以此达到调节电感的峰值电流跟随输出电压变化的目的,电流控制模式,按反馈控制量分类,光伏发电系统储能控制技术,铅酸蓄电池储能控制系统设计,放电控制及温度补偿,放电模块原理结构图,放电模块是连接铅酸蓄电池组与负载之间的桥梁，是整个独立光伏发电系统重要的控制部件,防止铅酸蓄电池深度放电导致对铅酸蓄电池造成不必要的损坏,可以使铅酸蓄电池组工作于温差较大及温度变化频繁的环境中，可以有效地对铅酸蓄电池组进行温度补偿，实时调整铅酸蓄电池组的放电终止电压,光伏发电系统储能控制技术,铅酸蓄电池储能控制系统设计,光伏发电储能铅酸蓄电池电压均衡电路设计,充电时,放电时,木桶效应,光伏发电系统储能控制技术,铅酸蓄电池储能控制系统设计,光伏发电储能铅酸蓄电池电压均衡电路设计,铅酸蓄电池均衡理论的本质是指电池荷电状态均衡，也就是同一组铅酸蓄电池中每个单体电池的剩余容量相同,铅酸蓄电池的荷电状态表示为：,荷电状态不好精确测量,以端电压是否一致衡量电池是否均衡,光伏发电系统储能控制技术,铅酸蓄电池储能控制系统设计,光伏发电储能铅酸蓄电池电压均衡电路设计,采用较高的均衡电压充电,充电后期电流逐渐下降,当充电电流不再下降时完成均衡充电,转浮充电,被动均衡,利用电池组内单体电池自消耗放电，实现单体电压过高的电池消耗能量来平衡电池组内各单体间容量差的目的,主动均衡,端电压均衡方法,光伏发电系统储能控制技术,锂离子电池储能控制系统设计,大容量电池储能系统结构,大容量储能系统总体结构图,电池组,电池管理系统,能量转换器（PCS）,监控系统,光伏发电系统储能控制技术,锂离子电池储能控制系统设计,锂离子电池管理模块设计,储能电池管理模块是实现大容量储能系统电力调度与存储、对储能电池工作状态实现实时准确的监控的基础,集中式,分布式,集中,-,分散式,集中式结构只有一个中心处理器，电池信号采集、开关驱动、信号隔离、通信传输等大部分外围电路都要和它进行连接。所有的电池信息都直接传递给中心处理器进行处理,分布式结构是每一个电池单体配备单体控制板，单体控制板负责该电池数据的采集、计算,上述两者的结合品，它将整个电池组分成N个小组，为每一个小组配备一个控制板，控制板负责该电池小组的数据采集及其他工作，然后由主控制器负责数据处理、均衡管理、荷电状态估算、热管理等核心工作,光伏发电系统储能控制技术,锂离子电池储能控制系统设计,锂离子电池管理模块设计,某集中-分散式的结构的锂离子电池管理系统总体框架图,单体电池以及整个电池组的荷电状态估算，数据处理以及通信、电池组均衡控制、故障诊断和处理、充放电控制、安全管理等,底层控制级由8个MCU构成，每个MCU负责8节锂离子电池单体的电压、温度采集以及均衡电路的控制,光伏发电系统储能控制技术,光伏逆变器,组成,升压回路,：把太阳电池的直流电压升压到逆变器输出控制所需的直流电压,逆变桥式回路,：把升压后的直流电压等价地转换成常用频率的交流电压,光伏发电系统储能控制技术,光伏逆变器,根据逆变器在光伏发电系统中的用途分类,光伏并网型逆变系统,光伏离网型逆变系统,并网逆变系统是指负载为电网，向电网输送电能的发电系统,光伏离网逆变发电系统则是指负载为常用（除电网外）的负载，其独立于大电网而存的一种发电系统，通常用于偏远地区、远离电网地区或岛屿，为其日常供电,光伏发电系统储能控制技术,光伏逆变器,基本技术参数,电压波形失真度,输出电压不平衡度,额定输出电压（稳压能力）,额定输出频率,额定电流（或额定功率）,当逆变器输出电压为正弦波时，应规定容许的最大波形失真度（谐波含量）。,对单相逆变器，其值不应超过10%；对三相逆变器，其值不应超过5%,这个一般用于三相逆变。在正常工作条件下，,逆变器输出三相电压的不平衡度应不超过一个规定值,，如5%,规定的输入直流电压在允许波动范围变动时，它表示逆变器输出的额定电压值。,一般情况下光伏逆变器的电压调整率应不大于3%，负载调整率应不大于6%,逆变器输出交流电压的频率应是一个相对的稳定值，,通常为工频50Hz。正常工作条件下其偏差应在1%以内,它表示在规定的负载功率因数范围内，逆变器的额定输出电流。有的产品给出的值为额定功率，其单位为,VA或kVA,光伏发电系统储能控制技术,光伏逆变器,锁相方法,市电过零点检测电路图,光伏并网逆变器的锁相是指并网逆变器的逆变输出电压与接入点电网电压具有一样的频率和相位，这样才能保证接入电网时能量的正常流动，而不会形成环流,常用的光伏并网逆变器锁相方法没有一个统一的名称，根据其原理，此处称之为市电过零点置位法,光伏发电系统储能控制技术,光伏逆变器,并网反孤岛检测方法,孤岛现象导致的后果,维修人员在进行修复时，可能会发生设备或人身安全事故,使得某些对频率变化敏感的负载受到损坏,由于电压的相位不一样，可能产生较大的突波电流，造成有关设备的损害，并且在公共电网恢复供电时，可能会发生同步的问题,当孤岛现象发生时，可能会形成欠相供电，影响用户端三相负载的正常使用,光伏发电系统储能控制技术,光伏逆变器,并网反孤岛检测方法,主动频移正反馈检测法流程图,（f,1,为频率正扰动量）,被动式检测法,一般是检测公共电网的电压大小与频率高低来作为判断公共电网是否发生故障或中断的依据，主要检测方法有：,电压与频率保护继电器检测法；相位跳动检测法；电压谐波检测法；频率变化率检测法；输出功率变化率检测法,01,主动式检测法,在逆变器的输出端主动对系统的电压或频率加以周期性扰动，并观察电网是否受到影响，以作为判断公共电网是否发生故障或中断的依据，主要有如下一些检测方法：,输出电力变动方式；加入电感和电容器；频率偏移检测法,02,光伏发电系统储能控制技术,光伏逆变器,最大功率点跟踪技术,目的：使光伏电池的输出功率尽可能工作在最大功率点处，能将光伏电池阵列产生的电能最大化利用，提高光伏系统的利用率,在实际应用中，只需要知晓所选用的光伏电池的参数并将光伏电池阵列的输出电压钳位于此值就可以实现最大功率点跟踪,恒压跟踪法,这种方法通过不断的扰动光伏电池的输出电压来使光伏电池阵列的输出功率不断接近最大功率,扰动观察法,利用光伏电池阵列输出的P-U曲线的切线来判断光伏阵列的输出功率是否工作在最大功率点处，并且通过比较输出端的动态电导值di/du和静态-I/U值的大小来决定光伏阵列输出电压的扰动方向,电导增量法,总,结,锂离子电池管理系统功能、结构组成,光伏发电系统储能控制系统设计,铅酸蓄电池储能控制系统设计,锂离子电池储能控制系统设计,光伏逆变器,