一種光儲能量管理實驗系統技術方案

本實用新型專利技術涉及一種光儲能量管理實驗系統，光伏模擬電源模擬在實際的天氣、溫度下光伏電池的出力波動，單向DC/DC變流器接在光伏模擬電源與逆變器之間，單向DC/DC變流器為升壓電路，將光伏輸出電壓升至并網、離網逆變器輸入側允許范圍，雙向DC/DC變流器一側與單向DC/DC變流器輸出母線并聯，另一側與儲能單元連接，兩個變流器通過切換開關分別連接并網逆變器和離網逆變器，并網逆變器接市電，離網逆變器接負載，控制系統采集光伏模擬電源、負載、儲能電池的實時數據，處理數據后輸出控制信號控制各變流器工作?？刂撇⒕W、離網切換運行，實現對光伏及儲能系統的能量合理化管理。提高系統的快速響應性能，延長儲能裝置壽命。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種光伏儲能系統，特別涉及一種基于NI LabVIEW數據采集的光儲能量管理實驗系統。
技術介紹
目前，光伏發電裝機容量不斷增加，其輸出功率波動對電網電能質量與穩定運行的影響越來越受到關注。由于光伏發電輸出功率受光照強度和環境溫度等因素的影響變化很大，并且光伏出力不能儲存，因此當光伏發電系統處于離網運行時需要加入儲能設備對電能進行儲存和調節。光儲能量管理系統通常采用傳感器對光伏電池和儲能電池的運行參數進行檢測，并結合軟件控制系統運行狀態；采用中央控制器，對光儲系統的各種運行狀態進行統一管理。然而，現有光儲能量管理系統中儲能裝置的監控和維護設備的響應速度和精度不能滿足實際要求。因此，改進儲能裝置的監控與維護設備，制定優化的系統工作模式，對提高能量管理系統的可靠運行以及快速響應有著重要的現實意義。
技術實現思路
本技術是針對現有儲能裝置的監控和維護設備響應速度和精度不能滿足要求的問題，提出了一種光儲能量管理實驗系統，采集運行數據，控制并網、離網切換運行，實現對光伏及儲能系統的能量合理化管理。本技術的技術方案為:一種光儲能量管理實驗系統，包括光伏模擬電源、單向DC/DC變流器、雙向DC/DC變流器、并網逆變器和離網逆變器、儲能單元、控制系統，光伏模擬電源模擬在實際的天氣、溫度下光伏電池的出力波動，單向DC/DC變流器接在光伏模擬電源與逆變器之間，單向DC/DC變流器為升壓電路，將光伏輸出電壓升至并網、離網逆變器輸入側允許范圍，雙向DC/DC變流器一側與單向DC/DC變流器輸出母線并聯，另一側與儲能單元連接，兩個變流器通過切換開關分別連接并網逆變器和離網逆變器，并網逆變器接市電，離網逆變器接負載，控制系統采集光伏模擬電源、負載、儲能電池的實時數據，處理數據后輸出控制信號控制各個變流器工作。所述儲能單元選用串聯的鋰電池。所述控制系統內選用DAQ數據采集板卡采集數據，通過PC1-6251數據總線，對光伏模擬電源、負載、儲能電池進行在線監測。本技術的有益效果在于:本技術光儲能量管理實驗系統，通過分析NIPCI雙向I/O接口板卡采集到的數據，對光伏發電系統的離網運行以及儲能單元的充放電進行控制，對系統能量進行優化管理，提高系統整體工作效率以及安全性。同時，通過應用高精度NI控制器以及LabVIEW的數據流，提高系統的快速響應性能，延長儲能裝置壽命?！靖綀D說明】圖1為本技術光儲能量管理實驗系統結構示意圖；圖2為本技術系統控制及通信結構示意圖?！揪唧w實施方式】如圖1所示光儲能量管理實驗系統結構示意圖，其中光伏模擬電源模擬在實際的天氣、溫度下光伏電池的出力波動；系統儲能單元為儲能電池，選用鋰電池，能夠減小儲能裝置體積并提高系統效率；單向DC/DC變流器接在光伏模擬電源與逆變器之間，單向DC/DC變流器為升壓電路，將光伏輸出電壓升至并網、離網逆變器輸入側允許范圍，同時對光伏輸出波動具有一定平滑性，單向DC/DC輸出側可由斷路器選擇性接入并網、離網逆變器，實現系統并網、離網運行；雙向DC/DC變流器可對直流母線側和鋰電池側的能量雙向流動進行控制，雙向DC/DC變流器一側與單向DC/DC變流器輸出母線并聯，另一側與串聯的鋰電池組連接。兩個變流器通過切換開關分別連接并網逆變器和離網逆變器，并網逆變器接市電，離網逆變器接負載。系統通過切換各個變流器的工作模式，實現系統在多個狀態下運行?？刂葡到y采集光伏模擬電源、負載、儲能電池的實時數據，處理數據后輸出控制信號控制各個變流器工作。所述的光伏模擬電源輸出電壓為DC 40~48V ;鋰電池組額定電壓為DC 51.2V，總過充電壓為DC 60.8V，總過放電壓為DC 16.5V。所述的單向DC/DC變流器輸入電壓為DC 40~48V，輸出電壓為DC 280-300V ;雙向DC/DC的Boost模式輸出電壓為DC 285-300V, Buck模式輸出電壓為DC 45-50V ;離網逆變器輸入電壓為DC 300±10V，輸出電壓為AC 210~230V，額定功率為2kW;并網逆變器輸入電壓為DC 300±10V，輸出電壓為AC 220±5V，額定功率為2kW。所述的負載為電阻器負載，額定功率為600W，額定電壓為DC 300Vo如圖2所示系統控制及通信結構示意圖，能量管理系統通過NI DAQ數據采集卡和PC1-6251數據總線，對實驗平臺中光伏模擬電源出力、負荷功率、儲能電池端電壓等參量進行在線監測，同時由LabVIEW程序控制系統的工作模式切換，實現系統的高效能量管理。本實例提供的DAQ數據采集板卡可實現光伏儲能系統的動態實時數據采集任務。通過調用、配置底層DAQmx，實現對光儲能量管理實驗系統中的光伏出力、直流母線電壓、儲能電池端電壓等參量的監測。所述的DAQ數據采集板卡為NI公司Μ系列板卡，以16位PC1-6251為總線，具有16路單端模擬量輸入通道，采樣率為1.25MS/s，以及24路雙向數字I/O通道，最大時鐘速率達10MHz，可輸出多通道數字量，實現對各變流器接口開關狀態的電氣控制。LabVIEW PC控制程序實現人機交互界面，其中數據采集卡可實現輸出數字量及對夕卜部模擬量的采集，LabVIEW控制程序可實現對外部模擬信號的處理及分析，產生相應的數字量信號，用于對外部各節點的低壓繼電器進行通斷控制，而繼電器用于對高壓斷路器進行電氣隔離，從而實現控制光伏儲能系統運行在各工作狀態。【主權項】1.一種光儲能量管理實驗系統，其特征在于，包括光伏模擬電源、單向DC/DC變流器、雙向DC/DC變流器、并網逆變器和離網逆變器、儲能單元、控制系統，光伏模擬電源模擬在實際的天氣、溫度下光伏電池的出力波動，單向DC/DC變流器接在光伏模擬電源與逆變器之間，單向DC/DC變流器為升壓電路，將光伏輸出電壓升至并網、離網逆變器輸入側允許范圍，雙向DC/DC變流器一側與單向DC/DC變流器輸出母線并聯，另一側與儲能單元連接，兩個變流器通過切換開關分別連接并網逆變器和離網逆變器，并網逆變器接市電，離網逆變器接負載，控制系統采集光伏模擬電源、負載、儲能電池的實時數據，處理數據后輸出控制信號控制各個變流器工作。2.根據權利要求1所述光儲能量管理實驗系統，其特征在于，所述儲能單元選用串聯的鋰電池。3.根據權利要求1所述光儲能量管理實驗系統，其特征在于，所述控制系統內選用DAQ數據采集板卡采集數據，通過PC1-6251數據總線，對光伏模擬電源、負載、儲能電池進行在線監測?！緦＠勘炯夹g涉及一種光儲能量管理實驗系統，光伏模擬電源模擬在實際的天氣、溫度下光伏電池的出力波動，單向DC/DC變流器接在光伏模擬電源與逆變器之間，單向DC/DC變流器為升壓電路，將光伏輸出電壓升至并網、離網逆變器輸入側允許范圍，雙向DC/DC變流器一側與單向DC/DC變流器輸出母線并聯，另一側與儲能單元連接，兩個變流器通過切換開關分別連接并網逆變器和離網逆變器，并網逆變器接市電，離網逆變器接負載，控制系統采集光伏模擬電源、負載、儲能電池的實時數據，處理數據后輸出控制信號控制各變流器工作?？刂撇⒕W、離網切換運行，實現對光伏及儲能系統的能量合理化管理。提高系統的快速響應性能，延長儲能本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光儲能量管理實驗系統，其特征在于，包括光伏模擬電源、單向DC/DC變流器、雙向DC/DC變流器、并網逆變器和離網逆變器、儲能單元、控制系統，光伏模擬電源模擬在實際的天氣、溫度下光伏電池的出力波動，單向DC/DC變流器接在光伏模擬電源與逆變器之間，單向DC/DC變流器為升壓電路，將光伏輸出電壓升至并網、離網逆變器輸入側允許范圍，雙向DC/DC變流器一側與單向DC/DC變流器輸出母線并聯，另一側與儲能單元連接，兩個變流器通過切換開關分別連接并網逆變器和離網逆變器，并網逆變器接市電，離網逆變器接負載，控制系統采集光伏模擬電源、負載、儲能電池的實時數據，處理數據后輸出控制信號控制各個變流器工作。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王育飛，薛花，趙東，
申請(專利權)人：上海電力學院，
類型：新型
國別省市：上海;31