混合能源管理系统的优化方案

1.功能简介

1）混合能源管理系统如图7-14所示，该控制单元是一个智能控制系统，采用Linux的操作系统，具有强大的通信及控制功能。控制单元具有与系统内设备的通信接口，实时读取设备的数据并对系统内的设备进行控制；实时采集直流母线电压及电池组的充放电电流，根据控制策略完成系统的控制；具备远程通信接口，可实现混合能源系统的集中化管理。

2）强大的本地数据显示功能，实时采集太阳能变换器、整流器、电池组、逆变器的数据，检测设备和系统的工作状态，本地显示这些数据并传送至集中监控系统。

3）检测系统的工作状态，可实时监测，出现异常情况时进行报警操作，并进行报警记录，记录的条数大于1000条。可本地或远程查询报警记录。

4）可以根据系统的配置对系统的参数进行设置，例如：电池的安时数，报警的阈值和其他的参数。

5）可对系统中设备进行控制，例如：柴油发电机组的起停，电池开关的通断。

6）具有远程监控功能，丰富的通信接口，可通过TCP/IP、RS232/485及干接点等进行远程监控。

2.系统控制模式

混合能源系统原理如图7-15所示，系统的控制模式分为以下几种情况：

1）当阳光充足时，由太阳能供电系统为电池和负载提供电力，混合能源管理系统通过电池电流的检测，控制太阳能变换器完成电池的充电过程，如图7-16所示。

蓄电池组充电采用三段式充电模式，具体过程如下：

①第一阶段 恒流充电阶段。通过调节充电电压，使充电电流保持恒定（胶体电池充电电流为0.15C左右），此时电池充入电量快速增加，电池电压上升。

②第二阶段 恒压充电阶段。充电电压保持恒定，充入电量继续增加，充电电流下降。

③第三阶段 浮充充电阶段。充电电流降至低于浮充转换电流时，电池转入浮充阶段。(www.xing528.com)

图7-14 混合能源管理系统

1—监控模块 2—逆变器（DC-AC） 3—光伏变换器（DC-DC） 4—整流器（AC-DC） 5—专用I/O口 6—逆变器及油机电源配电开关 7—直流系统浪涌保护器 8—交流系统浪涌保护器 9—电池熔断器 10—公共正极 11—负载开关 12—油机输入开关 13—光伏输入开关 14—预留扩展空间

图7-15 混合能源管理系统示意图

监测到电池转入浮充阶段约3h后，蓄电池组充电结束。

2）当太阳能供电系统不能单独满足系统的供电时，这时系统由太阳能变换器和电池共同为系统供电，如图7-17所示。

图7-16 光伏系统供电模式

图7-17 光伏系统和蓄电池组共同供电模式

3）随着电池的放电，系统的直流电压会逐渐地降低。当太阳能不能完全满足系统的供电，电池的直流电压会持续地降低，当电压低于系统设置的电压下限时，由混合能源管理系统控制启动柴油发电机组工作，通过整流器为系统供电，同时混合能源管理系统控制整流器为蓄电池组充电，如图7-18所示。

4）在柴油发电机组工作时，混合能源管理系统检测太阳能供电系统，当太阳能充足时，由柴油发电机组切换至太阳能供电，柴油发电机组停止工作，如图7-19所示。

5）当太阳能供电不足，由电池组为系统供电，当蓄电池电压低至电压下限时，启动柴油发电系统又失败时，电池电压将会继续降低，当电池电压低至电池电压保护值时，由混合能源管理系统控制电池控制单元开关脱扣，以保护电池，如图7-20所示。

图7-18 柴油发电机组供电模式

图7-19 柴油发电机组供电模式切换至光伏系统供电模式