基于VRLA構(gòu)建光儲聯(lián)合并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)

摘要：獨立光伏系統(tǒng)由于受到輻照強(qiáng)度、溫度等環(huán)境因素的影響，發(fā)電時具有分時性、斷續(xù)性的缺點，無法向負(fù)載提供持續(xù)平穩(wěn)的電能。通過引入蓄電池儲能系統(tǒng)，可以克服獨立光伏系統(tǒng)的這些缺陷。此外，蓄電池較穩(wěn)定的端壓對光伏系統(tǒng)直流工作電壓的箝位作用，保證了整套系統(tǒng)可工作在最佳工作點附近。利用閥控式密封鉛酸(VRLA)蓄電池構(gòu)建儲能系統(tǒng)，設(shè)計了一套20 kW光儲聯(lián)合并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，研究了蓄電池儲能系統(tǒng)在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的實際應(yīng)用及相應(yīng)的功率協(xié)調(diào)控制技術(shù)。
關(guān)鍵詞：光伏系統(tǒng)；閥控式密封鉛酸蓄電池；最佳工作點；儲能

1 引言
獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)中，受晝夜輻照條件變化的影響，系統(tǒng)產(chǎn)生的電能無法持續(xù)滿足用電負(fù)載的需求。當(dāng)負(fù)載接入光伏系統(tǒng)時，由于光伏電池陣列受到輻照強(qiáng)度、溫度等的影響，使負(fù)載不能工作在最佳工作點附近，效率較低。蓄電池儲能系統(tǒng)的引入彌補(bǔ)了獨立光伏系統(tǒng)的這一缺陷。近年來，VRLA蓄電池由于密封不漏酸、不腐蝕設(shè)備污染環(huán)境，且維護(hù)簡單而備受歡迎，得到了廣泛使用。
結(jié)合新能源電力系統(tǒng)國家重點實驗室具有實驗性、研究性、示范性的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。配置2組19x12 V／100Ah的VRLA蓄電池，基于PWM技術(shù)設(shè)計了一套20 kW光儲聯(lián)合并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，研究了蓄電池儲能系統(tǒng)在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的實際應(yīng)用及相應(yīng)的功率協(xié)調(diào)控制技術(shù)。

2 光儲聯(lián)合并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)
圖1為光儲聯(lián)合并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，500 V直流母線由光伏電池陣列經(jīng)一組DC／DC升壓裝置得到。

光儲聯(lián)合并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)功率協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。功率協(xié)調(diào)部分主要包括一套DC／AC雙向換流器和一套DC／DC雙向調(diào)壓器，兩端分別連接交流母線和直流母線，蓄電池組位于兩套系統(tǒng)的直流銜接處，直流母線上懸掛有其他DC／DC和DC／AC裝置。

其中，DC／AC雙向換流器是一組由6個IGBT構(gòu)成的三相全橋電路，可實現(xiàn)整流和逆變功能的雙向切換。DC／DC雙向換流器是直流調(diào)壓電路，可分別實現(xiàn)基于Boost或Buck原理的升／降壓調(diào)節(jié)，如圖3所示。
當(dāng)系統(tǒng)檢測到蓄電池組虧電時，設(shè)定DC／AC裝置工作在整流模式，從交流母線取電并整流為直流；或設(shè)定DC／DC裝置工作在降壓模式，分別通過交直流母線取得能量供給蓄電池組充電。當(dāng)系統(tǒng)檢測到AC／DC負(fù)載投入，需要蓄電池組饋電提供能量時，DC／AC裝置工作在逆變模式，從蓄電池取電逆變?yōu)榻涣麟?，并入電網(wǎng)或者供給交流負(fù)載；或設(shè)定DC／DC裝置工作在升壓模式，將蓄電池電壓抬升后并入直流電網(wǎng)，或供給直流負(fù)載。