[发明专利]一种全钒液流电池光伏充电系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种全钒液流电池光伏充电系统及方法。

背景技术

当前全钒液流电池由于充放电性能好、容量大、寿命长、安全性高等优点具有广阔的应用前景，也日益在太阳能光伏系统以及电动车领域中替代常规的蓄电池使用，同时随着能源短缺引发的各种问题越来越突出和节能减排的不断推进，使得光伏充电系统的应用也越来越广泛，参考图1所示，现有技术中的全钒液流电池光伏充电系统中的光伏充电装置控制元器件的工作电源通常利用全钒液流电池输出的直流电压提供，且光伏充电装置利用太阳能光伏板输出的电能对全钒液流电池充电，全钒液流电池通过逆变器把直流电变换为交流电后供负载使用，那么当全钒液流电池处于初始状态或者全钒液流电池电压较低时则不能启动光伏充电装置，进而无法实现太阳能对全钒液流电池进行充电；另外若通过利用市电整流和电压变换后给光伏充电装置控制元器件提供工作电源，不仅无法适用于野外环境且当市电中断时同样无法启动光伏充电装置给全钒液流电池充电，以上情况均大大降低了太阳能利用率和全钒液流电池的使用效率，浪费太阳能资源。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种不仅保证全钒液流电池低电压时光伏充电装置正常利用，同时优化全钒液流电池的充放电控制流程的全钒液流电池光伏充电系统及方法。

本发明的技术手段如下：

一种全钒液流电池光伏充电系统，包括：

用于将太阳能转换为电能并输出至直流母线的太阳能光伏板；

连接太阳能光伏板，用于对太阳能光伏板传输过来的电能进行变换后输出至直流母线的光伏充电装置；

分别连接太阳能光伏板、光伏充电装置和全钒液流电池，用于将太阳能光伏板或光伏充电装置传输过来的电能传输给全钒液流电池充电的直流母线；所述直流母线一端正极通过相互串联的二极管VD1和可控开关连接太阳能光伏板输出正端；所述二极管VD1阳极连接太阳能光伏板，阴极连接可控开关；

连接直流母线，用于储存直流母线传输过来的电能以及将储存电能释放至直流母线的全钒液流电池；

连接直流母线的供电单元；所述供电单元包括系统启动时给控制器和电解液循环泵供电的UPS，该供电单元分别连接电解液循环泵和控制器；

连接全钒液流电池的电解液循环泵；

连接全钒液流电池，用于实时采集全钒液流电池当前电压和容量状态参数的状态检测器；

分别连接电解液循环泵、状态检测器、可控开关、光伏充电装置，用于启动电解液循环泵，根据状态检测器实时采集的全钒液流电池状态参数小于预设参数阈值Ⅰ的判断结果控制可控开关闭合，根据状态检测器实时采集的全钒液流电池状态参数值大于等于预设参数阈值Ⅰ的判断结果控制可控开关断开并启动光伏充电装置，根据状态检测器实时采集的全钒液流电池状态参数值等于预设参数阈值Ⅱ的判断结果通过控制光伏充电装置的输出电流调节全钒液流电池处于浮充状态的控制器；

作为优选，所述供电单元还包括：整流器、二极管VD2、二极管VD3和斩波器；所述整流器输入端连接UPS；所述二极管VD3阳极连接整流器输出正端；所述二极管VD2阳极连接直流母线另一端正极；所述二极管VD2阴极、二极管VD3阴极与斩波器输入正端相连接；所述斩波器输出端分别连接电解液循环泵和控制器；

作为优选，所述供电单元还包括：二极管VD4和DC/AC变换器；所述二极管VD4阳极连接直流母线另一端正极；所述二极管VD4阴极连接DC/AC变换器输入正端；所述DC/AC变换器输出端分别连接电解液循环泵和控制器；

作为优选，还包括串接在由太阳能光伏板、二极管VD1、可控开关和直流母线构成的充电回路中的电流传感器；所述电流传感器与控制器相连接；当电流传感器反馈给控制器的电流信号小于一定电流阈值时，控制器控制可控开关断开；

作为优选，还包括通过逆变器连接全钒液流电池的多个交流负载；多个所述交流负载采用逐级控制策略，控制器根据状态检测器反馈给控制器的全钒液流电池状态参数变化通过逆变器控制不同优先级的交流负载的连接和断开；

作为优选，所述状态检测器包括电压传感器和SOC测量模块；

作为优选，所述光伏充电装置具有防过充、防过压、防过流、防反接和防短路的安全保护电路；所述控制器具有防过放的安全保护电路；

作为优选，还包括连接直流母线的用电设备和直流负载；所述用电设备通过手动开关与直流母线相连接；

作为优选，所述可控开关为直流接触器、继电器或开关管。