[发明专利]应用于光伏储能系统的能量管理方法

权利要求书

1.应用于光伏储能系统的能量管理方法，其特征在于：

光伏储能系统中电源包括光伏组件、锂电池和电网，

系统工况分为如下四种：

工况1孤岛运行，光伏发电：当光伏组件输出功率大于负载功率且锂电池未充满时，执行此模式；所述工况1执行状态下，光伏组件作为主供电电源，光伏侧变换器工作在恒压模式，控制直流母线电压恒定，全桥逆变器工作在独立逆变模式，如果光伏输出功率大于负载功率和锂电池充电功率之和，则电池侧变换器控制锂电池充电，反之则电池侧变换器不工作;

工况2并网运行，网侧变换器逆变：当光伏组件输出功率大于负载功率，并且锂电池已处于满充状态时，执行此模式；所述工况2执行状态下，全桥逆变器工作在并网模式以控制中间直流母线电压恒定，将盈余的电量回馈给公共电网，光伏侧变换器工作在MPPT模式，锂电池侧变换器不工作;

工况3孤岛运行，电池供电：当光伏组件输出功率不足以给负载供电，且锂电池储存有电量时，执行此模式；所述工况3执行状态下，锂电池作为主供电电源，电池侧变换器工作在Boost模式以控制直流母线电压恒定，全桥逆变器工作在独立逆变模式，若光伏组件存在功率输出，则光伏侧Boost变换器工作在MPPT模式；若光伏无功率输出，则光伏侧Boost变换器不工作;

工况4并网运行，网侧变换器整流：当光伏组件输出功率不足以给负载供电，且锂电池电量不足时，执行此模式; 所述工况4执行状态下，全桥逆变器工作在并网模式维持直流母线电压恒定，锂电池侧变换器工作在Buck模式以控制电池充电直至电池充满为止，若光伏组件存在功率输出，则光伏侧Boost变换器工作在最大功率点跟踪模式；若光伏组件无功率输出，则光伏侧Boost变换器不工作。

2.根据权利要求1所述的应用于光伏储能系统的能量管理方法，其特征在于：

当系统运行工况1时，若检测到锂电池SOC＞95%，则由工况1切换到工况2，若检测到光伏组件输出功率不足以给负载供电，则由工况1切换到工况3；

当系统运行工况2时，若检测到光伏组件输出功率不足以给负载供电，则由工况2切换到工况3；

当系统运行工况3时，若检测到光伏组件输出功率大于负载功率，则由工况3切换到工况1，若检测到锂电池SOC＜5%，则由工况3切换到工况4；

当系统运行工况4时，若检测到光伏组件输出功率大于负载功率，则由工况4切换到工况1。

3.根据权利要求1或2所述的应用于光伏储能系统的能量管理方法，其特征在于：

当运行工况2时发生电网故障，则由工况2切换到工况1由光伏组件供电继续运行；

当运行工况4时发生电网故障，则由工况4切换到工况3由锂电池供电继续运行；

当运行工况1或3时发生电网故障，则系统维持原工况运行。

4.根据权利要求3所述的应用于光伏储能系统的能量管理方法，其特征在于：所述锂电池电量信号的采集通过电池管理系统获取；

光伏组件输出功率和负载的输出功率通过系统工况状态获取：

当系统运行在工况2、4状态时，光伏侧变换器工作在MPPT模式，系统检测出光伏最大输出功率，从而与负载功率做比较，判断条件是否成立；当系统运行在工况1状态时，通过检测直流母线电压是否跌落来间接判断条件是否成立；当系统运行在工况3状态时，电池侧变换器工作在Boost模式，通过检测直流母线电压是否抬升来间接判断条件是否成立。

5.根据权利要求4所述的应用于光伏储能系统的能量管理方法，其特征在于：直流母线电压跌落的阀值为V_{dc_min}=V_{dc_rating}(1-10%)，其中V_{dc_rating}为直流母线电压额定值，设定直流母线电压抬升的阀值为V_{dc_max}=V_{dc_rating}(1+10%)；若当前直流母线电压V_dc>V_{dc_max}时，条件光伏组件输出功率大于负载功率成立。

6.根据权利要求1所述的应用于光伏储能系统的能量管理方法，其特征在于：所述管理方法执行切换各个工况时，需满足以下条件：

1）锂电池最大放电功率大于负载最大功率，保证单独由锂电池供电时可以满足负载需要；

2）负载侧DC/AC变换器额定功率大于锂电池最大充电功率与负载最大功率之和，从而确保电网能够给负载供电的同时给锂电池充电；

3）负载侧DC/AC变换器额定功率大于光伏最大输出功率，保证电网能够吸纳光伏最大输出功率。