[发明专利]智能化能源高效管理系统

说明书

技术领域

本专利涉及新能源技术领域，特别是涉及光伏发电、风力发电等可再生能源系统中储能电池的控制和管理技术。

背景技术

储能蓄电池在各种交直流电源系统中应用非常广泛，尤其在新能源领域中，储能电池不仅可以存储多余能量用来提供短时备用供电，还可以平抑功率波动和改善电能质量，但是在新能源发电系统中储能电池充放电次数频繁，且能量来源端具有很大的波动性、随机性以及有限性，难以持续满足储能电池标准的充电规律要求，光照的季节性变化和连续阴雨天易造成储能电池的深度放电，且放过电后也难以在短期内再次充满，从而使电池长期处于低荷电状态。可见，光伏发电系统很少能高效快速地为储能电池充满电，电池往往会长期处于馈电状态，因此，储能电池的不恰当管理会大大缩短电池的使用寿命，而致使储能电池成为光伏发电系统中最易损坏的部件。

目前有研究者提出了一种蓄电池串并联的充电控制方法，通过检测太阳能电池板输出电压值，调整蓄电池串联的数量以匹配充电电压值，这种方法在理论上和实际应用中存在很大的技术缺陷和隐患，原因分析如下：蓄电池的三个主要参数端电压U₀、电池自身电动势E和其内阻r存在互相影响和制约的关系，不同端电压的蓄电池内阻不同，充放电时电动势的变化也不同，在上述充电方法中，当蓄电池组串联充电时随机加入或减少电池，势必无法保证新加入的电池和原有电池组的电池端电压是相同的，而此时单体电池的内阻值是不相同的，充电瞬间电动势也会明显不一致，根本无法保证电池组充电的均衡性，且长此轮循下去，反而加速了电池内阻值的差异化程度，结果会导致系统内所有的电池单体间参数差异变大，相当于将新旧电池混合使用，更加恶化了电池的使用性能和严重缩短电池的使用寿命。

发明内容

为了解决新能源系统中能源的高效利用，储能电池合理充放电管理的技术问题，本发明专利提出了智能化能源高效管理系统，针对于含光伏发电、风力发电等能量波动性较大的发电系统，能够提高能源的利用效率，保证蓄电池的有效充电，而且保证蓄电池充电的均衡性，更好的维护蓄电池内阻等参数的匹配和一致性，提高蓄电池的使用性能，延长蓄电池的使用寿命。

本发明专利所述的智能化能源高效管理系统，其组成结构是：由直流输入母线M、直流输出母线N、n组标称电压值完全相同的串联电池组(E1-En)、智能控制器C、检测装置V0-Vn、调压装置、智能充电开关K11-K1n、智能放电开关K21-K2n、旁路开关QF1-QFn构成，其智能充放电开关由防反二极管D和智能开关S组成，M通过智能充电开关K11-K1n与串联蓄电池组E1-En连接，E1-En是否投入在线充电由直流输入母线的能量信息决定，通过C对K11-K1n的控制来实现，N通过智能放电开关K21-K2n与串联蓄电池组E1-En连接，E1-En是否投入在线放电由E1-En的能量信息决定，通过C对K21-K2n的控制来实现，旁路开关QF1-QFn并联接在蓄电池组与智能放电开关之间，是蓄电池组的维护或维修通道。

实施本专利有益的效果是，能够科学化、智能化管理储能电池的充电蓄能，保证每个充电支路均衡充电，并可以最大化的利用能量，提高充电效率，有效维护了储能电池的使用性能，提高电池的使用寿命。

附图说明

图1本专利智能化能源高效管理系统的实施例结构图。

具体实施方式

如图1所示，储能电池组E1-En是n组标称电压值完全相同的串联电池组，其正极分别连接智能充电开关K11-K1n的正极出端，负极接智能放电开关K21-K2n的正极入端，直流输入母线M正极连接智能充电开关K11-K1n的正极入端，M负极连接智能充电开关K11-K1n的负极入端，直流输出母线N正极连接智能放电开关K21-K2n的正极出端，N负极连接智能放电开关K21-K2n的负极出端，K11-K1n的负极出端与K21-K2n的负极入端相连，QF1-QFn的正极输入接E1-En的负极，QF1-QFn的负极输入接K21-K2n的负极入端。智能充放电开关(K11-K1n，K21-K2n)由由防反二极管D和智能开关S组成，智能控制器C信号线接检测仪表V0、V1、V2......Vn，其控制线接智能充放电开关K11-K1n和K21-K2n。