独立光伏系统的应用及控制策略探讨（2）

四、分组充放电控制策略分析

　　1．分组策略的提出

　　为了加强对蓄电池的充放电管理，同时提高对负荷的供电可靠性，可以对光伏系统中的蓄电池进行分组管理，使其变成多个容量较小的蓄电池组，主要基于以下几个原因：

　　（1）提高充电电流，有效地利用太阳能阵列的能量，减小长期的小电流放电和小电流充电对蓄电池带来的不良影响，避免小电流放电产生大的结晶；

　　（2）蓄电池在大电流放电后的接收电流能力较强，因此分组可以适当增加充电的效率；

　　（3）分组能够实现对于蓄电池组的维护性充电，在光照条件和蓄电池容量允许的条件对于蓄电池进行维护性的均衡充电，适当的过充能够避免电池电解液的分层；

　　（4）能够实现充电的同时，又能为白天需要保证的重要负载放电。

　　2．分组管理的原则

　　蓄电池分组要考虑整个系统的设计容量，综合考虑光伏阵列在最大太阳辐射下的最大输出电流与蓄电池组的最大可充电电流的关系，分组的主要原则如下：

　　（1）系统光伏阵列最大输出电流要小于蓄电池组的最大可充电电流。主要是针对蓄电池的荷电状态较低时的充电接收能力而言，可接受的充电电流稍微大于阵列的最大输出电流；

　　（2）分组要考虑系统中负载的大小，放电电流在厂家规定的放电率附近，以一个工作日放电容量占蓄电池小组容量的20%左右为宜；

　　（3）分组要考虑控制系统的设计与实现，不宜太多，一般不超过3组，以2~3组为宜。

　　3．分组控制电路的结构分析

　　以分两组为例，控制的策略如下：首先预测容量，对于容量较小的蓄电池组先充电，同时允许另一组放电；在线判断两组容量的变化，当两组容量相差达到30%以上时，进行充电和放电（或者静置）状态的切换；结合系统的控制策略，达到均衡充放电的目的，同时在系统的荷电状态较低时，应输出低荷电状态提示，结合负载的分级限制输出电流，分组控制电路结构如图2所示。

　　图2中KM1、KM2、KM3、KM4为充放电控制继电器，电路中接入常开触点，KM3为辅助常闭触点，电路主要是实现上面提出的控制策略，选择电压和电流满足要求的继电器可以实现控制的要求。

　　以上的控制系统虽然能够考虑所有的工作情况，但是控制复杂，对于千瓦级的系统，效果较好，对于容量较小的光伏系统，简化系统中的控制环节，一种简化的工作状态如下图3所示，简化的分组充放电控制指令如表2所示。

　　在实际的系统中，应该结合系统的实际设计容量和负载的要求，具体选择合理的控制方案，分组控制策略在实际的控制中很容易实现。在某营区光伏电站的项目设计中，我们应用了分组充放电控制策略，得到了很好的效果。

五、结论

　　随着军队后勤建设的不断发展，官兵环保意识的不断增强，光伏系统工程技术水平的不断提高，光伏发电系统必将在军队取得越来越多地应用。本文提出的分组充放电管理，对于提高光伏系统供电可靠性具有现实意义。同时，不断优化光伏系统的控制策略，研究光伏系统能量跟踪的规律，研制智能化程度较高的光伏系统控制器，对推动光伏系统的深入应用具有重大的作用。

参考文献
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[6]任柱，陈渊睿．独立光伏系统中蓄电池充电控制策略[J]．控制理论与应用，2008，25（2）：361~363

作者简介：
董宁铸（1985—），男，甘肃宁县人，硕士研究生，主要研究方向为独立光伏系统的设计与控制。E-mail：dongzhe001001@163.com
王维俊（1964—），女，重庆市人，教授，博导，主要研究方向为移动电源与多能源发电技术。E-mail:wjwang866@126.com　联系方式：地址：重庆市长江二路174号研究生2队（400016）电话：13452992756 （董宁铸）