1. 儲(chǔ)能系統(tǒng)的組成

儲(chǔ)能系統(tǒng) 由 ”四源一載” 組成

四源：即 光伏源，電池源，市電源，發(fā)電機(jī)源 ，

一載：即負(fù)載

1.1 儲(chǔ)能系統(tǒng)的組成之光伏

光伏源：即太陽(yáng)能電池板（PV），太陽(yáng)能電池板等效于電流源 特性

通過(guò)串聯(lián)，并聯(lián)組成方陣，是真正意義的新能源

太陽(yáng)能電池板的電路模型

太陽(yáng)能電池板的電路模型

太陽(yáng)能電池板的特性曲線

U-I曲線：開路電壓Voc, 短路電流Isc

U-P曲線 存在P值的最值，即存在最大功率點(diǎn)

U-I曲線和U-P曲線

1.2 儲(chǔ)能系統(tǒng)的組成之MPPT

MPPT的概念

Maximum Power Point Track 最大功率點(diǎn)追蹤

由于太陽(yáng)能電池板的非線性 ，需要設(shè)備具備自我調(diào)整負(fù)載匹配光伏源最大輸出功率的功能

常用的MPPT追蹤算法有： 擾動(dòng)觀察法 和 增量電導(dǎo)法

BOOST電路/BUCK電路實(shí)現(xiàn)MPPT

儲(chǔ)能系統(tǒng)中廣泛使用BUCK 電路 或者BOOST接入 PV

通過(guò)控制BUCK/BOOST 的輸出電流/電壓 來(lái)實(shí)現(xiàn)PV 曲線上的功率匹配

1.3 儲(chǔ)能系統(tǒng)的組成之電池

電池源：即蓄電池，可以是傳統(tǒng)的鉛酸類電池 或 鋰電池，是

整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心，起到能量存儲(chǔ)的作用

蓄電池的物理模型

蓄電池具備一定的恒壓源獨(dú)特性，電池由于內(nèi)阻很小，短路電流極大

標(biāo)定電池容量的單位是安時(shí) AH ，例如100AH，51.2V電池 就是5.12KWH的電池

蓄電池的物理模型

鉛酸電池 四段式充電

鉛酸電池一般采用四段式充電，CC 恒流， CV 均壓充， FLOAT 浮充， EQ 均衡充

鋰電池充電

一般是 CC 恒流， CV 均壓充

1.4 儲(chǔ)能系統(tǒng)的組成之電池充電實(shí)現(xiàn)

電池充電需要實(shí)現(xiàn)對(duì)電池電壓/電池電流的可控

對(duì)于鉛酸類電池，充電特性完全由充電器根據(jù)電池容量，以及LCD的設(shè)置參數(shù)決定 對(duì)于鋰電池，充電特性取決于BMS傳遞給充電機(jī)的指令

鋰電池BMS板

BMS

電池管理系統(tǒng) ，是嵌入于電池PACK的充放電管理/保護(hù)系統(tǒng)

LLC電路/BUCK電路實(shí)現(xiàn)充電

1.5 儲(chǔ)能系統(tǒng)的組成之市電

市電源：即大電網(wǎng)，一般對(duì)應(yīng)目前的低壓配電 網(wǎng)，可以是單相, 分相，三相的電網(wǎng)形式

低壓配電網(wǎng)的物理模型

低壓配電網(wǎng)是一個(gè)具低輸出阻抗的交流電壓源 ，特殊情況下可能會(huì)出現(xiàn)市電高阻抗的情況

單相電網(wǎng)： 單相三線制 ， L 火線， N 零線，PE 保護(hù)地

單相電網(wǎng)

分相電網(wǎng)：兩相四線制， L 1火線，L2火線， N 零線，PE 保護(hù)地

分相電網(wǎng)

三相電網(wǎng)： 三相五線制 ， L 1火線，L2火線，L3火線， N 零線，PE 保護(hù)地

三相電網(wǎng)

1.6 儲(chǔ)能系統(tǒng)的組成之發(fā)電機(jī)

發(fā)電機(jī)源：內(nèi)燃發(fā)電機(jī)，可以是柴油，汽油，天然氣發(fā)電機(jī)，一般用作后備電源

發(fā)電機(jī)的物理模型

發(fā)電機(jī)是一個(gè)有一定出阻抗的交流電壓源 ，由內(nèi)燃機(jī)拖動(dòng)同步發(fā)電機(jī) 實(shí)現(xiàn)發(fā)電，因此發(fā)電機(jī)具備同步發(fā)電機(jī)的V/f 特性

ATS

目前市面上的新產(chǎn)品均集成了ATS 功能，可實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī) 與 電網(wǎng)的自動(dòng)切換

當(dāng)電網(wǎng)停電時(shí)，ATS自動(dòng)啟動(dòng)并切換發(fā)電機(jī)作為AC源；當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)后，

ATS自動(dòng)關(guān)停發(fā)電機(jī)并切換回市電供電

1.7 儲(chǔ)能系統(tǒng)的組成之負(fù)載

負(fù)載：即普通的用電設(shè)備，可以是線性負(fù)載，也可以是非線性負(fù)載 等

常見線性負(fù)載為 電阻性負(fù)載，電容性負(fù)載，電感性負(fù)載 ，如 電熱棒，電動(dòng)機(jī)，鎢絲燈泡等

常見非線性負(fù)載為 整流性負(fù)載 如 日光燈 ， 各種帶整流器的家電，微波爐，打印機(jī)等

總諧波失真度 THDi/ THDv

衡量一個(gè)交流信號(hào)正弦度 的一個(gè)重要指標(biāo)，數(shù)值越低越接近正弦

含有低次諧波的市電電壓波形

FFT下的諧波分析

功率因數(shù) PF值

有功率和視在功率 的比值，描述負(fù)載電流與負(fù)載電壓的相位，越接近1，無(wú)功損耗 越小，有功率占比越高

PF表現(xiàn)為電壓與電流的相位差

2. 儲(chǔ)能系統(tǒng) 工作模式 2.1 儲(chǔ)能系統(tǒng)工作模式之削峰填谷

削峰：在用電高峰期，電價(jià)較高時(shí)，將光伏/電池能量賣入到電網(wǎng)，削除用電峰值

電路工況：電池側(cè)LLC正向工作，逆變器 工作于逆變狀態(tài)將直流能量饋入到電網(wǎng)中，表現(xiàn)為賣電模式

填谷：在用電低谷期，電價(jià)較低，允許從電網(wǎng)取能量給電池充電 ，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能

電路工況：逆變工作于整流狀態(tài)，將交流的電網(wǎng)能量反向輸入到LLC，LLC反向工作給電池充電 ，表現(xiàn)為 用電模式

2.2 儲(chǔ)能系統(tǒng)工作模式之防逆流

防逆流

即禁止賣電模式，儲(chǔ)能系統(tǒng)放出的能量只能小于等于負(fù)載能量，不會(huì)造成賣電的工況防逆流狀態(tài)下，是可以允許充電的

2.3 儲(chǔ)能系統(tǒng)工作模式之離網(wǎng)供電

離網(wǎng)工況

當(dāng)系統(tǒng)所有交流源，包括電網(wǎng)/發(fā)電機(jī) 都處于不可用狀態(tài),如電網(wǎng)停電，此時(shí)系統(tǒng)由光伏和電池聯(lián)合提供能量

逆變輸出穩(wěn)定的交流能量供給負(fù)載使用

2.4 儲(chǔ)能系統(tǒng)工作模式之離并網(wǎng)切換

離網(wǎng)工況

當(dāng)系統(tǒng)所有外部交流源，包括電網(wǎng)/發(fā)電機(jī) 都處于不可用狀態(tài)，如電網(wǎng)停電，此時(shí)系統(tǒng)由光伏和電池聯(lián)合提供能量

逆變輸出穩(wěn)定的交流能量供給負(fù)載使用

并網(wǎng)工況

系統(tǒng)切入到由外部交流源，包括電網(wǎng)/發(fā)電機(jī) 供給負(fù)載的工況，并網(wǎng)后可以是賣電 或者 防逆流 兩種模式之一

離網(wǎng)切并網(wǎng)

俗稱 ”進(jìn)市電“， 離網(wǎng)電壓需要在相位幅值與電網(wǎng)同步，即鎖相完畢后才能切入 電網(wǎng)

并網(wǎng)切離網(wǎng)

俗稱 “退市電”，分兩種情況，一種是異步退市電，即電網(wǎng)徹底丟失導(dǎo)致的退市電，這種情況是被動(dòng)的，需確保切換瞬間電壓不能中斷過(guò)長(zhǎng)

一種是同步退市電，即電網(wǎng)正常，機(jī)器主動(dòng)退出市電

2.5 儲(chǔ)能系統(tǒng)工作模式之并聯(lián)技術(shù)

光伏并聯(lián)技術(shù)

光伏板需要通過(guò)串并聯(lián)才能組成陣列滿足用電規(guī)格

光伏組串 間也可以通過(guò)逆變器內(nèi)部的均流控制實(shí)現(xiàn)并聯(lián)，例如三路MPPT輸入的逆變器可以三路組串并聯(lián)

電池并聯(lián)技術(shù)

電池可以通過(guò)CAN 通信實(shí)現(xiàn)多個(gè)電池的并聯(lián)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容的需求，滿足負(fù)載段對(duì)后備時(shí)間的需求

逆變器并聯(lián)技術(shù)

逆變器可以通過(guò)CAN通信以及并機(jī)控制算法 實(shí)現(xiàn)多個(gè)機(jī)器的功率擴(kuò)容

3. 總結(jié)

儲(chǔ)能系統(tǒng)依賴于新型的數(shù)字化控制平臺(tái) ， 實(shí)現(xiàn)四源 一負(fù)載的能量管理調(diào)度控制

具備如下主要功能：

?削峰填谷

?防逆流

?離網(wǎng)供電

并且能夠依托于先進(jìn)的并聯(lián)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)光伏組件，電池系統(tǒng)，逆變系統(tǒng) 的并聯(lián)擴(kuò)容