1光伏储能系统的优势

在我们传统观念中电能不能存储，光伏储能系统不但改变了这一传统思维，还能将存储的电源用于各个方面，带动了电力在这方面的发展。在我们的日常用电环境中，一般白天用电量较高，用电价格也比较贵，晚上用电较低，相应的价格也较低，光伏储能系统可以利用晚上电量比较低廉时储存电能，在白天电价比较高的时候，使用光伏储存的电，通过这种方式，不但能保证工厂的持续稳定生产，而且能够为节约工厂开支，促进工厂的可持续发展；光伏储能系统还能促进均衡电能输送，减少其中很多环节的建设，利于国家提倡的绿色环保建设；最后，是光伏储能系统能减少意外的发生，促进电能的可持续供应，这为很多对供电质量要求很高的企业提供了更多的选择。

2光伏电力混合储能系统的能量管理策略

本文对直流传输系统（DC）和交流传输系统（AC）的传输状态进行了对比，从结果可以看出：以直流为中心的传输系统为电池能量储存系统提供了最佳的充电保护；以交流为中心的传输系统，通过减少光伏电源到交流负载的转换级数，保护了BES系统的稳定运行，为电池组的灵活部署提供了有效的保证。因此，在以交流为中心的传输系统中，可以灵活地配置BES单元。当系统控制器未适当管理能量流时，就必须考虑安全隐患。当光伏电力系统中的总发电量超过BES系统的最大值时，系统的充电电压和电流就会超过电池系统的上限，对储能系统造成不可逆的损坏。本文所提出的能量管理策略，可以在稳定传输系统内部电流的情况下，通过电源控制器使BES系统在充放电过程中，保持稳定的电流变化曲线。

为了保持光伏电力系统的稳定运行，需要将电网中的电流和电压控制在V_batmax和I_batmax以内。同时为了防止储能系统的过度充放电，电源转换器应满足如下条件：

                          （1）

电池充电的参考电压和电流水平（）是温度（T_B）的函数，用F来表明函数映射关系。如果不满足式（1），则不受控制的能量流可能会导致电池充电电压过高，造成电池不可逆转的损坏。为了避免这种不良影响，本文将形成网格的电池转换器设计为多变量系统：直接调节，控制交流电压、频率和相角；间接调节，控制直流电压、电流和剩余电量，稳定BES系统的充电电压。电池转换器的正弦波v_ac^*（t）由调制指数mi、振幅标尺参考V_M和初始相位角θ0生成。

（2）式中：（V_M+v_m）为交流电压的幅值；（）为基波频率；（θ₀+θ）为相电压。根据式（2），电池转换器可以控制与交流电源线有关的3个独立参数：（V_M+v_m），（）和（θ₀+θ）。这3个独立的参数组合成一个更复杂的通信结构，其中电池转换器通过交流电源线与其他分布式电源转换器进行通信。电池转换器可作为具有电压控制功能的电压源逆变器，直接控制输出电压的产生（幅值、频率和相角），具体如下所示：（3）

通常使用以下3种方法实现电池转换器（发射器）和PV逆变器（接收器）之间的通信：①c_F的线性变化；②c_F基于模式的变化；③数字调制传输。使用此特定方法，电池转换器对可控制的载波信号c_F进行调制，光伏逆变器以类似于模数转换的方式对信息进行解调。c_F的变化以0和1的格式提供信息。

3基于频率控制的能量均衡和减载策略

本文基于频率的电源管理控制为BES的多级充电功率平衡和减载提供了一种鲁棒的方法，该方法可以有效减少系统的能量损耗，增强整个链路的稳定性。本文设计的一种通过控制光伏逆变器的功率来间接控制电池充电电压和电流的网格结构。当检测到反向功率/电流时（按常规的充电模式Pdc>0或Idc>0），数字开关kchg被关闭。两个控制器的输出（GdcV，GdcI）相加并在最大值Δfmax之下限制整个系统的扰动。

电池转换器的控制器是利用线性频率变化设计的，其中cF=Δf，并且需要依赖电流、电压和SOC参数。考虑到系统电源管理，可以设计具有减载功能的以直流和交流为中心的电源系统。减载功能扩展了通信机制的适用性，使其可用于交流负载管理和PV逆变器。如果电力系统使用BES的电力储备运行，或者预测RES的可用性较低（例如，冬季太阳辐照度水平较低），则减载功能将发挥作用。在这种模式下，交流负载按预定的优先顺序关闭。在孤岛离网模式下运行的电池转换器，以及带有可控断路器的交流面板，用于分配交流负载。电池转换器可直接对SOC/SOH（SOH为电池健康度）进行BES监控，并控制交流断路器的位置（断开或闭合）。

具备减载功能的电源管理策略可以在电池转换器控件内或交流断路器中（远程控制，集成在配电面板上）实现。配电面板旨在通过使用控制方程cF来控制交流断路器。在这种情况下，电池转换器通过向下的频率变化间接命令断路器改变其状态。

当SOC降低到一定限制以下时（即SOClim=50%），BES的充电状态受到持续监控，非关键负载通过控制功能关闭。

4仿真与数据分析

本文通过以下设置验证了用于功率流控制的智能能量管理策略的性能。电池转换器和光伏逆变器使用两电平全桥，单相四象限，6kVA，120/240V-60Hz。铅酸（吸收性玻璃垫）电池容量为6.7kW·h，锂离子（LiFePO₄）电池容量为2.6kW·h。线频比例积分补偿器属性：

。通过能量管理策略在住宅离网应用中的实验结果，其中频率线性变化用于功率流控制，并使用了光伏电源、交流负载和铅酸、锂离子两种电池。实验评估表明，使用铅酸电池和锂离子电池的结果相似。在t₀→t₁，太阳辐照度可以忽略不计，并且光伏逆变器不收集任何能量。电池以放电模式工作，为交流负载供电（P_ACload=1kW）。在t₁时，PV转换器开始发电（P_pvAC），可用太阳能PpvAC大于交流负载P_ACload，能量流向电池端口。在t₂时，电池电流（I_dc）和电压（V_dc）开始增加，电池转换器改变频率。当频率增加时，光伏转换器降低输出，直到达到功率平衡为止：P_pvAC=P_ACload+P_dc。在t₃时，控制算法降低了充电电流基准（I^*_dc），进入限流运行模式。电池转换器增加了频率，导致PV转换器功率削减（P_lim）。在t₂→t₄，电池以吸收模式进行充电。在t₄时，控制算法降低了充电电压基准（V^*d_c），进入恒压、浮充工作模式。在此基础上，电池转换器再次增加频率，使得PV转换器进一步减少输出功率。

总结

本文提出了一种针对电源系统的灵活电源管理策略，可以在含有电池转换器和光伏逆变器的系统中高效地使用。该能量管理策略能够充分利用电力系统中组合架构之间的连接关系，有效缓解了电池能量存储所产生的过充电、欠充电问题，并将充放电电流控制在一个相对稳定的范围内，延长了电池的使用寿命。通过设计实验，证明了本文所提策略可以使用于多种实际应用场景，有效增强能量的转换效率，降低使用成本。

参考文献：

[1]陈鹏,朱智富,黄福闯,张洪信.储能电站电源管理系统研究(J).机械制造与自动化,2019,48(06):178-182.