CN114069774B - 一种光伏电池发电最大功率跟踪的光伏储能***及基于该***的光伏发电*** - Google Patents

一种光伏电池发电最大功率跟踪的光伏储能***及基于该***的光伏发电*** Download PDF

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Abstract

一光伏电池发电最大功率跟踪的光伏储能***及基于该***的光伏发电***，涉及光伏电池的控制技术。解决了光伏发电技术中存在的由于光伏电池的输出特性受所处环境的温度、光照等外界参数的影响而导致光伏电池的发电能力不稳定的问题。所述光伏储能***包括：由N+X个单体电池组成的储能电池组、BEMS单体控制器、BEMS模组控制器，其中BEMS单体控制器用于根据BEMS模组控制器的指令将对应的单体电池接入或切除充电回路中，BEMS模组控制器用于控制电池组整体的充电控制，还用于实现光伏最大功率跟踪控制。所述光伏发电***与现有技术的区别在于省去了DC/DC转换模块，并采用本发明的光伏储能***。本发明所述的光伏储能***以及对现有光伏发电***的改进。

Description

一种光伏电池发电最大功率跟踪的光伏储能***及基于该系 统的光伏发电***
技术领域
本发明涉及光伏电池的控制技术。
背景技术
现有光伏发电技术领域中，由于是将自然光转换成电能，所以在实际应用中，光伏电池的输出特性受所处环境的温度、光照等外界参数的影响明显，导致光伏电池的发电能力处于被动状态，即：其输出特性的随所处环境的因素变化而变化，这导致了光伏发电领域中的光伏储能***在这种变化的前提下难以达到最大的储能效果。
现有常规的光伏储能***，在采用直流接入方式时，除了PCS(Power ConversionSystem)逆变器输入直流电压允许一定范围内的波动外，光伏电压受光源变化波动大且随机性强，电池组充电时电池电压也会随着容量的变化产生变化，因此光伏组件、现电池组与逆变直流母线连接，不能直接连接，均需要采用DC/DC变换器进行电压匹配，即需要通过特定功能的DC/DC变换器实现和逆变直流母线的连接，具体***连接框图参见图1所示：光伏组件需要通过DC/DC变换器与电池组件连接，然后再通过DC/AC变换器与交流电网或的负载连接。例如2021年06月18日公开的专利文献CN 112994105 A记载了“一种光伏发电***、功率控制装置及储能***”，就是该种结构。
针对这种结构根据光伏组件的配比和***设计，DC/DC可以采用boost、buck或桥式电路设计，并通过智能控制和PWM调节，一方面实现光伏组件发电功率最大化输入，另一方面实现电池组的智能充电管理或交流侧功率匹配。由于光伏发电功率的波动、随机性和DCDC变换装置实时性控制响应特点，为保障光伏的最大功率输出，现有技术中都是通过最大功率跟踪算法来实现，该算法必须在控制响应速度、控制精度和计算复杂度之间取舍以取得最佳控制效果，该算法也是本领域的主要研究方向，例如：
2020年05月29日公开的专利文献CN 111208863 A记载了“一种光伏电池最大功率点快速跟踪控制方法及装置”，其通过脉冲序列控制实现光伏电池的快速最大功率点跟踪，解决了现有技术中计算量大的问题。
2021年06月18日公开的专利文献CN 112987839 A记载了“一种光伏电池最大功率点跟踪控制电路及方法”，其以恒电压法为基础，迅速跟踪至最大功率点附近，随后根据光伏电池输出电压和输出功率的逻辑关系实现最大功率点的准确跟踪，在寻求最大功率点的过程中不受PI控制器滞后效应的影响，使得跟踪速度更快，精度更高。
2021年04月30日公开的专利文献CN 112732007 A记载了“光伏电池的最大功率点的跟踪控制方法及***”，其通过获取光伏电池的当前输出电流和当前输出电压，然后利用PSO算法根据光伏电池的当前输出电流和当前输出电压，实时在线追踪光伏电池的最大功率点，并输出全局最优电压值，相比于通过固定电压法和固定电流法对最大功率点进行跟踪方法，能够大大提高跟踪结果的精确度。
综上所述，在光伏发电技术领域中，对于光伏电池的控制技术中，为了解决由于光伏电池的输出特性受所处环境的温度、光照等外界参数的影响而导致光伏电池的发电能力不稳定而带来的一系列问题，现有技术的主要研究方向是“保障光伏的最大功率输出”，并基于图1所示的***架构，采用的技术手段和研究方向集中在：恒定电压法、短路电流比例系数法；或者基于采样数据实现的扰动电压法和电导增量法；或者最近几年出现的人工智能算法，例如：模糊理论、滑膜算法等，最终目的是实现实时准确的追踪光伏电池的最大功率点。
发明内容
本发明解决了光伏发电技术中存在的由于光伏电池的输出特性受所处环境的温度、光照等外界参数的影响而导致光伏电池的发电能力不稳定的问题，提出了一光伏电池发电最大功率跟踪的光伏储能***及基于该***的光伏发电***。
本发明所述的一种光伏电池发电最大功率跟踪的光伏储能***包括：由N+X个单体电池组成的储能电池组、BEMS单体控制器、BEMS模组控制器，其中BEMS单体控制器用于根据BEMS模组控制器的指令将对应的单体电池接入或切除充电回路中，BEMS模组控制器用于控制电池组整体的充电控制，还用于实现光伏最大功率跟踪控制。
上述储能电池组中，N+X为电池组所包含的单体电池的总数量，为固定数值，N为在线单体电池的数量，在电池充电过程中为变量，X是指待机状态的离线单体电池的数量，随着N的变化而变化。
优先地，所述储能电池组中，应保证有N只单体电池串联后的总输出最低电压大于对应光伏电组件额定电压。
进一步，应保证有N只单体电池串联后的总输出最低电压大于对应光伏电组件额定电压的10％。
所述BEMS模组控制器内部嵌入有软件模块，用于实现控制电池组整体的充电控制，还用于实现光伏最大功率跟踪控制，所述软件模块包括：
用于计时控制最大充电功率跟踪周期的周期控制单元；
实时检测充电回路中充电电流、总电压的检测单元；
每个跟踪周期结束时，获得充电回路总充电功率的功率计算单元；
每个跟踪周期结束时，调整在线电池的调整单元，该单元用于比较当前跟踪周期的总充电功率与上一个跟踪周期的总充电功率，若大于、则调整在线单体电池数量N增加1，否则调整在线单体电池数量N减1；
每个跟踪周期结束时，发送指定的单元，该单元用于将电池数量N增加1或者减1的指令发送给BEMS单体控制器。
进一步，所述软件模块还可以包括：
每个跟踪周期结束时，检测储能电池组中每个单体电池的端电压的单体电压检测单元；
当调整在线单体电池数量N增加1时，选择加入单体电池的加入选择单元，该单元用于选择待机状态中单体电池端电压最小单体电池在下一个跟踪周期串联入充电回路中；
当调整在线单体电池数量N减1时，选择切除单体电池的切除选择单元，该单元用于选择在线电池中端电压最高的单体电池在下一个跟踪周期转换为待机状态。
进一步，所述软件模块还可以包括：
每个跟踪周期结束时，检测单体电池参数的检测单元，该单元用于检测储能电池组中每个单体电池的端电压、单体温度、在线充电时长，并计算获得待机状态中每个单体电池的充电指数；
当调整在线单体电池数量N增加1时，选择加入单体电池的加入选择单元，该单元用于选择待机状态中单体电池的充电指数最小单体电池在下一个跟踪周期串联入充电回路中；
当调整在线单体电池数量N减1时，选择切除单体电池的切除选择单元，该单元用于选择在线电池中充电指数最高的单体电池在下一个跟踪周期转换为待机状态。
进一步，所述软件模块还可以包括：
当需要调整在线单体电池数量N加1时，输出超压判断单元，该单元用于进一步判断调整后的储能电池组中在线的所有单体电池的总输出电压是否高于工作电压上限，如果是，则不做调整。
当需要调整在线单体电池数量N减1时，输出抵压判断单元，该单元用于进一步判断调整后的电池组的输出电压是否低于工作电压下限，如果是，则不做调整。
本发明还提供一种光伏储能***的光伏电池发电最大功率跟踪方法，该方法基于下述光伏储能***实现，光伏储能***包括：由N+X个单体电池组成的储能电池组，该储能电池组中的任意N个单体电池能够串联连接，所述跟踪方法为周期跟踪方法，具体为：
实时检测充电回路中充电电流、总电压；
每个跟踪周期结束时，获得充电回路总充电功率；
每个跟踪周期结束时，比较当前跟踪周期的总充电功率与上一个跟踪周期的总充电功率，若大于、则调整在线单体电池数量N增加1，否则调整在线单体电池数量N减1。
进一步，所述方法还可以包括：
每个跟踪周期结束时，检测储能电池组中每个单体电池的端电压；
当调整在线单体电池数量N增加1时，选择待机状态中单体电池端电压最小单体电池在下一个跟踪周期串联入充电回路中；
当调整在线单体电池数量N减1时，选择在线电池中端电压最高的单体电池在下一个跟踪周期转换为待机状态。
进一步，所述方法还可以包括：
每个跟踪周期结束时，检测储能电池组中每个单体电池的端电压、单体温度、在线充电时长，并计算获得待机状态中每个单体电池的充电指数；
当调整在线单体电池数量N增加1时，选择待机状态中单体电池的充电指数最小单体电池在下一个跟踪周期串联入充电回路中；
当调整在线单体电池数量N减1时，选择在线电池中充电指数最高的单体电池在下一个跟踪周期转换为待机状态。
进一步，所述方法还可以包括：
当需要调整在线单体电池数量N加1时，进一步判断调整后的储能电池组中在线的所有单体电池的总输出电压是否高于工作电压上限，如果是，则不做调整。
当需要调整在线单体电池数量N减1时，进一步判断调整后的电池组的输出电压是否低于工作电压下限，如果是，则不做调整。
上述储能电池组中，N+X为电池组所包含的单体电池的总数量，为固定数值，N为在线单体电池的数量，在电池充电过程中为变量，X是指待机状态的离线单体电池的数量，随着N的变化而变化。
优先地，所述储能电池组中，应保证有N只单体电池串联后的总输出最低电压大于对应光伏电组件额定电压。
进一步，应保证有N只单体电池串联后的总输出最低电压大于对应光伏电组件额定电压的10％。
基于上述光伏储能***，本发明还提供一种光伏发电***，该光伏发电***包括光伏组件、光伏储能***和DC/AC转换器，所述光伏组件的电能输出端同时与光伏储能***的电源端、DC/AC转换器直流电信号输入端连接。
进一步，上述光伏发电***还可以包括多个光伏组件和多个光伏储能***，每个光伏组件与一个光伏储能***并联连接。
本发明针对光伏发电技术中存在的由于光伏电池的输出特性受所处环境的温度、光照等外界参数的影响而导致光伏电池的发电能力不稳定的，没有沿着现有本领域的研究方向，基于现有传统的光伏储能***架构去研究如何实现最大功率跟踪，而是采用了全新的思路，将光伏储能***架构进行了原理上的调整，参见图2所示，该结构引入了BEMS电池组***和电池组控制技术，对现有光伏储能***是一个结构上的全新改变，并且，基于该种结构上的改变，导致了控制方法也简化了很多，并且，该种方法对于实现储能的单体电池在没有性能上的一致性要求，大大降低了储能***的维护成本具体效果包括：
1、本发明采用可重构控制的BEMS(电池能量管理系Battery Energy ManagementSystem)电池组作为储能元件，省去了现有光伏储能***中必不可少的DC/DC变换器，实现了储能元件和光伏组件直连充电，同时发挥PCS逆变器输入直流电压允许一定范围内的波动的优势，实现最大程度的简化***构成和降低***成本。
2、光伏发电过程中，受阳光强度、角度、天气等影响，光伏组件发电能力始终处于波动变化中，为保证发电过程中始终实现光伏组件最大功率输出，BEMS储能***需要具备最大功率跟踪功能的能力，充放利用可重构控制的BEMS电池组在线电池数量动态调整实现的电池组电压可控可调的特点，本发明通过“试错”的方式，根据光伏组件输出功率的波动选择最优的在线电池及数量，实现了最大功率跟踪功能，同时由于光伏组件输出始终和电池组连接，发挥电池组自身充电零延时响应的特点，光伏控制响应要求大幅度降低，同时光伏功率的波动和交流输出的波动完全解耦，光储***内部各个单元的控制均可以大幅度简化，因此该方法与现有最大功率跟踪技术的原理完全不同。
3、由于大部分光伏***采用多个光伏组件串联方式提供***所需要的高电压，采用图3所示的方式组成光储***，同时利用重构电池组的柔性控制专利技术，即在串联电池组中进行分组反向同步“试错”，确保“试错”时电压调整总幅度最小，最终实现本发明所述的方法能够保证每个光伏组件实现最大功率输出的同时，进而保证总体输出电压波动尽量小。
4、本发明在充电过程中，能够调整任单体电池处于在线或待机状态，因此对于电池组中的单体电池没有一致性要求，可以是多种品牌电池混用，也可以是新旧电池混用，提高了电池通用性，也延长了旧电池的使用寿命，这与现有光伏发电***中，对储能单元中单体电池一致性的要求较高的情况相比，大大降低光伏***中储能部件的成本以及维护成本，具有跟高的推广价值。
本发明所述的光伏储能***以及控制方法适用于光伏发电技术领域中。
附图说明
图1为现有常规光伏储能***框图。
图2为本发明所述的一种光伏储能***框图。
图3为本发明所述的一种本发明所述的光伏电池发电最大功率控制的控制原理图。
实施方式
实施方式一.本实施方式所述的光伏电池发电最大功率跟踪的光伏储能***，该***包括：由N+X个单体电池组成的储能电池组、BEMS单体控制器、BEMS模组控制器，其中BEMS单体控制器用于控制单体电池的充电，BEMS模组控制器用于控制电池组整体的充电控制，还用于实现光伏最大功率跟踪控制。
所述电池组中的N+X个单体电池均带有控制开关，能够实现任意N个单体电池串联连接。
在实际使用中，本实施方式所述的储能电池组与一个光伏组件并联连接，用于对该光伏组件产生的电能进行存储。
所述储能电池组中，中N+X为电池组所包含的单体电池的总数量，为固定数值，N为在线单体电池的数量，在电池充电过程中为变量，X是指待机状态的离线单体电池的数量，随着N的变化而变化。
BEMS单体控制器，能够实现将储能电池组中的任意N个电池串联连接。
电池组串联单体的总数N+X配置上，应保证N+X只电池串联后在线实际总输出最低电压大于光伏电池组的额定电压。
优先地、N+X只电池串联后输出实际电压大于光伏电池组额定电压10％。例如：光伏电池组的额定电压为100V，则应保证N+X只电池串联后在线实际总输出最低电压要大于110V。
本实施方式中，对储能电池组中的单体电池的一致性没有要求，即：所述储能电池组可以包含不同型号的单体电池、新旧电池均可。
实施方式二.本实施方式是对实施方式一所述的光伏电池发电最大功率跟踪的光伏储能***的进一步限定，本实施方式中：所述BEMS模组控制器内部嵌入有软件模块，用于实现控制电池组整体的充电控制，还用于实现光伏最大功率跟踪控制，所述软件模块包括：
用于计时控制最大充电功率跟踪周期的周期控制单元；
实时检测充电回路中充电电流、总电压的检测单元；
每个跟踪周期结束时，获得充电回路总充电功率的功率计算单元；
每个跟踪周期结束时，调整在线电池的调整单元，该单元用于比较当前跟踪周期的总充电功率与上一个跟踪周期的总充电功率，若大于、则调整在线单体电池数量N增加1，否则调整在线单体电池数量N减1；
每个跟踪周期结束时，发送指定的单元，该单元用于将电池数量N增加1或者减1的指令发送给BEMS单体控制器。
所述模组控制器在充电过程能够实时检测充电回路中的充电电流、电压，结合单体控制器的单体电池电压检测，可以实时计算当前状态下的电池组及其单体的充电功率，并根据功率的变化决定电池组的调整。在实际应用中，BEMS单体控制器根据接收到的电池数量N增加1的指令，在处于待机状态中的单体电池中任意选择一只控制其进入在线状态，串联在充电回路中；当接收到电池数量减1的指令，则将在线状态中的任意一致单体电池切除，使其处于待机状体，保证其余N-1只在线单体电池串联在充电回路中。
所述BEMS模组控制器内部嵌入有软件模块用于控制电池组在线单体电池的数量N，实现根据光伏输出电压的定向调整，最终实现光伏电池输出功率始终处于当前光照调节下的最大值。
上述调整能够使实现光伏发电最大功率跟踪，并且跟踪方法简单易行。
上述调整过程，跟踪周期可以根据需要进行设定，周期越短，调整次数越频繁。
实施方式三.本实施方式是对实施方式二所述的光伏电池发电最大功率跟踪的光伏储能***的进一步限定，本实施方式中：所述软件模块还包括：
每个跟踪周期结束时，检测储能电池组中每个单体电池的端电压的单体电压检测单元；
当调整在线单体电池数量N增加1时，选择加入单体电池的加入选择单元，该单元用于选择待机状态中单体电池端电压最小单体电池在下一个跟踪周期串联入充电回路中；
当调整在线单体电池数量N减1时，选择切除单体电池的切除选择单元，该单元用于选择在线电池中端电压最高的单体电池在下一个跟踪周期转换为待机状态
本实施方式在软件模块中增加对单体电池端电压的检测功能，进而实现在每个跟踪周期结束之后，调整单体电池增加或减小时、根据每个电池的端电压大小进行指定增加或减除某只单体电池，即：在需要增加单体电池时选择待机状态中电压最低的电池加入，这样能够使得蓄能电池组中每个单体电池尽量被充满，提高整个储能电池组的储能效率；在需要减少单体电池时，将在线单体电池中选择电压最高的被切除，避免某些单体电池出现过充现象。
上述方法简单易实现，无需复杂算法。
在实际应用中，BEMS单体控制器根据接收到的指令，将指定的单体电池从在线状态切除、或者将其从待机状态切入充电回路中。
实施方式四.本实施方式是对实施方式二所述的光伏电池发电最大功率跟踪的光伏储能***的进一步限定，本实施方式中：所述软件模块还包括：
每个跟踪周期结束时，检测单体电池参数的检测单元，该单元用于检测储能电池组中每个单体电池的端电压、单体温度、在线充电时长，并计算获得待机状态中每个单体电池的充电指数；
当调整在线单体电池数量N增加1时，选择加入单体电池的加入选择单元，该单元用于选择待机状态中单体电池的充电指数最小单体电池在下一个跟踪周期串联入充电回路中；
当调整在线单体电池数量N减1时，选择切除单体电池的切除选择单元，该单元用于选择在线电池中充电指数最高的单体电池在下一个跟踪周期转换为待机状态。
所述在线充电时长，是指单体电池的累计充电时长，即：将之前每个跟踪周期中在线时间的叠加。
本实施方式在软件模块与具体实施方式三增加的功能类似，都是实现每个跟踪周期结束之后，有选择的、指定增加或去除某只单体电池，但是依据的原则不同。实施方式三中是依据单体电池的电压进行选择，本实施方式是依据单体电池的充电指数来选择增加或切除的单体电池。
在实际应用中，BEMS单体控制器根据接收到的指令，将指定的单体电池从在线状态切除、或者将其从待机状态切入充电回路中。
所述单体电池的充电指数根据单体电池的电压、温度、充电时长、电池有效容量等多个参数根据设定的权系数计算获得，还可以采用单体电池的SOC、SOH等电池指标作为选择指标。
本实施方式所述的调整方法较实施方式三所述的方法稍微复杂一些，需要检测的参数较多，并且需要根据检测的参数计算获得选择单体电池的指标，但实际计算过程为现有方法、且计算方法简单易实现。
实施方式五.本实施方式是对实施方式二至四任意一实施方式所述的光伏电池发电最大功率跟踪的光伏储能***的进一步限定，本实施方式中：所述软件模块还包括：
当需要调整在线单体电池数量N加1时，输出超压判断单元，该单元用于进一步判断调整后的储能电池组中在线的所有单体电池的总输出电压是否高于工作电压上限，如果是，则不做调整。
当需要调整在线单体电池数量N减1时，输出抵压判断单元，该单元用于进一步判断调整后的电池组的输出电压是否低于工作电压下限，如果是，则不做调整。
本实施方式的软件模块，增加了在每次调整时对储能电池组所有在线电池总电压的判断功能，将其控制在工作电压下限和工作电压上限之间。
在实际应用中，当使用该光伏储能***的光伏发电***处于无并网设备工作、无其他用电负载或负载停机状态下，需要考虑采用上述方法在储能电池组可允许的工作电压范围内进行在线电池数量调整，实现最大范围内的光伏发电最大功率跟踪。调整在线电池的数量是有上下限的，调整达到上下限后不再进行超限调节，因此最大功率的跟踪也是有范围的，但上下限的设置是根据电池种类、数量和光伏电池组件的输出可以人为设定工作电压上限和工作电压下限。
当使用该光伏储能***的光伏发电***在直流母线存在其他用发电设备时，需要考虑其他设备的工作电压允许波动范围，此时***仅能满足一定范围内的光伏发电最大功率跟踪。因此需要根据其它设备的工作电压允许的波动范围设定工作电压上限和工作电压下限。
无论上述是那种情况，在控制过程中，每个跟踪周期都要考虑调整后的电压是否处于该范围内，如果超过该范围则不再调整。
实施方式六.参见图2说明本实施方式所述的一种光伏发电***，该光伏发电***包括光伏组件、光伏储能***和DC/AC转换器，光伏组件的电能输出端同时与BEMS电池组的电源端、DC/AC转换器直流电信号输入端连接。
本实施方式所述的光伏储能***采用实施方式一至五任意一项实施方式所述的光伏电池发电最大功率跟踪的光伏储能***实现。
本实施方式与现有同类光伏储能***的区别在于：省去了原来光伏组件与储能电池组之间比必不可少的DC/DC转换器，并且由于采用了本申请中所述的光伏储能***，使得该光伏发电***的结构更简单，实现对光伏发电的最大功率跟踪方法更简单。
参见图3，是本实施方式所述的光伏发电***的一种拓展结构，该结构中，包含多个光伏组件，每个光伏组件并联一个BEMS电池组作为储能元件，所述多个光伏组件串联连接形成光伏发电结构，每个BEMS电池组对与其并联连接的光伏组件都能实现最大发电功率跟踪、实现最有效的储能。
有益效果的说明；
1、通过对比试验证明本发明所述的光伏储能***的有益效果，具体为采用固定N+X控制的BEMS电池组和本发明所述的采用最大功率跟踪的BEMS电池组充电对照实验：
选择两块相同的光伏发电板，在相同实验条件下，分别调整光照强度、光照角度、模拟阴天状态，对比二者的输出电压，能够体现出本方案的输出电压稳定性更好。
采用本发明所述的方法，在同一光伏组件发电条件下，采用常规电池组充电方式，存在严重的使用问题，通过采用BEMS电池控制***，可以实现良好的电池使用效果。下面阐述一个实验的验证过程：
由于电池充电电压过程中电压存在一定的变化范围，采用常规bems技术的电池组在充电过程中实现最大功率充电存在一定的实际光伏条件，为提高光伏充电效果，采用增加本发明控制方式的电池组***，在特定的光照条件下，光伏组件为275w单体两串两并连接方式，额定电压72V，采用32只磷酸铁锂电池单体加载BEMS***组成的同一组24+8的BEMS电池组进行光伏充电控制，充电过程的数据为：
采用常规BEMS技术的电池组，即：固定N+X的BEMS电池组控制技术，随着电池充电过程中单体电压的逐步升高，电池组电压从最低约65V升高到最高约80V，在固定的光照条件下运行充电1分钟后进入控制稳态后，开始数据采集，获得表1所述的数据：下光伏发电充电功率、电池组总电压与在线电池数量的关系参见表1：
表1：
Figure GDA0003455179030000131
固定N+X方式下，电池组输出电压在一个确定的充电状态电压时固定的，因此从上述数据可以看出，最差光照和在线电池数量配合条件下，充电功率最大会达到约300％的差异，而在电压允许范围内，通过自动调整N+X控制中的在线电池数量，如上述测试的光照条件中若电池充电末期需要配合19只在线电池可以实现最大功率充电，而电池亏容的充电初期则需要21只在线电池方可实现最大功率充电。
电池组电压在充电过程中的变化是始终存在的，采用跟踪控制时可以实现最大功率充电，固定N+X控制时，现有的控制方式会导致电池根据不同的控制模式出现电池组始终欠充或过充甚至***等电池使用问题。
2、应用试验：本发明所述的光伏储能***及其控制技术在实际工况中做了试运行，试运行结果证明本发明所述的技术能够解决光伏发电基站的实际问题并且获得了预料不到的技术效果，具体试运行情况为：
试运行对象为喀什市一个光伏基站，该基站为典型光伏基站，基本工作电流10A左右，现场配置电池容量为双组1000AH电池组，由于原有的充电装置充电管理能力有限，电池损坏严重，多只电池出现过充、爆裂等现象，电池备电时长大幅度缩短，电池维护成本极高，即使是夏天光照时间足够的条件下，电池也无法保证全天的备电要求。
根据现场情况，选用部分具备一定容量的旧电池重新组合，通过加载BEMS设备，实现多种电池混用，以此来实现电池组的备电能力。针对多种电池来源、以及原来使用状态的差异，针对该种电池组合采用了本发明所述的N+X配置方式，即每组电池采用24+3的配置方式，保证电池组性能最大程度的发挥。加载BEMS设备之后，实现了大量退役电池的二次利用，在合理配置电池和负载的前提下，利用现有的容量满足使用条件的电池，进而达到了有效的备电时长，根据远程监控软件监测的现场的工作情况，自设备安装完毕到第二年整个冬季结束，除了个别两次连续阴雨天和雾霾天不能充电的时候，其余时间均实现了基站的连续供电，满足了用户的供电要求。

Claims (8)

1.一种光伏电池发电最大功率跟踪的光伏储能***，其特征在于，该***包括：由N+X个单体电池组成的储能电池组、BEMS单体控制器、BEMS模组控制器，其中BEMS单体控制器用于根据BEMS模组控制器的指令将对应的单体电池接入或切除充电回路中，BEMS模组控制器用于控制电池组整体的充电控制，还用于实现光伏最大功率跟踪控制；
所述储能电池组中，应保证有N只单体电池串联后的总输出最低电压大于对应光伏电组件额定电压；
所述BEMS模组控制器内部嵌入有软件模块，用于实现控制电池组整体的充电控制，还用于实现光伏最大功率跟踪控制，所述软件模块包括：
用于计时控制最大充电功率跟踪周期的周期控制单元；
实时检测充电回路中充电电流、总电压的检测单元；
每个跟踪周期结束时，获得充电回路总充电功率的功率计算单元；
每个跟踪周期结束时，调整在线电池的调整单元，该单元用于比较当前跟踪周期的总充电功率与上一个跟踪周期的总充电功率，若大于、则调整在线单体电池数量N增加1，否则调整在线单体电池数量N减1；
每个跟踪周期结束时，发送指令的单元，该单元用于将电池数量N增加1或者减1的指令发送给BEMS单体控制器。
2.根据权利要求1所述的一种光伏电池发电最大功率跟踪的光伏储能***，其特征在于，所述储能电池组中，N+X为电池组所包含的单体电池的总数量，为固定数值，N为在线单体电池的数量，在电池充电过程中为变量，X是指待机状态的离线单体电池的数量，随着N的变化而变化。
3.根据权利要求1所述的一种光伏电池发电最大功率跟踪的光伏储能***，其特征在于，所述储能电池组中，应保证有N只单体电池串联后的总输出最低电压大于对应光伏电组件额定电压的10％。
4.根据权利要求1所述的一种光伏电池发电最大功率跟踪的光伏储能***，其特征在于，所述软件模块还包括：
每个跟踪周期结束时，检测储能电池组中每个单体电池的端电压的单体电压检测单元；
当调整在线单体电池数量N增加1时，选择加入单体电池的加入选择单元，该单元用于选择待机状态中单体电池端电压最小单体电池在下一个跟踪周期串联入充电回路中；
当调整在线单体电池数量N减1时，选择切除单体电池的切除选择单元，该单元用于选择在线电池中端电压最高的单体电池在下一个跟踪周期转换为待机状态。
5.根据权利要求1所述的一种光伏电池发电最大功率跟踪的光伏储能***，其特征在于，所述软件模块还包括：
每个跟踪周期结束时，检测单体电池参数的检测单元，该单元用于检测储能电池组中每个单体电池的端电压、单体温度、在线充电时长，并计算获得待机状态中每个单体电池的充电指数；
当调整在线单体电池数量N增加1时，选择加入单体电池的加入选择单元，该单元用于选择待机状态中单体电池的充电指数最小单体电池在下一个跟踪周期串联入充电回路中；
当调整在线单体电池数量N减1时，选择切除单体电池的切除选择单元，该单元用于选择在线电池中充电指数最高的单体电池在下一个跟踪周期转换为待机状态。
6.根据权利要求1所述的一种光伏电池发电最大功率跟踪的光伏储能***，其特征在于，所述软件模块还包括：
当确定调整在线单体电池数量N加1时，输出超压判断单元，该单元用于进一步判断调整后的储能电池组中在线的所有单体电池的总输出电压是否高于工作电压上限，如果是，则不做调整；
当确定调整在线单体电池数量N减1时，输出抵压判断单元，该单元用于进一步判断调整后的电池组的输出电压是否低于工作电压下限，如果是，则不做调整。
7.一种光伏发电***，该光伏发电***包括光伏组件、光伏储能***和DC/AC转换器，所述光伏组件的电能输出端同时与光伏储能***的电源端、DC/AC转换器直流电信号输入端连接，其特征在于，所述光伏储能***为权利要求1-6任意一项所述的光伏储能***。
8.根据权利要求7所述的一种光伏发电***，其特征在于，所述发电***还包括多个光伏组件和多个光伏储能***，每个光伏组件与一个光伏储能***并联连接。
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