[发明专利]基于超级电容储能的船用光伏并网能量管理装置

说明书

本发明提供一种基于超级电容储能的船用光伏并网能量管理装置，包括控制单元和存储器，控制单元采集船用光伏发电系统中的超级电容及管理系统CMS、光伏控制器、双向DC/DC变换器和光伏逆变器的数据，采用存储器中预设的能量管理策略输出控制光伏逆变器和双向DC/DC变换器的运行。当超级电容SOC低于设定下限值，光伏逆变器降功率运行；当超级电容SOC高于设定上限值，光伏逆变器增功率运行；当超级电容SOC在上下限之间且光伏发电功率突变大于阈值，光伏逆变器随光伏发电功率按设定的斜率增减输出。本发明依据超级电容的SOC当前值设定不同的能量管理策略，有效地发挥超级电容响应速度快的特性，保证光伏逆变器平稳输出，降低光伏发电间歇性对船舶电网的冲击。

技术领域

本发明属于船舶太阳能发电技术领域，具体涉及一种基于超级电容储能的船用光伏并网能量管理装置。

背景技术

国际航运贸易是全球经济的重要组成部分，全球接近90％的贸易是通过海洋运输，船舶作为当今国际贸易中最主要的货物运输工具，其动力和用电不仅需消耗大量化石能源，而且会产生严重的环境污染。在清洁能源中，太阳能资源中占有非常重要的地位，随着新能源变化技术的不断进步，太阳能船舶已经成为最具潜力的绿色船舶之一。

由于光伏发电具有间歇性，其并入船舶电网的过程中，会因为功率突变对船舶电网产生冲击，在实际使用过中，常常配备储能系统。常用的储能系统主要有以锂离子蓄电池为代表的能量型储能和以超级电容为代表的功率型储能两种。锂电池响应时间长、充放电次数少，如果采用其作为储能系统，为了补偿光伏输出功率突变，锂电池的匹配容量要求就很大，大容量的锂电池储能系统占地面积大、维护成本和故障发生率较高，并且需要专门配备针对锂电池的灭火系统，加大了光伏发电系统的初始投资，不利于船用光伏发电技术的推广。而超级电容具有响应速度快，充放电次数多的特点，只需少量的超级电容，通过合理的能量管理策略就能平抑光伏发电间歇性的影响，降低系统投资。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于超级电容储能的船用光伏并网能量管理装置，降低光伏发电系统间歇性对船舶电网的影响。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种基于超级电容储能的船用光伏并网能量管理装置，其特征在于：本装置包括控制单元和存储器，控制单元用于采集船用光伏发电系统中的超级电容及管理系统CMS、光伏控制器、双向DC/DC变换器和光伏逆变器的数据，采用存储器中预设的能量管理策略输出控制光伏逆变器和双向DC/DC变换器的运行；其中，

所述的船用光伏发电系统包括光伏电池板、光伏控制器、光伏逆变器、CMS和双向DC/DC变换器；光伏电池板将太阳能转化为直流电经光伏控制器进行最大功率跟踪输出；超级电容经双向DC/DC变换器连接至直流母线；CMS通过CAN总线通讯方式采集超级电容的运行参数并接受双向DC/DC变换器的指令实现超级电容的充放电控制；光伏逆变器将直流母线上的直流电逆变为交流电后并入船舶电网；

所述的能量管理策略包括：

对采集过来的超级电容SOC当前值进行判断，如果SOC当前值小于设定的下限值，则进入模式一；SOC当前值大于设定的上限值，则进入模式二；SOC当前值大于或等于设定的下限值，且小于或等于设定的上限值，则进入模式三；