獨立運行的光伏電站通常由光伏電池陣列、蓄電池組、控制器、逆變器、低壓輸電線路和用戶負載組成。其中蓄電池起著儲存盒調(diào)節(jié)電能的作用:當日光充足光伏電池產(chǎn)生的能量過剩時,蓄電池組將多余的電能儲存起來;當系統(tǒng)發(fā)電量不足或負載用電量大時,蓄電池組向負載補充電能,并保持供電電壓的穩(wěn)定??刂破魇枪夥娬局械目刂撇糠郑核鶕?jù)日照強弱及負荷的變化,不斷對蓄電池組的工作狀態(tài)進行切換和調(diào)節(jié),使其在充電、放電或浮充電等多種工況下交替運行,從而保證光伏電站工作的連續(xù)性和穩(wěn)定性;通過檢測蓄電池組的荷電狀態(tài),發(fā)出蓄電池組繼續(xù)充電、停止充電、繼續(xù)放電、減少放電量或停止放電的指令,保護蓄電池組不受過度充電和放電;另外,控制器還具多種保護和監(jiān)測功能,控制器是整個電站供電的中樞,它的運行狀況直接影響整個電站的可靠性,是系統(tǒng)設計、生產(chǎn)和安裝過程中需要特別注意的關鍵部分。
控制器控制充放電的基本原理
1 蓄電池充電控制
不同的蓄電池具有不同的充放電特性,因此也要有不同的控制策略。這里以鉛酸蓄電池為例來說明控制器的工作原理。
鉛酸蓄電池的充電方式有很多種,例如浮充充電、限流恒壓充電、遞增電壓充電等。其中使用最多的是限流恒壓充電,充電時蓄電池的端電壓變化圖如下圖左側(cè)所示。
充電過程分為三個階段。第一階段,在活性物質(zhì)微孔內(nèi)形成的硫酸驟增,來不及向極板外擴散,因此電池電勢增大,蓄電池端電壓上升較快(OA 段);第二階段,隨著活性物質(zhì)微孔中硫酸比重的增加速度和向外擴散的速度逐漸趨向平衡,所以蓄電池端電壓上升緩慢(AB 段);第三階段,電流使蓄電池中的水大量分解,在兩個極板上開始產(chǎn)生大量的氣體,這些氣體是不良導體并且能夠使蓄電池的內(nèi)阻增大,蓄電池端電壓繼續(xù)上升但是上升的速度明顯變慢(CD 段)。在第三階段之后,如果繼續(xù)給蓄電池充電的話,將會由于過充電而損壞,影響蓄電池的使用壽命。根據(jù)這一原理,在控制器中設置電壓測量和電壓比較電路,通過對D點電壓值的監(jiān)測,即可判斷蓄電池是否應該結(jié)束充電;這種控制方式就是電壓型充電控制,比較器設置的D點電壓稱為“門限電壓”或電壓閥值。