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節(jié)電能的作用:當日光充足光伏電池產生的能量過剩時,蓄電池組將多余的電能儲存起來;當系統發(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照諒娙跫柏摵傻淖兓?,不斷對蓄電池組的工作狀態(tài)進行切換和調節(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,是系統設計、生產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所示。
充電過程分為三個階段。第一階段,在活性物質微孔內形成的硫酸驟增,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。