最新风光储发电系统控制策略
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河北工业大学风能与动力工程专业
风光互补控制器
风光互补控制器：既能将从风力发电就组获得的交流电 能（也允许风力发电机组直流输入 ）转换成直流电能，存入 储能电池或者直接使用，又能够从太阳能电池组件获得的直 流电能存入储能蓄电池或者直接使用的换流及控制系统。
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风光储发电系统功率预测
光伏组件功率预测：
1.根据影响光伏电池板光电转换效率的日照强度、角度及温度等 因素，绘制了光伏电站某一天的日照曲线及电池板温度变化曲线。
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风光储发电系统功率预测
2.在光伏电站的电能计量柜处安装功率记录仪，记录光伏 电站日功率输出情况，绘制光伏电站的日功率曲线，得出 光伏电站在不同环境下功率输出的情况，从而根据日照强 度来预测发电功率，通过能量管理系统配合风机并网功率 的稳定。
风光储发电系统控制策略
风光储发电系统的结构
风光互补发电系统主要由风力发电机组、太阳能 光伏电池组、控制器、蓄电池、逆变器、交流直 流负载等部分组成，系统结构多样，可分为离网 式和并网式。
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风光储发电系统的工作原理
风光互补系统工作原理见下图，系统由交流母线和直流母线组成，光 伏组件通过光伏充电控制器将电能储存于蓄电池，由逆变控制器逆变输出 到交流母线，风电机组的功率通过风电机组功率控制器输出到交流母线， 过剩电能通过逆变充电控制器储存到蓄电池。系统通过能量控制管理平台， 控制风电机组功率的输出与储能蓄电池的充放电，合理分配系统中的能量， 实现系统的稳定并网运行。
风力发电机组功率预测：
将测风塔测试数据与风机功率数据同步，可得不同时间 段的风速、密度与风机功率之间的关系，从而找到风机在不 同气象条件下的功率曲线。通过气象部门未来的天气数据， 采用中期预报（实现1d以内基于小时数据的以天为单位的预 测），根据风机功率输出特性，预测风电机组未来功率变化 情况，能量管理系统采取相应的控制策略，实现风光互补系 统稳定并网运行。
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风光储发电系统能量管理控制
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风光储发电系统功率预测
由于太阳光照受气侯影响较大（如乌云，阴雨，雪天等） 且光伏组件发电特性也受其较大影响，而风电机组发电特性 则受风速影响较大，要合理分配风电机组与光伏组件的输出 功率，须对风电场风电机组的输出功率和光伏发电功率进行 准确预测。
T1时刻之前，蓄电池接受电流能力较强，采用恒流充电，到 达Tl时刻后，蓄电池电压较高，接受电流能力下降，此时采 用恒压给蓄电池充电。。
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蓄电池充电控制策略
电池的运行方式 ：
1)充放电制 充放电制也称循环制，蓄电池的工作方式是：完全放电， 然后充电，再完全放电、再完全充电如此循环。 2)连续浮充制 连续浮充制就是昼夜将蓄电池组和整流设备相连，并且安 装在负载回路上。平时负载用电由整流设备提供，蓄电池 保持少量的充电电流。当整流设备 出故障时，蓄电池来给 负载供电，保证负载供电不中断。 3)半浮充制 半浮充制就是负载一段时间由蓄电池供电，另一段时间由 整流设备供电，并且这段时间给蓄电池补给电量。
3.光伏预测需采用超短期预测的方法来满足风光互补系统输出 的要求，经过日照、角度、风速、风向、功率等数据的收集分 析，采用1 min超短期预测，可得到准确的功率变化趋势图，对 风光互补系统的功率控制有一定帮助。
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蓄电池充电控制策略
蓄电池的寿命直接影响发电系统的使用成本。影响蓄电池 寿命的因素很多，研究发现：电池充电过程对电池寿命影响最 大，放电过程的影响较少。也就是说，绝大多数的蓄电池不是 用坏的，而是“充坏”的。
风光互补控制策略：
1.若蓄电池及光伏组件不能正常工作，风机可独立并网运行。 若风机的输出功率远大于光伏与储能逆变的输出功率，能量管理控 制平台控制风机功率控制器（通过风机自身桨距角的控制，限定出 力）来限定风机出力，使风机与光伏、储能输出稳定。 2. 若风机的输出功率远小于光伏与储能逆变的输出功率，能量管理 控制平台控制并网逆变功率控制器，限制光伏与储能的功率输出 （通过光伏组件的切除与投入来控制功率输出），满足风机与光伏、 储能输出稳定。
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风光储发电系统能量管理控制
1.系统并网前，检测蓄电池组、并网逆变器状态。 2.进行日照强度检测，光伏组件可以发电，继续检测风速、密度， 不满足风机并网发电则切除风机，光伏储能逆变并网发电。 3.若风机可以并网发电，通过能量管理平台，检测风机与光伏组件 可以输出功率的能力来选择风光互补的控制策略。
蓄电池的充电方法：
1.恒流充电 蓄电池恒流充电就是控制蓄电池的充电电流，使其保持在一个 恒定值附近。这种充电方法开始充电阶段电流过小，而在充电 后期充电电流又过大，整个充电时间较长。 2.恒压充电 恒压充电就是对蓄电池以某一恒定电压进行充电，因此这种方 法的初期充电电流相当大，随着充电过程的进行，电流逐渐减 小，在充电的终期只有很小的充电电流。这种方法在蓄电池的 充电初期，电流很大，可能会损坏蓄电池。
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蓄电池充电控制策略
1.限流充电阶段：就是蓄电池理想充电的恒流充电阶段。由于风能、 太阳能的不确定性，很难实现理想的恒流充电方式，所以充电电流 是一个不确定的波动过程，采用限流充电的电流最大上限Imax可以 设定为理想充电的恒流值，或略高一点。 2.恒压充电阶段：一般当蓄电池容量达到95％时，就要采取恒压充 电。在这个阶段，要控制保持蓄电池的充电电压为一个恒定值。 3.浮充阶段：在蓄电池充满后，蓄电池进入了浮充阶段，在这个充 电阶段，为了弥补由于蓄电池自放电造成的储能损失，蓄电池电压 保持浮充电压。
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蓄电池充电控制策略
3.分段式充电 分段式充电方法就是将整个充电过程进行分段控制，每一段采 用一种充电方法。根据蓄电池的特性可知，在蓄电池电压较低 时，其接受电流的能力较强，允许充电电流较大；随着蓄电池 电压的上升，其接受电流的能力逐渐减弱。为了保护蓄电池， 必须降低充电电流，其理想充电电压电流曲线如图 。
风光互补控制器
风光互补控制器：既能将从风力发电就组获得的交流电 能（也允许风力发电机组直流输入 ）转换成直流电能，存入 储能电池或者直接使用，又能够从太阳能电池组件获得的直 流电能存入储能蓄电池或者直接使用的换流及控制系统。
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风光储发电系统功率预测
光伏组件功率预测：
1.根据影响光伏电池板光电转换效率的日照强度、角度及温度等 因素，绘制了光伏电站某一天的日照曲线及电池板温度变化曲线。
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风光储发电系统功率预测
2.在光伏电站的电能计量柜处安装功率记录仪，记录光伏 电站日功率输出情况，绘制光伏电站的日功率曲线，得出 光伏电站在不同环境下功率输出的情况，从而根据日照强 度来预测发电功率，通过能量管理系统配合风机并网功率 的稳定。
风光储发电系统控制策略
风光储发电系统的结构
风光互补发电系统主要由风力发电机组、太阳能 光伏电池组、控制器、蓄电池、逆变器、交流直 流负载等部分组成，系统结构多样，可分为离网 式和并网式。
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风光储发电系统的工作原理
风光互补系统工作原理见下图，系统由交流母线和直流母线组成，光 伏组件通过光伏充电控制器将电能储存于蓄电池，由逆变控制器逆变输出 到交流母线，风电机组的功率通过风电机组功率控制器输出到交流母线， 过剩电能通过逆变充电控制器储存到蓄电池。系统通过能量控制管理平台， 控制风电机组功率的输出与储能蓄电池的充放电，合理分配系统中的能量， 实现系统的稳定并网运行。
风力发电机组功率预测：
将测风塔测试数据与风机功率数据同步，可得不同时间 段的风速、密度与风机功率之间的关系，从而找到风机在不 同气象条件下的功率曲线。通过气象部门未来的天气数据， 采用中期预报（实现1d以内基于小时数据的以天为单位的预 测），根据风机功率输出特性，预测风电机组未来功率变化 情况，能量管理系统采取相应的控制策略，实现风光互补系 统稳定并网运行。
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风光储发电系统能量管理控制
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风光储发电系统功率预测
由于太阳光照受气侯影响较大（如乌云，阴雨，雪天等） 且光伏组件发电特性也受其较大影响，而风电机组发电特性 则受风速影响较大，要合理分配风电机组与光伏组件的输出 功率，须对风电场风电机组的输出功率和光伏发电功率进行 准确预测。
T1时刻之前，蓄电池接受电流能力较强，采用恒流充电，到 达Tl时刻后，蓄电池电压较高，接受电流能力下降，此时采 用恒压给蓄电池充电。。
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蓄电池充电控制策略
电池的运行方式 ：
1)充放电制 充放电制也称循环制，蓄电池的工作方式是：完全放电， 然后充电，再完全放电、再完全充电如此循环。 2)连续浮充制 连续浮充制就是昼夜将蓄电池组和整流设备相连，并且安 装在负载回路上。平时负载用电由整流设备提供，蓄电池 保持少量的充电电流。当整流设备 出故障时，蓄电池来给 负载供电，保证负载供电不中断。 3)半浮充制 半浮充制就是负载一段时间由蓄电池供电，另一段时间由 整流设备供电，并且这段时间给蓄电池补给电量。
3.光伏预测需采用超短期预测的方法来满足风光互补系统输出 的要求，经过日照、角度、风速、风向、功率等数据的收集分 析，采用1 min超短期预测，可得到准确的功率变化趋势图，对 风光互补系统的功率控制有一定帮助。
河北工业大学风能与动力工程专业
蓄电池充电控制策略
蓄电池的寿命直接影响发电系统的使用成本。影响蓄电池 寿命的因素很多，研究发现：电池充电过程对电池寿命影响最 大，放电过程的影响较少。也就是说，绝大多数的蓄电池不是 用坏的，而是“充坏”的。
风光互补控制策略：
1.若蓄电池及光伏组件不能正常工作，风机可独立并网运行。 若风机的输出功率远大于光伏与储能逆变的输出功率，能量管理控 制平台控制风机功率控制器（通过风机自身桨距角的控制，限定出 力）来限定风机出力，使风机与光伏、储能输出稳定。 2. 若风机的输出功率远小于光伏与储能逆变的输出功率，能量管理 控制平台控制并网逆变功率控制器，限制光伏与储能的功率输出 （通过光伏组件的切除与投入来控制功率输出），满足风机与光伏、 储能输出稳定。
河北工业大学风能与动力工程专业
风光储发电系统能量管理控制
1.系统并网前，检测蓄电池组、并网逆变器状态。 2.进行日照强度检测，光伏组件可以发电，继续检测风速、密度， 不满足风机并网发电则切除风机，光伏储能逆变并网发电。 3.若风机可以并网发电，通过能量管理平台，检测风机与光伏组件 可以输出功率的能力来选择风光互补的控制策略。
蓄电池的充电方法：
1.恒流充电 蓄电池恒流充电就是控制蓄电池的充电电流，使其保持在一个 恒定值附近。这种充电方法开始充电阶段电流过小，而在充电 后期充电电流又过大，整个充电时间较长。 2.恒压充电 恒压充电就是对蓄电池以某一恒定电压进行充电，因此这种方 法的初期充电电流相当大，随着充电过程的进行，电流逐渐减 小，在充电的终期只有很小的充电电流。这种方法在蓄电池的 充电初期，电流很大，可能会损坏蓄电池。
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蓄电池充电控制策略
1.限流充电阶段：就是蓄电池理想充电的恒流充电阶段。由于风能、 太阳能的不确定性，很难实现理想的恒流充电方式，所以充电电流 是一个不确定的波动过程，采用限流充电的电流最大上限Imax可以 设定为理想充电的恒流值，或略高一点。 2.恒压充电阶段：一般当蓄电池容量达到95％时，就要采取恒压充 电。在这个阶段，要控制保持蓄电池的充电电压为一个恒定值。 3.浮充阶段：在蓄电池充满后，蓄电池进入了浮充阶段，在这个充 电阶段，为了弥补由于蓄电池自放电造成的储能损失，蓄电池电压 保持浮充电压。
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蓄电池充电控制策略
3.分段式充电 分段式充电方法就是将整个充电过程进行分段控制，每一段采 用一种充电方法。根据蓄电池的特性可知，在蓄电池电压较低 时，其接受电流的能力较强，允许充电电流较大；随着蓄电池 电压的上升，其接受电流的能力逐渐减弱。为了保护蓄电池， 必须降低充电电流，其理想充电电压电流曲线如图 。