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基于光伏发电模式的电池储能管理系统研究与设计

邹佩  
【摘要】:随着科技的迅速发展,社会的不断进步,人们的生活水平和消费观念也得到了不断地提升。与此同时,人们也正面临着能源缺乏、空气污染、全球气温升高等一系列严重的环境污染和气候恶化问题。因此,可再生新能源的开发和利用成为了全球的关注焦点。为解决能源枯竭、改善环境污染等严峻问题,各个国家全力发展太阳能、风能、水能等绿色能源相关技术,提倡人与自然和谐相处。近年来,太阳能技术日益发展,太阳能是一种特殊的自然资源,受气候、地区等不稳定因素的影响,对光伏发电技术带来了很大的挑战。诸如如何提高光伏组件的转化效率和能源利用率、延长电池寿命、增强系统安全稳定性等关键问题,一直以来都是光伏发电的研究热点。光伏储能环节是光伏发电的关键,本文根据光伏组件的预测输出功率和用户需求功率的分析,在互联网模式下,提出一套良好的系统能量管理方案,研究并设计电池充放电控制电路,实现电池储能智能化管理。本文研究和设计了一套基于光伏发电模式的电池储能系统。该系统采用了嵌入ARM+Linux、QT界面设计、SPI通信、电力电子变换器等技术,主要由以ARM控制器为核心的上位机、电池储能控制电路、蓄电池组三部分构成。上位机在互联网模式下,接收控制中心传输过来的光伏组件预测输出功率和用户负载功率。并进行数据分析,创建能源管理解决方案,实时与下位机进行SPI通信。接收并显示电池状态,提供友好的人机交互界面。电池储能控制电路主要是接收上位机的控制指令,实现蓄电池的充放电功能,防止蓄电池过度冲放电和温度过高等异常问题的出现。蓄电池组储存多余的能量,在系统能量不足时,释放能量保证系统的正常工作。本文完成的主要工作有电池储能控制电路的设计与制作,上位机系统的界面设计,以及SPI通信和能量管理等功能的实现,并进行调试和数据记录、分析。该系统实现了高效的能量管理决策和安全可靠的电池充放电功能,同时缓解了电网调度压力,避免了“弃光现象”。


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