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本科生科研训练报告分布式光伏储能发电系统设计 分布式光伏储能发电系统设计姓名（学院，市，学校代码）1 研究背景、目的及意义随着新能源在整个电网中的占比逐渐增加，不可控功率波动将会严重影响大电网的稳定性，往往会导致用电高峰时出现较大的用电缺口，用电低谷时又面临不能并网输电的缺陷。民用太阳能电源更有明显的反调峰特点，即白天为用电低谷，晚上为用电高峰，正好与太阳能发电能力相反，因此，并网发电系统更不能满足电网覆盖不到地区的生产、生活用电。近年来，光伏储能并/离网发电技术作为光伏产业未来的重要发展方向已引起世界各国的高度关注。分布式光伏发电是指在用户所在场地或附近建设安装、装机规模较小、运行以用户端自发自用为主、多余电量上网、电网调剂余缺为特征的发电设施或有电力输出的能量综合梯级利用多联供设施。目前应用最为广泛的分布式光伏发电系统，是建在城市建筑物屋顶的光伏发电项目，它一般接入低于35千伏或更低电压等级的电网。这是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式，它倡导就近发电、就近并网、就近转换、就近使用的原则，不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量，同时还有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题，达到改善电网质量，加强电网的调峰能力的目的等。相较传统光伏发电而言，分布式光伏发电有着众多优势。并网难度低，投资成本低，硬件设施要求低，有利于更好地普及清洁能源知识和措施。大电网与分布式发电相结合被世界许多能源、电力专家公认为是能够节省投资、降低能耗、提高电力系统可靠性和灵活性的主要方式，是21世纪电力工业的发展方向。光伏等分布式能源的输出具有间歇性、随机性和波动性等特点，接入配电网后带来的诸多影响限制了其接入电网的容量。将分布式电能存储系统与分布式电源相结合，可显著改善这些分布式电源的运行特性，平滑分布式电源的功率波动，实现分布式电源端节点电压控制，增强分布式电源的功率可调度性。与大规模、集中式的储能电站相比，分布式电能存储设备对接入位置的环境、自然条件限制较少，接入电网的方式更加灵活，在配电网、微电网、分布式电源侧，以及用户侧都可以发挥独特的作用。目前，分布式电能存储技术的总装机容量在电网中的比例依然很小，尚处于发展起步阶段。随着其技术日益成熟、成本不断降低，以及未来智能配电网的发展，分布式电能存储技术将有广阔的应用前景。2 国内外研究现状及发展趋势国家鼓励开展多种形式的分布式光伏储能发电，主要有以下几种，具备条件的建筑屋顶含附属空闲场地资源，鼓励屋顶面积大、用电负荷大、电网供电价格高的开发区和大型工商企业率先开展光伏发电应用,公共设施系统资源鼓励在火车站、含高铁、高速公路服务、飞机场航站楼、大型综合交通枢纽建筑、大型体育场馆和停车场等推广光伏发电，因地制宜利用废弃土地、荒山荒坡、农业大棚、滩涂、鱼塘湖泊等建设就地消纳的分布式光伏电站。据统计，国际上分布式光伏发电系统占光伏发电的比例达到67 %左右，与之相比，中国分布式光伏应用比例较低，约为47 %。分布式能源技术在欧美等发达国家已经得到迅速发展，如丹麦、芬兰、挪威等北欧国家，分布式发电装机容量已超过其总装机容量的30 %，德国也达到20 %，其中80 %的装机来自屋顶电站，美国已有6000多座分布式能源站，占其总装机容量的7.8 %。2013年8月9日，国家能源局关于开展分布式光伏发电应用示范区建设的通知发布，正式公布第一批分布式光伏发电示范区名单，涉及7 省5市共18个示范区项目；2014年1月17日，国家能源局下达了2014年新增光伏电站备案总规模14 GW，其中8 GW为分布式项目的年度目标。作为前期先导性的18个分布式光伏发电示范区项目的进展并不顺利。虽然我国分布式光伏储能发电已经在各地快速起步，取得了不少成绩，但从当前了解的情况看，也还存在一些不容忽视的问题，如对于普通家庭来说仍有较高门槛，电网规划和城市规划衔接协调问题，政策衔接落实问题，分布式光伏发电宣传普及不足等等。在中国，分布式电能存储技术被视为未来智能配电网、分布式发电和微电网发展必不可少的支撑技术。例如：在2012年8月由国家能源局发布的可再生能源发展“十二五”规划中提出：到2015年，中国将建成30个以智能电网、物联网和储能技术为支撑的新能源微电网示范工程。这将极大地促进国内分布式电能存储技术的发展。相比于西部地区的光伏电站发展，分布式太阳能发电项目主要位于中东部地区，该地区用电量大，光伏发电高峰时段与用电高峰重合，无论自发自用还是余电上网都可全部消纳，不存在产能消纳问题；而且分布式太阳能发电项目可以建在屋顶、厂房等闲置空间，不占用土地。因此，分布式光伏发电项目在商业盈利模式上具有优势，国内光伏项目向分布式转移是合理布局的必然选择。就目前光伏电池的组件和配件的价格而言，利用光伏电池发电收回成本年限较长。但是，随着科技的发展和进步，光伏电池组件等的价格具有非常大的下降空间。从长远发展角度来看，光伏发电技术的造价成本会越来越低，甚至低于火电投资建设的成本。因此，实现太阳能光伏发电短时间内收回成本并产生高额经济效益指日可待。从德日美三国发展分布式光伏的经验可知，分布式光伏电源发展的上网电价补贴策略是引导分布式光伏市场发展的主要刺激因素，需要根据分布式光伏发展的不同阶段调整政策，使政策的促进作用与分布式光伏的合理发展相适应。此外，国外经验显示，分布式光伏的发展应该立足于自发自用，不但有利于节约国家的补贴资金，而且有利于分布式光伏健康有序发展。据中国可再生能源学会光伏专委会“中国光伏发展路线图（2020 / 2030 / 2050）”研究推算,2020年我国建筑总面积将达到700亿平方米,其中可利用的南墙和屋面面积为300亿平方米,按照可利用面积的20 %用于安装光伏系统计算，则届时可安装光伏的建筑面积约为60亿平方米。从国际经验和国内发展状况看，分布式光伏储能发电代表着光伏产业未来的发展方向，拥有广阔的前景和光明的未来，将成为新能源产业发展最为激动人心的实践，形成燎原之势。3 分布式光伏储能发电系统及设计方案3.1 光伏阵列太阳能光电池是利用P-N截面的光伏效应（Photovoltaic Effect），将光能转换为电能。光伏效应原理是将光源照射半导体介面时，产生电子与空穴互相往相反方向移动，造成电荷分离的现象。太阳能光电池是由半导体材料制成的光电能转换元件，加上增加机械强度的支撑基板，表面由玻璃覆盖而制成，即为太阳能光电池板。目前乃至今后光伏电池发展的重点仍是硅系光伏电池，尤其是多晶硅光伏电池和非晶硅薄膜光伏电池，成本低且效率高，在未来的光伏电池市场上将会占据主导地位。P-N结及光伏电池工作原理如下图1、图2所示。图 1 P-N结示意图图 2 光伏电池工作原理图 在光伏电池的两端并联旁路二极管，当被遮挡的电池带有的负压大小达到二极管导通电压时，旁路二极管可以把被遮挡部分短路，只有很少的电流流过被遮挡部分，从而避免热斑效应带来的危害。光伏电池的电路结构如图3。 图 3 光伏电池的电路结构将若干个光伏电池进行适当的串、并联再经过封装，作为光伏发电系统中的最小单元-太阳能电池组件，其功率等级为几瓦到几百瓦不等。为满足的电压以及功率需求，一般将光伏组件进行串、并联连接以构成光伏阵列。忽略实际单个电池之间的接触电阻、连接线路损耗及组件差异的条件下，光伏电池阵列的等效电路与单光伏电池及光伏电池组件结构上相似。光伏电池基本连接方式有串联结构和并联结构，除此之外，以四个光伏模块考虑光伏阵列拓扑结构，还有以下四种结构如图4所示。图 4 光伏阵列四种拓扑结构并联结构受局部阴影影响最小，输出功率最大，但单一的并联结构有时无法满足系统输出电压等级要求。串联结构是目前最主要应用于光伏组件设计的一种连接方式，但它受局部阴影影响最大，各个串联阵列之间的电流相同，将会让未被遮挡的光伏电池受到遮挡的光伏电池的影响而功率发生变化，畸变严重。三串两并结构和三并两串结构由于布局上的不对称性，实际应用时应避免采用。TCT（两并两串）结构在遮阴情况下优于SP（两串两并）结构。TCT结构在均匀光照下输出功率最大，在局部阴影条件下受影响最小，且能满足绝大多数光伏发电系统输出电压等级和输出电流等级的要求。综合以上分析，TCT结构为最优拓扑结构。3.2 光伏系统的最大功率点跟踪控制太阳能光伏电池是一种非线性直流电源，它的输出随着光照强度、温度和负载的变化表现出明显的非线性。在光照强度、温度等外部因素相同的情况下,光伏电池不同的工作电压具有不同的工作电流,在某一特定工作电压时输出功率达到最大值，我们把这个工作点叫做最大功率点（MPP-Maximum Power Point），也就是P-U曲线上的最高点。不同条件下太阳能电池对应唯一一条P-U曲线，每条曲线的最高点为其在当前条件下的最大功率点的位置，这些最高点所组成的曲线即为最大功率点轨迹曲线，需要一控制策略能在外界条件不断变化时，通过实时记录光伏电池不同时刻的输出电压或电流，计算出电池的输出功率再进行比较，从而判断出光伏电池输出最大功率时的可能位置，然后调节电池的工作点至最大功率点周围，即所谓的最大功率点跟踪（MPPT-Maximum Power Point Tacking）。最大功率点跟踪因为其算法繁多，效果明显，在工程应用中较为普遍，成为提高光伏电池转换效率研究领域的重点和难点。可以说MPPT效果的好坏直接决定了整个系统的精度和光电转换效率，在整个光伏发电系统中占据主导地位，对推进光伏发电技术的发展具有重大意义。目前许多光伏发电系统的MPPT并不是单一的某一种算法，通常是两种或几种算法的结合，取长补短，实现算法互补，从而更好地跟踪到最大功率点，各种MPPT算法都有各自的优缺点，在选择MPPT算法时要综合考虑应用领域，成本高低，算法的复杂程度，跟踪的快速性，准确性以及在最大功率点附近的稳定性，但这些往往不能同时兼顾。随着电子科技的发展,算法可以借助处理芯片来实现。分布式光伏系统非阴影条件下MPPT算法， 典型的MPPT方法就是不断寻找最优点的过程，通过光伏特性的分析，检测光伏系统的最大功率的输出，然后相互比较，再变动一下参数，这样一个不断重复的过程，来寻找到最大功率点的位置。其控制框图如图5。 图 5 MPPT实现控制框图通常该调节方法是通过DC-DC变换器的阻抗匹配来实现。阻抗匹配原则是指在线性电路中当外部负载等效电阻与电源内阻相等时，外部负载可以获得电源输出的最大功率，虽然太阳能电池和DC-DC变换器都是非线性的，但在短时间内仍可视为是线性电路，阻抗匹配原则仍然适用，然而实际应用中由于太阳能电池输出随环境不断变化且无法控制，很难保证负载与太阳能电池直接匹配或始终匹配，因此为了保证太阳能电池始终处于高效状态，只有通过调节太阳能电池外部负载实现阻抗变化，使负载线与太阳能电池最大功率点相交来达到太阳能电池的最大功率点跟踪。MPPT就是把DC-DC变换器看成外部等效负载，通过不停地寻找合适的脉冲占空比D，使DC-DC变换器的等效电阻与不同光照下的太阳能电池阻抗匹配。分布式光伏系统局部阴影条件下MPPT 算法，典型的最大功率点跟踪方法，主要是扰动观察法和电导增量法等。然而在阴影条件下，通过分析光伏电池的曲线可以得知，整个光伏电池不止具备一处最大值，可能会有几处最大值，用局部的最大功率跟中的方法很难实现最大功率的跟踪。目前广泛应用的有一个是粒子群优化算法，另外一个就是模拟退火跟踪法。本次设计方案采用扰动观察和电导增量混合算法。系统首先实时采集电流、电压瞬时值，计算相邻两次电流、电压和功率变化量，然后根据获取的变化值判断系统环境是否发生突变。若外界环境发生缓慢变化，最大功率算法采用扰动观察法进行最大功率跟踪，提高跟踪效率；若外界的光照强度发生突变，则采用电导增量法进行精确控制，减少功率误差。现就扰动观察法和电导增量法的原理和优、缺点进行简要的分析。扰动观察法（Perturb and Observe，PO）也称爬山法（Hill-Climbing，HC），是目前最为常用的MPPT控制方法。增大输出电压，若此刻输出的功率增加，说明扰动的方向是正确的，应该继续增加扰动电压；若输出功率下降，则扰动需朝相反方向，即减少输出电压。光伏阵列的实际工作点就会越来越靠近MPP,并最终在MPP周围振荡，扰动的步长决定了来回振荡的幅度。由于扰动的步长一定，所以不可能同时兼顾到跟踪速的速度和精度。该算法的优点是简单明了、结构相对简单、测量参数较少,对传感器精度的要求不高,容易实现；缺点也很明显：由振荡造成的功率损失，扰动步长的选取难以把握，光照强度发生急剧变化时易出现“误判”现象。电导增量法（Incremental Conductance Method，INC），该方法在目前的太阳能发电系统中使用的也比较多，实用性比较强。该算法的工作原理是：光伏阵列的P-U特性曲线有唯一的极大值，在该点处功率P对电压U的导数为零，若电压不变而电流增加，那么应该增大工作电压；若电压不变而电流减小，那么应该减小工作电压。该算法是先设定很小的变化阈值，先判断当前的工作和MPP的位置关系，然后改变逆变器的输出功率，使光伏阵列稳定在MPP附近。电导增量法的优点有：与扰动观察法不同的是，电导增量法在达到MPP之后，就能很好的稳定在该点进行工作，不会来回震荡，比较稳定；电导增量法的缺点有：计算起来比较复杂，运算量很大，步长的设置很重要，如果选择的不当，则会导致更大的功率损耗过程，控制算法相对来说比较复杂，对传感器和其他硬件的要求很高,因此造价很高,也会出现误判的现象，甚至严重情况下还会出现跟踪失败的现象。3.3DC-DC变换器的拓扑结构DC-DC变换电路是MPPT控制的核心，在直流电源和负载之间通过控制开关器件的通断，将一组电参数的直流电能变换为另一组电参数的直流电能的电路，被广泛应用于太阳能发电系统、直流电机调速系统以及开关电源等设备中。一般按照电路拓扑结构的不同，DC-DC变换器可分为不带隔离变压器的DC-DC变换器和带隔离变压器的DC-DC变换器，隔离变压器可根据需要选取，其基本作用是实现输入输出间的隔离，也可进行变压。因为不带隔离变压器的DC-DC变换器省去了体积相对较大而效率相对较低的高频变压器，本设计采用具有功耗小，效率高、重量轻、体积小和成本低等优点的非隔离 DC-DC变换器。根据输入、输出电压的大小可将不带隔离变压器的DC-DC变换器可分为升压（Boost）变换器、降压（Buck）变换器、升/降（Buck-Boost）变换器等。Boost拓扑简单，成本低，转换效率较高，但是在组件受遮挡较为严重时, Boost变换器不能保证每个组件都能输出最大功率，且占空比不能过大,否则器件承受电压过大，因而需要限制占空比的范围。Boost变换器由开关T、电感 L、电容 C 和二极管 D 组成，如图6所示，对开关管T 进行周期性的通断控制，能将直流电源的输出电压平均值Vout变换成大于输入电压Vin的更高电压提供给负载使用。图 6 Boost式DC-DC变换器原理图Buck同样拓扑简单成本低，转换效率较高，但是由于只能降压，受遮挡范围较大时，组串的输出电压有可能无法达到变流器的输入电压最小值，进而减少并网发电时间。将一个较高的输入电压，通过变换器以后，电压降到可控范围以内。Buck变换电路如图7所示，由光伏电池，N沟道MOS管T，二极管D，电阻R，电感和电容组成，其中MOS管具备开关闭合和关断的功能。图 7 Buck式DC-DC变换器原理图能够实现电压升降的变换器基本拓扑Buck-Boost、Cuk以及Sepic等。其中Buck-Boost以及Cuk能够保证每各组件都能工作在MPP，系统输出功率最大化，系统设计更具弹性和通用型，但Buck-Boost或Cuk结构的优化器转换效率较低，且不适用于每一个组件配备一个DC/DC变流器形式的MPPT结构。双向Buck-Boost是将Buck拓扑与Boost拓扑进行结合，即由两个MOSFET、两个整流二极管、一个滤波电感、输入输出支撑电容构成，该拓扑结构简单，同时能够保证组件功率输出最大，但是由于整流二极管的导通损耗较大，模块的工作效率仍不理想，本次设计方案中采用将双向Buck-Boost结构中的整流二极管由导通电阻更小的MOSFET替代所构成的双向Buck-Boost变换器拓扑，利用同步整流技术来降低工作损耗，从而提高转换效率。双向Buck-Boost变换器的主电路拓扑如图8所示，该结构由四个开关、旁路、一个电感以及输入输出电容构成。图8四开关带旁路双向Buck-Boost变换器原理图当需要执行最大功率点跟踪时，太阳能电池输出经过升压降压变换器实现阻抗匹配后输出；当满足合适的运行条件时，直通电路工作，旁路掉四开关升压降压变换器，减少升压降压变换器不必要的导通和开关损耗。基于实时评估运行条件，通过采样输入输出电压和电流，系统动态决定四开关升压，降压变换器的最佳工作模式，使变换器可以跟踪该太阳能电池的最大功率点。直通模式：当系统保持在最佳运行条件时（执行完 MPPT 算法），输入电压和输出电压此时相差 2%以内时，即系统工作在直通模式。工作模式：一旦系统输入和输出电压相差大于2%，系统关闭直通模式，唤醒升压降压变换器执行最大功率点跟踪。根据太阳能电池受遮挡情况的不同，系统可控制升压降压变换器或者工作在降压模式或者工作在升压模式。 3. 4太阳能光伏系统拓扑结构早期的光伏并网系统主要是集中式结构，如图9（a），将太阳能组件串并联（实现一定的电压和功率等级），通过中央逆变器向电网馈送能量。这种光伏并网发电系统需要高压直流母线，输入需串联堵塞二极管。光伏组件之间容易发生不匹配，引起功率的损耗，甚至产生热斑问题，导致组件不可恢复的损坏，且串联二极管引起的损耗较大。另外，当某一组件损坏，整个支路不工作。并网逆变器通常采用基于晶闸管的电网强迫换流控制方式，并网电流谐波较大，功率因数较低，且设计不够灵活。这种系统结构一般用于占地面积广阔的大型光伏发电站等。串式/多串式光伏并网系统结构如图9（b）、图9（c）所示。将多个光伏组件串联实现高压输出，以串为单位配套并网逆变器。逆变器无需升压电路，光伏源无需阻塞二极管，MPPT被分散到各个串联支路，系统配置灵活性有所提升。串内各组件的失配和阴影问题有所改善，但仍无法完全解决整个系统由此造成的功率损耗问题。 为了改善集中式、串式结构存在的缺陷，有人开始提出基于光伏集成模块的光伏并网发电系统。光伏模块化思想最初源于基于交流母线的交流模块（AC Module）结构思想。如图中9中（d）所示。AC Module是把每块光伏组件与各自独立的一个DC/AC变换器集成为一个模块，各个模块通过AC母线进行并联，供交流负载或并网运行。交流模块式结构把并网控制功能分散到各个模块，从而使与并网相关的各种监控变得复杂。另外，多个分散的交流小系统可能引起并联环流、电磁干扰等问题。图 9 集中式、串式及交流模块太阳能光伏系统结构光伏阵列受到部分遮蔽或太阳能电池本身存在的参数差异造成光伏发电系统的不匹配，从而导致了光伏阵列的发量大幅降低，采用分布式控制系统可以有效解决上述问题，分布式控制系统即每块太阳能电池板配置一个分布式功率优化器，功率优化器可以针对每块电池板进行调整使其工作在最佳工作点。功率优化器实质上是由一个 DC-DC 变换器配上带有MPPT算法的数字控制电路两部分组成。分布式串联架构是功率优化器直接附加于太阳能电池后，优化器之间相互串联，如图10所示。光伏阵列出现部分遮蔽时，该结构下的功率优化器可直接针对每一块太阳能电池独立的执行MPPT运算，协调串列中电池间的电压电流分配，将遮蔽造成的不匹配影响降到最低，并保证每块电池的输出功率都最大，同时优化器之间可通过数据交互将输出直流电稳定到最佳逆变电压。分布式太阳能光伏发电系统串联式架构的电压输入和输出往往要电气隔离，需要在非隔离的变换器之中加入高频电压器来得到隔离型的 DC-DC变换器。由于太阳能电池通过功率优化器实现了隔离，整个串列的电流不会相互影响，某些电池受到遮蔽，其余太阳能电池仍可工作在其最佳工作点。此外，串联结构省去了变压器及其漏感造成的损耗，可选用耐压低的器件来降低成本。图10 分布式光伏发电系统串联架构另一种附加于太阳能电池后的功率优化器以并联形式连接电网，优化器可直接将电池板输出电压升高至需要的逆变电压，如图11。并联结构电池以并联形式接入电网，故彼此相互独立，某些太阳能电池不能正常工作，其余电池不会受到影响继续工作在最佳工作点。并联结构的优化器由于输入输出压差较大，所以需要变压器进行升压和耐压较高的的器件，增加了优化器体积和成本，同时效率也有所降低，但并联结构安装方便，控制相对简单。图11分布式光伏发电系统并联架构本次设计方案选择分布式并联架构，并联式系统能效最高，系统构建最简单，且容易标准化，适合于批量生产，降低成本，并联式系统可以任意扩展不同型号，不同容量的组件，即插即用，且支持故障模块的热拔插，最适合于住宅和建筑集成的光伏发电系统应用。3. 5蓄电池储能结构蓄电池具有成本较低、技术成熟的优点，在分布式发电控制中的应用最为广泛。蓄电池储能装置的作用主要有:1) 在保证光伏发电系统可靠性的前提下，保证其持续性。2) 增强系统的稳定性。在光伏发电系统中，当系统受外界影响时，容易导致电压波动使电能质量下降，因此需要调节系统的电能质量。3) 增加系统的可调度性。对于小型独立光伏发电系统，配置一些小容量的储能单元就可保证系统的持续供电。4）光伏发电并网，可能对大电网带来很大谐波，为了减小谐波的影响，光伏/蓄电池并网发电系统将直流电转化为交流电时采取单位功率因数控制，这使得光伏/蓄电池并网时，输出电流与电网电压几乎能同频同相，对电网的谐波影响很小。传统的储能系统以铅酸电池为主，铅酸电池的技术最成熟，价格也最低，铅酸电池目前国家不再进行支持发展，主要是由于其使用寿命较短、易处于欠充状态和容易导致环境污染。从目前的技术进展来看，磷酸铁锂电池、钒电池、钠硫电池和飞轮储能技术得到了越来越多的应用，相关技术更新也较快。磷酸铁锂电池的优点较明显，可归纳为：极好的循环寿命，磷酸铁锂完全解决了钴酸锂和锰酸锂的安全隐患问题，该电池不含任何重金属与稀有金属(镍氢电池需稀有金属)、无毒、无污染。未来磷酸铁锂电池储能系统将成为整个分布式光伏储能系统的技术主流。目前钒液流电池成本与铅酸电池接近，它还可制备兆瓦级电池组，大功率长时间提供电能，因此钒电池在大规模储能领域具有锂离子电池、镍氢电池不可比拟的性价比优势。目前的固态电解质钒动力电池已经在电功率、充放电、比能量等方面接近锂电池的水平，而在安全性、使用寿命和成本等方面则比锂电池和铅酸电池有相对优势。钒是典型的中国优势资源，中国占全球钒矿的比例为35%，产量占全球的48%，都居全球第一位，所以未来光伏电力存储领域使用钒电池的几率也比较大。钠硫电池充电时间相当短暂，一次充电可运行1011h，经热反应后所产生的理论能量密度约是铅酸电池的10倍，镍氢电池的4倍，锂电池的3倍。但钠硫电池也有不足之处，其工作温度在300350，电池工作时需要一定的加热保温。未来钠硫电池的发展还有赖技术的进步。我国的钠硫电池目前应用还较少。根据蓄电池的组成原理，可以将蓄电池进行等效，采用简化的一阶等效电路，忽略寄生支路，其等效模型如图12所示。图12蓄电池等效模型E为电池电动势，主要受SOC和温度影响；R0为欧姆内阻和极化内阻，主要受SOC、温度和工作电流影响；Rl为过渡过程的极化内阻，代表了电池的浓度极化和电化学极化；C电池内部相间微分电容，体现电池的过渡过程，受SOC影响。SOC为蓄电池荷电状态（State Of Charge）。由蓄电池简化等效电路可知，在仿真中，蓄电池可以等效为一个理想的直流电压源。蓄电池与直流母线之间的能量交换，需要通过充放电控制器来实现。充放电控制器，即为双向DC-DC换流器，通过控制储能双向变流器电感电流值的大小与流动方向，实现了对蓄电池的充放电，即可实现光伏电池所发出的能量存储到蓄电池，也可实现蓄电池向家用交流负载或电网释放，是蓄电池充放电以及实现相应保护功能的自动控制设备。光伏系统与蓄电池并接在同一直流母线上，母线电压的稳定非常重要，母线电压太低会影响斩波电路以及逆变电路的工作，太高会损毁电路设备。而光伏输出功率波动较大，因此，要维持母线电压稳定，需要蓄电池来进行调度管理。蓄电池的控制策略采用电压外环、电流内环控制的双环控制，电压外环是维持直流母线电压稳定，而电流内环则是控制蓄电池充放电电流的大小。蓄电池储能装置接入可采用直流侧接入和交流侧接入两种方式。采用直流侧接入方式，储能装置通过双向DC-DC变流器接于逆变器直流母线处，如图13-1所示。采用交流侧接入方式，蓄电池储能装置通过双向DC-DC变流器、逆变器和变压器直接接于光伏发电系统并网点，如图13-2所示。图13-1蓄电池直流侧接入图13-2蓄电池交流侧接入双向DC-DC变换器（Bi-directional DC-DC Converter，简称BDC）具有能量双向流动的特点，简单的半桥式DC-DC变换器结构简单，相当于一个Buck变换器和Boost变换器的组合，性能高效，具有很好的经济性。根据工作方式和控制目标的不同，其可分为Buck型BDC、Boost型BDC 以及双端分时稳压Buck/Boost型BDC。当电容放电时，则DC-DC变换器处于升压状态，而当系统对电容进行充电时，DC-DC变换器处于降压状态。参考文献1徐贵阳，杨昕 一种分布式民用光伏-储能-市电混合型供电系统应用设计J城市建设理论研究，2012(03)2韩学栋，王海华，李剑锋小型分布式光伏发电系统设计J，电力建设， 3王林川，高云鹏太阳能光伏发电系统研究J黑龙江电力，2014，36 (05)4孙高峰浅谈分布式光伏发电J电脑知识与技术，2014，10 (10)5王成山，于波，肖峻，郭力平滑可再生能源发电系统输出波动的储能系统容量优化方法J中国电机工程学报，2012，32 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