光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)是一種結(jié)合了光伏發(fā)電技術(shù)和儲(chǔ)能技術(shù)的系統(tǒng)，旨在通過(guò)儲(chǔ)存光伏發(fā)電產(chǎn)生的電能，實(shí)現(xiàn)電能的優(yōu)化配置和高效利用。以下是一個(gè)詳細(xì)的光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，其中將重點(diǎn)介紹主控芯片的選擇及其在設(shè)計(jì)中的作用，并給出具體的型號(hào)。

一、概述

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)主要由光伏發(fā)電子系統(tǒng)、儲(chǔ)能子系統(tǒng)、并網(wǎng)控制子系統(tǒng)、儲(chǔ)能電站聯(lián)合控制調(diào)度子系統(tǒng)等組成。光伏發(fā)電子系統(tǒng)負(fù)責(zé)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，儲(chǔ)能子系統(tǒng)負(fù)責(zé)儲(chǔ)存電能，并網(wǎng)控制子系統(tǒng)負(fù)責(zé)將儲(chǔ)能子系統(tǒng)中的電能接入電網(wǎng)，而儲(chǔ)能電站聯(lián)合控制調(diào)度子系統(tǒng)則負(fù)責(zé)整個(gè)儲(chǔ)能電站的調(diào)度和控制。

二、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要遵循一系列的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以確保系統(tǒng)的安全、可靠和高效運(yùn)行。這些標(biāo)準(zhǔn)包括但不限于：

• GB21966-2008 鋰原電池和蓄電池在運(yùn)輸中的安全要求

• GJB4477-2002 鋰離子蓄電池組通用規(guī)范

• QC/T743-2006 電動(dòng)汽車用鋰離子蓄電池

• GB/T12325-2008 電能質(zhì)量供電電壓偏差

• GB/T12326-2008 電能質(zhì)量電壓波動(dòng)和閃變

• GB/T14549-1993 電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波

• GB/T15543-2008 電能質(zhì)量三相電壓不平衡

• GB/T2297-1989 太陽(yáng)光伏能源系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)

• DL/T527-2002 靜態(tài)繼電保護(hù)裝置逆變電源技術(shù)條件

• GB/T13384-2008 機(jī)電產(chǎn)品包裝通用技術(shù)條件

• GB/T14537-1993 量度繼電器和保護(hù)裝置的沖擊與碰撞試驗(yàn)

• GB/T14598.27-2008 量度繼電器和保護(hù)裝置第27部分：產(chǎn)品安全要求

• DL/T478-2001 靜態(tài)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置通用技術(shù)條件

• GB/T191-2008 包裝儲(chǔ)運(yùn)圖示標(biāo)志

• GB/T2423.1-2008 低溫第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)

• GB/T2423.2-2008 高溫第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)

（注：此處僅列出部分標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中需要參考更多相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)）

三、系統(tǒng)架構(gòu)

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)主要包括光伏發(fā)電單元、儲(chǔ)能單元、電力電子變換單元、控制系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)等部分。光伏發(fā)電單元通過(guò)光伏電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，儲(chǔ)能單元通過(guò)電池組將電能儲(chǔ)存起來(lái)，電力電子變換單元負(fù)責(zé)電能的轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)，控制系統(tǒng)則負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控和控制，通信網(wǎng)絡(luò)則用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部及與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)通信。

四、主控芯片的選擇及其在設(shè)計(jì)中的作用

主控芯片是光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心部件之一，它負(fù)責(zé)執(zhí)行控制算法，管理充放電過(guò)程，以及與外部設(shè)備進(jìn)行通信。主控芯片的選擇對(duì)于系統(tǒng)的性能、可靠性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。以下是一些常見的主控芯片型號(hào)及其在設(shè)計(jì)中的作用：

1. IGBT（絕緣柵雙極晶體管）

IGBT是一種能量效率較高的電力電子器件，廣泛用于光伏逆變器和儲(chǔ)能變流器中。它負(fù)責(zé)將直流電（DC）轉(zhuǎn)換為交流電（AC），或反之，以實(shí)現(xiàn)電能的高效轉(zhuǎn)換。IGBT具有開關(guān)速度快、關(guān)斷損耗小等特點(diǎn)，能夠滿足大功率和高效率設(shè)計(jì)要求。

具體型號(hào)：

• 上海貝嶺的BLG40T120和BLG15T65

在設(shè)計(jì)中的作用：

• 實(shí)現(xiàn)DC/AC或AC/DC轉(zhuǎn)換，確保能量轉(zhuǎn)換效率

• 提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性

2. MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管）

MOSFET也是一種常用的功率半導(dǎo)體器件，具有快速開關(guān)特性，常用于需要快速響應(yīng)的電路中，如光伏組串電路保護(hù)和最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制器。MOSFET具有低開關(guān)損耗、快速開關(guān)速度、低輸入功率、可靠性和保護(hù)功能以及廣泛的應(yīng)用范圍。

具體型號(hào)：

• （具體型號(hào)根據(jù)應(yīng)用需求選擇，此處不列出）

在設(shè)計(jì)中的作用：

• 實(shí)現(xiàn)快速開關(guān)，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度

• 提供保護(hù)功能，確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行

3. MCU（微控制器）

MCU作為光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的“大腦”，負(fù)責(zé)執(zhí)行控制算法，管理充放電過(guò)程，以及與外部設(shè)備進(jìn)行通信。MCU在儲(chǔ)能系統(tǒng)中用于實(shí)現(xiàn)智能化和自動(dòng)化控制，提高系統(tǒng)的整體性能和可靠性。

具體型號(hào)：

• 極海半導(dǎo)體的APM32E103系列MCU

• 先楫的HPM5361

• 美國(guó)TI公司的C2000系列DSP（如TMS320F28335）

在設(shè)計(jì)中的作用：

• 執(zhí)行控制算法，管理充放電過(guò)程

• 與外部設(shè)備通信，實(shí)現(xiàn)智能化和自動(dòng)化控制

• 提高系統(tǒng)的整體性能和可靠性

4. AFE（模擬前端）芯片

AFE芯片是一種專門用于模擬信號(hào)處理的集成電路，它通常用于采集、放大和數(shù)字化各種傳感器和外部信號(hào)。在光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)中，AFE芯片用于采集電池電壓、電流等信息，并將這些模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)供MCU處理。

具體型號(hào)：

• （具體型號(hào)根據(jù)應(yīng)用需求選擇，此處不列出）

在設(shè)計(jì)中的作用：

• 采集電池電壓、電流等信息

• 將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)供MCU處理

• 確保電池安全和優(yōu)化電池性能

5. ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）芯片

ADC芯片將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，供MCU進(jìn)一步處理。在光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)中，ADC用于處理來(lái)自傳感器的信號(hào)，如電池電壓和溫度等。

具體型號(hào)：

• （具體型號(hào)根據(jù)應(yīng)用需求選擇，此處不列出）

在設(shè)計(jì)中的作用：

• 將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)

• 供MCU進(jìn)一步處理

• 提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性

6. 數(shù)字隔離器

數(shù)字隔離器用于在不同電壓級(jí)別的電路之間提供可靠的數(shù)字信號(hào)傳輸，同時(shí)保持電路之間的電氣隔離，增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性。

具體型號(hào)：

• Linear Technology（現(xiàn)ADI）的LT3652

在設(shè)計(jì)中的作用：

• 提供電路間的安全隔離

• 保證在不同電壓等級(jí)的電路間可靠地傳輸數(shù)字信號(hào)

• 增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性

7. 驅(qū)動(dòng)芯片

驅(qū)動(dòng)芯片為功率半導(dǎo)體器件如IGBT和MOSFET提供門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，確保這些器件能夠正確、高效地開關(guān)。

具體型號(hào)：

• （具體型號(hào)根據(jù)應(yīng)用需求選擇，此處不列出）

在設(shè)計(jì)中的作用：

• 為功率半導(dǎo)體器件提供門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)

• 確保器件能夠正確、高效地開關(guān)

• 提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性

8. 保護(hù)芯片

保護(hù)芯片包括過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、短路等保護(hù)功能的芯片，它們?cè)诠夥鼉?chǔ)能系統(tǒng)中起到保護(hù)作用，防止系統(tǒng)因異常情況而損壞。

具體型號(hào)：

• 德州儀器（TI）的BQ76930（用于鋰離子電池管理，提供保護(hù)功能）

• 德州儀器（TI）的BQ21040（用于鋰離子電池的充電控制，支持多種充電模式）

在設(shè)計(jì)中的作用：

• 提供保護(hù)功能，防止系統(tǒng)因異常情況而損壞

• 提高系統(tǒng)的安全性和可靠性

五、儲(chǔ)能電站聯(lián)合控制調(diào)度子系統(tǒng)

儲(chǔ)能電站聯(lián)合控制調(diào)度子系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個(gè)儲(chǔ)能電站的調(diào)度和控制。它通過(guò)對(duì)儲(chǔ)能電站的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能電站的智能化調(diào)度和控制，確保儲(chǔ)能電站的安全、可靠和高效運(yùn)行。

六、總結(jié)

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)是一種結(jié)合了光伏發(fā)電技術(shù)和儲(chǔ)能技術(shù)的系統(tǒng)，具有削峰填谷、改善電網(wǎng)運(yùn)行曲線、減少電能浪費(fèi)、提高電能質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。在主控芯片的選擇方面，IGBT、MOSFET、MCU、AFE芯片、ADC芯片、數(shù)字隔離器、驅(qū)動(dòng)芯片和保護(hù)芯片等都是重要的組成部分。它們各自具有獨(dú)特的功能和作用，共同構(gòu)成了光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心部件。通過(guò)合理的選擇和配置這些芯片，可以確保光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全、可靠和高效運(yùn)行。