光伏系統(tǒng)和用于運行光伏系統(tǒng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及尤其是在具有能量中間存儲器的網(wǎng)絡(luò)緩沖系統(tǒng)和島電流系統(tǒng)的情況下的一種光伏系統(tǒng)和一種用于運行光伏系統(tǒng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]顯示出，在未來在諸如風力發(fā)電設(shè)備或者太陽能設(shè)備的靜態(tài)應用中以及在諸如混合動力車輛或者電動車輛的車輛中越來越多地使用將新的能量存儲器技術(shù)與電驅(qū)動技術(shù)相組合的電子系統(tǒng)。
[0003]具有緩沖網(wǎng)絡(luò)支持或者島電流光伏系統(tǒng)的光伏系統(tǒng)通常具有電能量存儲器，其充當用于由光伏電池供應的電流的中間存儲器。該能量存儲器常規(guī)地通過直流電流調(diào)節(jié)器與光伏模塊連接。
[0004]印刷文件DE 10 2010 027 857 Al 和 DE 10 2010 027 861 Al 公開了在能量存儲器裝置中模塊化接線的電池組電池，這些電池組電池可以通過適當?shù)夭倏伛詈蠁卧贿x擇性地耦合到由串行接線的電池組電池構(gòu)成的支路中或者從中脫偶。這種系統(tǒng)以名稱Battery Direct Converter (電池組直接轉(zhuǎn)換器，BDC)已知。這樣的系統(tǒng)包括能量存儲器模塊支路中的直流電流源，所述直流電流源可通過脈沖逆變器連接到直流電壓中間電路處以用于電機或者電網(wǎng)的電能供給。
[0005]因此存在對成本低的、高效的并且要以技術(shù)上少的實現(xiàn)耗費來制造的、提供具有島電流供給和/或網(wǎng)絡(luò)緩沖的光伏系統(tǒng)的可能性的需求，其中可以舍棄電能量存儲器與光伏模塊之間的直流電流調(diào)節(jié)器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明根據(jù)一個方面提供一種光伏系統(tǒng)，具有:能量存儲器裝置，其用于在能量存儲器裝置的輸出接線端處產(chǎn)生供給電壓，所述能量存儲器裝置具有至少一個并聯(lián)的能量供給分支，所述能量供給分支分別帶有一個或多個在該能量供給分支中串聯(lián)的能量存儲器模塊，所述能量存儲器模塊分別包括具有至少一個能量存儲器電池的能量存儲器電池模塊和具有多個耦合元件的耦合裝置，所述耦合裝置被設(shè)計為選擇性地將能量存儲器電池模塊連接到相應的能量供給分支中或者在相應的能量供給分支中繞過該能量存儲器電池模塊；具有一個或多個光伏電池的光伏模塊，所述光伏模塊直接與能量存儲器裝置的輸出接線端耦合；以及控制裝置，其與能量存儲器裝置耦合并且被設(shè)計為根據(jù)一個或多個光伏電池中的通過電流來操控能量存儲器模塊的耦合裝置以用于調(diào)整到能量存儲器裝置的輸出接線端處的供給電壓。
[0007]根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供一種用于運行根據(jù)本發(fā)明的光伏系統(tǒng)的方法，具有步驟:確定一個或多個光伏電池中的當前通過電流；操控能量存儲器裝置的第一數(shù)量的能量存儲器模塊的耦合裝置以將相應的能量存儲器電池模塊連接到能量供給分支中；操控能量存儲器裝置的第二數(shù)量的能量存儲器模塊的耦合裝置以繞過能量供給分支中的相應的能量存儲器電池模塊；以及根據(jù)一個或多個光伏電池中的所確定的當前通過電流來確定能量存儲器裝置的第一和第二數(shù)量的能量存儲器模塊。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點
本發(fā)明的構(gòu)思是，將具有一個或多個模塊化構(gòu)造的能量供給分支(其由能量存儲器模塊的串聯(lián)電路構(gòu)成)的能量存儲器裝置直接耦合到光伏模塊處，并且通過按照模塊方式操控能量存儲器模塊來將能量存儲器裝置的輸出電壓與光伏模塊的要求相匹配。在此通過相應地調(diào)整能量存儲器裝置的輸出電壓來適宜地進行按照最大功率的調(diào)節(jié)(“maximum powerpoint tracking (最大功率點跟蹤)”，MPPT)，使得光伏模塊總是在最優(yōu)的功率范圍中工作。為此可以根據(jù)光伏模塊的光伏電池中的當前通過電流來操控能量存儲器裝置。
[0009]有利地，能量供給分支的模塊化構(gòu)造使得能量存儲器裝置的總輸出電壓的細致分級成為可能，這例如通過移相地操控用于各個能量存儲器電池模塊的相應耦合單元或者脈寬調(diào)制地操控各個能量存儲器模塊來進行。由此可以非常精確地調(diào)整用于MPPT的電壓。
[0010]能量供給分支的能量存儲器模塊還可以周期性地在接通運行中被更換，以便可以有利地實現(xiàn)能量存儲器電池的均勻的負荷。此外可以在故障情況下選擇性地從模塊轉(zhuǎn)動中移除單個能量存儲器模塊，而不會妨害整個系統(tǒng)的原理性的功能效用。
[0011]通過采用模塊化構(gòu)造的能量存儲器裝置可以簡化電池組管理系統(tǒng)，因為僅僅需要按照模塊方式的操控。此外可以通過簡單方式對能量存儲器裝置進行縮放，其方式是修改能量供給分支的數(shù)量或每能量供給分支的所構(gòu)建的能量存儲器模塊的數(shù)量而沒有另外的匹配問題。由此可以低成本地支持光伏模塊的不同變型。尤其是可以將能量存儲器模塊的數(shù)量匹配為，使得在能量存儲器電池模塊的能量存儲器電池被完全放電的情況下也可以通過添加全部能量存儲器模塊來調(diào)整用于光伏模塊的最大可能電壓。
[0012]根據(jù)本發(fā)明光伏系統(tǒng)的一個實施方式，能量存儲器裝置還可以具有至少一個存儲器電感，所述至少一個存儲器電感耦合到能量存儲器裝置的輸出接線端之一和能量供給分支之一之間。
[0013]根據(jù)本發(fā)明光伏系統(tǒng)的另一實施方式，能量存儲器裝置還可以具有直流電壓中間電路，其與能量存儲器裝置的輸出接線端耦合并且與能量供給分支并聯(lián)。由此可以減少電壓波動。
[0014]根據(jù)本發(fā)明光伏系統(tǒng)的另一實施方式，所述光伏系統(tǒng)還可以具有逆變器，其與能量存儲器裝置的輸出接線端和光伏模塊耦合。
[0015]根據(jù)本發(fā)明光伏系統(tǒng)的另一實施方式，所述逆變器被設(shè)計為由能量存儲器裝置和/或光伏模塊饋送直流電壓并且將該直流電壓變換成一相或多相交流電壓。這使得能夠以有利方式將電流從光伏電池和/或能量存儲器裝置饋入到供給網(wǎng)絡(luò)中。
[0016]根據(jù)本發(fā)明光伏系統(tǒng)的另一實施方式，所述控制裝置還被設(shè)計為確定逆變器的當前功率需求并且根據(jù)所確定的功率需求操控能量存儲器模塊的耦合裝置來匹配能量存儲器裝置的輸出電壓。這尤其是在運行階段中是有利的，在所述運行階段中不從或不能從光伏電池中獲取能量，例如在黑暗的情況下。
[0017]根據(jù)本發(fā)明光伏系統(tǒng)的另一實施方式，能量存儲器模塊的耦合裝置可以包括半橋電路或者由多個親合元件構(gòu)成的全橋電路。
[0018]根據(jù)本發(fā)明光伏系統(tǒng)的另一實施方式，所述光伏系統(tǒng)還可以具有二極管，其耦合到能量存儲器裝置的輸出接線端之一和光伏模塊之間以阻止電流反向流入到光伏電池中。
[0019]本發(fā)明實施方式的另外的特征和優(yōu)點參照附圖從下面的描述中得出。
【附圖說明】
[0020]圖1根據(jù)本發(fā)明一個實施方式示出能量存儲器裝置的示意性圖示；
圖2根據(jù)本發(fā)明另一個實施方式示出能量存儲器裝置的能量存儲器模塊的一個實施例的示意性圖示；
圖3根據(jù)本發(fā)明另一個實施方式示出能量存儲器裝置的能量存儲器模塊的另一個實施例的示意性圖示；
圖4根據(jù)本發(fā)明另一個實施方式示出具有光伏模塊和能量存儲器裝置的光伏系統(tǒng)的示意性圖示；
圖5根據(jù)本發(fā)明另一個實施方式示出光伏模塊的電流-電壓特征線以及功率特征線的示意性圖示；和圖6根據(jù)本發(fā)明另一個實施方式示出用于運行光伏系統(tǒng)的方法的示意性圖示。
【具體實施方式】
[0021]圖1示出能量存儲器裝置10，其通過能量存儲器裝置10的兩個輸出接線端4a、4b之間的可并聯(lián)的能量供給分支10a、10b來提供供給電壓。能量供給分支10a、10b分別具有分支接線端Ia和lb。能量存儲器裝置10具有至少兩個并聯(lián)的能量供給分支10a、10b。能量供給分支10a、10b的數(shù)量在圖1中示例性地為兩個，但是其中每種其它更大數(shù)量的能量供給分支10a、10b同樣是可能的。在此，同樣也可能的是，在分支接線端Ia和Ib之間僅連接一個能量供給分支10a，所述分支接線端Ia和Ib在該情況下形成能量存儲器