（浙江省交通运输科学研究院 杭州 311305）
摘要：太阳能光伏电池可将光能转换为电能，但太阳能发电易受光照因素制约，阴雨天气和夜间太阳能光伏将无法发电。蓄电池作为常见的储能装置，凭借其能量密度大、技术成熟应用广泛，但是蓄电池不能快速充放电；超级电容具有功率密度高、充放电次数多等优点，将超级电容和蓄电池组成的混合储能系统将具有两者的优点，在阴雨天气和夜间可为负载供电。
关键词：绿色能源；太阳能光伏；超级电容；混合储能
引言
在建公路存在施工路线长，用电设备多，传统电网对在建公路分散的用电设备进行供电成本高，对于一些负载较小的用电设备，通过合理布设安装绿色太阳能光伏电池的数量，对电路进行控制，可供小型用电设备用电[1-4]。但是太阳能光伏发电也容易受到环境影响，阴雨天气、夜间光照不足的情况，此时将不足以对外供电，为保证太阳能光伏发电系统持续对外供电，如果将白天多余电能进行储能，在阴雨天气、夜间光照不足的情况对设备进行供电，因此储能系统也很关键。本研究主要针对绿色太阳能的综合储能系统，该储能系统由蓄电池和超级电容组成，蓄电池凭借能量密度大、技术成熟应用广泛；超级电容具有功率密度高、充放电次数多等优点[5-6]，两者结合组成的混合储能系统将具有很好的储能效果。
1.综合储能系统组成
常见太阳能光伏离网发电供电系统如图1所示，此时储能系统仅由蓄电池组成，绿色能源光伏发电系统是由太阳能光伏电池板、蓄电池、太阳能充电放电控制器、直流交流逆变器组成。太阳能电池板将太阳能转化成直流形式的电能，当发电量大时太阳能通过充电器对蓄电池充电，当产生电力不够时，太阳能电池发电和蓄电池放电，一起提供电力供电，蓄电池一般采用铅酸蓄电池，控制器由充电电路、放电电路、最大功率点跟踪控制装置组成，直流交流逆变器可以将恒流电转换为与负载相同的交变电流，此时储能系统完全由蓄电池来充当，蓄电池充放电次数和功率有限，频繁充放电将影响蓄电池寿命，此外大功率放电也无法满足，因此建立蓄电池-超级电容混合储能系统。
图1 太阳能光伏离网供电系统
混合储能系统由蓄电池和超级电容组成，通过控制器，将太阳能光伏电池所发的电量进行存储，供负载夜间使用，其储能供电原理图如图2所示。
图2 综合储能系统示意图
2.试验平台搭建
浙江省的太阳能年辐射量为6000 MJ／m²•a以上，处于太阳能较丰富地区，具有良好的开发条件和应用价值。搭建如图3所示的混合储能试验平台，试验平台主要由一台逆变器组成，逆变器含有控制和逆变功能，具有控制太阳光伏发电和逆变电流的作用，与太阳能光伏、蓄电池、超级电容连接；控制模块控制蓄电池和超级电容的充放电，将太阳能光伏发电进行储存和释放。
图3混合储能试验平台
3.试验数据
平台搭建完成后，对试验平台的数据数据进行统计采集，选取白天阳光充沛时的试验数据，从早上8时开始，到下午18时结束，每间隔1小时对控制器的试验数据进行统计，试验数据如表1所示。
不同时间内太阳能光伏输出电压、蓄电池电压、超级电容电压折线图如图4所示，从图中可以看出，早上8时至下午14时，光伏、蓄电池、超级电容电压呈增大趋势，这是由于在阳光充沛情况下，光照强度逐渐增强，所以输出电压增大，14时至18时，电压呈减小趋势，这是由于在阳光充沛情况下，光照强度逐渐减弱，所以输出电压减小；由于蓄电池、超级电容连接在一体逆变器上，所以电压变化趋势一致，并且蓄电池、超级电容电压比光伏输出电压略低，逆变器存在电阻，因此存在压降。
图4 不同时刻系统输出电压变化图
4.结语
（1）本文针对在建公路用电设备较为分散的特点，设计了一套适合在建公路使用的绿色能源混合储能系统，并搭建了混合储能试验平台；
（2）根据搭建的试验平台，进行相关实验，统计不同时刻下太阳能光伏、蓄电池、超级电容的电压变化情况，超级电容两端电压较蓄电池略低。
参考文献：
[1]马国庆.绿色能源发电侧定价机制研究[D].河北工业大学，2010.
[2]刘江华.氢能源——未来的绿色能源[J].现代化工，2006，26（z2）：10-13.
[3]林娟.我国清洁能源产业综合实力评估研究——以50家上市公司为对象[J].中国人口•资源与环境，2013（s2）：154-156.
[4]刘亭立，傅秋园.绿色能源产业创新政策的量化评价与优化路径探究[J].中国科技论坛，2018，270（10）：88-98.
[5]王若谷，戴立森，梁芷睿，et al.基于不同种类储能电池的微电网综合储能系统性能对比[J].电力电容器与无功补偿，2019，40（01）：172-177.
[6]杨毅，刘洁，于建成，等.分布式储能优化配置影响因素的评价方法研究[J].现代电子技术，2015（2）：152-157.
基金项目
项目来源：浙江省公路管理局科研项目，项目编号：2016-2-1
作者简介：
杨石平（1991.9-），男，安徽安庆人，硕士研究生，主要从事公路交通机电方面研究，E-mail：yspwhut2014@163.com
论文作者:杨石平,娄刃,汪成立,唐毅
论文发表刊物:《电力设备》2019年第9期
论文发表时间:2019/10/14
标签：蓄电池论文; 太阳能论文; 储能论文; 电容论文; 光伏论文; 电压论文; 系统论文; 《电力设备》2019年第9期论文;