A grid vonnected photovoltaic inverter with battery-supercapacitor hybrid energy storage

Abstract

La generación de energía a partir de fuentes de energía renovables es de naturaleza variable y puede contener fluctuaciones inaceptables, que pueden aliviarse mediante el uso de sistemas de almacenamiento de energía. Sin embargo, el costo de las baterías y su duración limitada son serias desventajas. Para resolver estos problemas, se ha estudiado una mejora consistente en la asociación colaborativa de baterías y super-condensadores. Sin embargo, estos estudios no abordan en detalle el caso de los sistemas fotovoltaicos residenciales y de gran escala. En este documento, se proponen una topología combinada seleccionada y un nuevo esquema de control para controlar el intercambio de energía entre las baterías y los supercapacitores. Además, se presenta un método para dimensionar el sistema de almacenamiento de energía junto con la distribución híbrida basada en las curvas de energía fotovoltaica. Esta contribución innovadora no solo reduce los niveles de estrés en la batería y, por lo tanto, aumenta su vida útil, sino que también proporciona una inyección constante de energía a la red durante un intervalo de tiempo definido. El esquema propuesto se valida mediante simulación detallada y pruebas experimentales.

The power generation from renewable power sources is variable in nature, and may contain unacceptable fluctuations, which can be alleviated by using energy storage systems. However, the cost of batteries and their limited lifetime are serious disadvantages. To solve these problems, an improvement consisting in the collaborative association of batteries and supercapacitors has been studied. Nevertheless, these studies don’t address in detail the case of residential and large-scale photovoltaic systems. In this paper, a selected combined topology and a new control scheme are proposed to control the power sharing between batteries and supercapacitors. Also, a method for sizing the energy storage system together with the hybrid distribution based on the photovoltaic power curves is introduced. This innovative contribution not only reduces the stress levels on the battery, and hence increases its life span, but also provides constant power injection to the grid during a defined time interval. The proposed scheme is validated through detailed simulation and experimental tests.