Μελέτη Συστήματος Διαχείρισης Μπαταρίας Μολύβδου-οξέος Και Ανάπτυξη Οικιακού Συστήματος Διαχείρισης Ενέργειας Με Χρήση Μπαταρίας

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία αναπτύσσεται ένα σύστημα διαχείρισης μπαταρίας (BMS) για μπαταρίες μολύβδου-οξέος σε περιβάλλον MATLAB/Simulink. Η συνεχής προσπάθεια των τελευταίων ετών για περιορισμό των συμβατικών καυσίμων και στροφή στις ανανεώσιμες πηγές καθιστά την αποθήκευση της ηλεκτρικής ενέργειας ιδιαίτερα σημαντική. Οι μπαταρίες ωστόσο, αποτελούν ένα από τα πιο ευάλωτα και αναλώσιμα στοιχεία σε κάθε σύστημα που χρησιμοποιούνται. Βασικός σκοπός λοιπόν του BMS είναι η προστασία της μπαταρίας και η επιμήκυνση της διάρκειας ζωής της, μέσω ελέγχου που εξασφαλίζει την ομαλή λειτουργία της.Οι κυριότερες λειτουργίες του BMS που εξετάζεται αφορούν τον έλεγχο φόρτισης και εκφόρτισης, την εξισορρόπηση φόρτισης και τον ακριβή υπολογισμό της στάθμης φόρτισης SoC. Η πρώτη λειτουργία αποτρέπει την υπερφόρτιση ή υπερβολική εκφόρτιση της μπαταρίας, η δεύτερη εξασφαλίζει την ίση κατανομή της φόρτισης ανάμεσα στα στοιχεία της μπαταρίας, ενώ η τρίτη επιτρέπει την ομαλή λειτουργία των δύο παραπάνω και παρέχει αξιόπιστες πληροφορίες προς τον χρήστη.Σε δεύτερο στάδιο αναπτύσσεται ένα οικιακό σύστημα διαχείρισης ενέργειας με χρήση μπαταρίας και ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Η λειτουργία του εν λόγω συστήματος βασίζεται σε τρεις ιεραρχημένες αρχές λειτουργίες. την αξιοποίηση του πλεονάσματος ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές για φόρτιση της μπαταρίας, την εξοικονόμηση χρημάτων μέσω φόρτισης της μπαταρίας σε περιόδους χαμηλής τιμής και εκφόρτιση σε περιόδους υψηλής τιμής της ηλεκτρικής ενέργειας και τέλος την εξομάλυνση της καμπύλης ζήτησης. Χρησιμοποιώντας προβλέψεις για την καμπύλη ζήτησης και παραγωγής, το σύστημα υπολογίζει την βέλτιστη ισχύ λειτουργίας της μπαταρίας για κάθε ώρα λαμβάνοντας υπόψη τις παραπάνω αρχές λειτουργίας. Η υλοποίηση του συγκεκριμένου συστήματος διαχείρισης μπαταρίας και οι αντίστοιχες προσομοιώσεις έγιναν σε MATLAB.