CN101609997A - 一种大型太阳能光伏电站剩余电能收集*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种大型太阳能光伏电站剩余电能收集***,硬件是由直流高压电子开关(1)、恒流器(6)、DC/DC变换器(2)、充电控制器(3)、储能电瓶(5)、PLC可编程工业控制器(4)和照度计(7)构成。控制模式是通过PLC可编程工业控制器(4)控制直流高压电子开关(1)。在现有的大型太阳能光伏并网发电***基础上,首先提出“剩余电量”概念,提出针对大型太阳能光伏电站剩余电能收集适用具体***,具有较强的适用性。通过采用高可靠电子原器件及线路结构设计,对光伏电站剩余电能收集,可以最大限度的利用太阳光的辐射能量,提高光伏电站的产能效率。储存起来的电能可以多种用途,充分利用大型太阳能光伏电站剩余电能,达到节能减排功效。
Description
一、技术领域
本发明涉及太阳能光伏电站电能综合利用技术,特别是一种对于大型太阳能光伏电站剩余电能的收集***。
二、背景技术
光伏发电是根据光生伏打效应的原理,利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。光伏电池在有光照的情况下,就能产生光照电能,电能的多少与光照的强度相关。光照的辐射能越强,产生的电能越多。在太阳能光伏并网发电***中,光伏电池所产生直流电能,需经过逆变器换成交流电能才能并入市电网;在大型太阳能光伏并网发电***里使用大型逆变器,要启动这种逆变器工作,需要太阳能电池提供足够大的直流电能,即需要有足够强的太阳辐射能量才能驱动逆变器正常工作。
然而,每天在逆变器正常启动工作之前及逆变器停止工作以后,由于有光照辐射,太阳能电池中已经有一定量的电能,但达不到逆变器工作要求,所以逆变器不工作,这部份电能一直是白白浪费,非常可惜。
三、发明内容
本发明的目的是提供一种大型太阳能光伏电站剩余电能收集***,在现有的大型太阳能光伏并网发电***基础上,通过采用高可靠电子原器件及线路结构设计,可直接将太阳能电池板上的电能收集并储存在储能电瓶中,充分利用大型太阳能光伏电站剩余电能,达到节能减排功效。
具体方案为:
一种大型太阳能光伏电站剩余电能收集***,其硬件是由直流高压电子开关、恒流器、DC/DC变换器、充电控制器、储能电瓶、PLC可编程工业控制器和照度计构成。其中,直流高压电子开关的作用是接通或断开从光伏发电站汇接的电流;恒流器的作用是限制DC/DC变换器输入电流;DC/DC变换器作用是将太阳能电池板上的直流高压转换成需要的低压直流;充电控制器的作用是对电瓶充电电流、负载电流及过载进行控制和保护;储能电瓶用于收集储存电能;PLC可编程控制器是剩余电能收集***的控制核心,通过其完成对整个***的自动控制;照度计是根据太阳光的强度通过PLC可编程控制器控制直流高压电子开关的开或关。
剩余电能是指光伏并网发电***中,***不向电网发电时从太阳能板上所能收集得到的电能。剩余电能收集利用必须不影响电站正常发电。因此,什么时间可以收集电能,什么时候必须停止收集,是本***控制的关键。控制由PLC工业控制器通过编程控制实现,PLC可根据储存在芯片中电站地的天文资料及每天太阳辐射强度,计算启动逆变器的时间及逆变器停止工作的时间,同时检测储能电瓶的电压,进而控制高压电子开关的动作时间,最大限度的收集太阳能电池板上的剩余电能。
本发明的控制模式是通过PLC可编程工业控制器控制直流高压开关开启,具体为:
若每一组串电流0.3A为启动并网逆变器工作必需的电流,我们取电能收集的截止电流为0.25A。设太阳能板能够产出0.25A电流时的太阳光照度为T0,任一时刻的照度Tt,控制量为φ1,则控制量φ1=Tt-T0
当φ1≤0时,输入端为高电位
取储能电瓶电压V0=26.5V时为电瓶欠压值,任一时刻的电压Vt,控制量为φ2,则控制量φ2=Vt-V0
当φ2≤0时,输入端为高电位
只有当控制量φ1、φ2均≤0,两个输入端均为高电位时,PLC控制器输出24V控制电压,打开高压电子开关,从汇流箱接入的电流通充电控制器给储能电瓶充电。反之,当控制量φ1、φ2有一个大于零,PLC控制器均不输出24V控制电压,高压电子开关关闭。高压电子开关关闭后,太阳能板产出的电能,全部供逆变器发电。
控制模式确定后,再通过相应的电子电路,即可实施对剩余电能收集。
本发明在现有的大型太阳能光伏并网发电***基础上,首先提出“剩余电量”概念,提出针对大型太阳能光伏电站剩余电能收集适用具体***,具有较强的适用性。通过采用高可靠电子原器件及线路结构设计,对光伏电站剩余电能收集,可以最大限度的利用太阳光的辐射能量,提高光伏电站的产能效率。储存起来的电能可以多种用途,充分利用大型太阳能光伏电站剩余电能,达到节能减排功效。
四、附图说明
图1是本发明的电原理框图
图2是本发明的***实验图
图3是本发明的PLC控制模式图
五、具体实施方式
一种大型太阳能光伏电站剩余电能收集***,其硬件是由直流高压电子开关(1)、恒流器(6)、DC/DC变换器(2)、充电控制器(3)、储能电瓶(5)、PLC可编程工业控制器(4)和照度计(7)构成;
控制模式是通过PLC可编程工业控制器(4)控制直流高压电子开关(1)开启。
剩余电能的估算:
为了能够相对准确估算出太阳能发电***的剩余电能,专门建立实验***进行数据统计实验。***由20块每块165瓦的太阳能板及一台1.8千瓦的并网逆变器组成。每10块组成一个组串,一个组串接入并网逆变器的输入端,另一个组串接剩余电量收集***。
“并网发电组”记录并网逆变器的启动时间及对应电流,“剩余电量收集组”负责记录收集电流及相应时间。实验时间:4月6日至5月16日
统计数据如下:
上午收集时间及对应电流 | 逆变器启动工作时电流 | 上午收集时间及对应电流 | 逆变器停止工作时电流 |
6:50~8:000.10A~0.35A | 0.30A~0.34A平均0.32A | 19:00~20:000.40A~0.10A | 0.35A~0.30A平均0.225A |
通过一个多月的实验,平均下来,维持1.8KWp并网逆变器工作的电流必需在0.3A以上。为保证逆变器启动有充分的时间,我们取电能收集的截止电流为0.25A;收集时间为2小时;将这些电能收集到24V的储能电瓶(5)里;这样,就可以估算每一个组串每天能收集到的电能:
平均电流:(0.10A+0.25A)/2=0.175A
电能=0.175A×2h×24V=8.4Wh
我们以1MWp的发电***为例,来计算该***每天能收集到的剩余电能。一般情况,1MWp的发电***按16~18块太阳能板组成一个串。若按18块组串,该***应有336个组串,按上面得出每一组串的电能,则,1MWp的发电***剩余电能约为:8.4Wh×336=2723Wh≒2.7KWh=2.7度电
即1MWp的发电***每天最少可以收集到2.7度的剩余电能。
控制模式的建立:
剩余电能收集***是通过电站智能跟踪***中使用的PLC控制平台,来达到自动控制的目的。
控制直流高压电子开关(1)工作的前提条件有两个:一是在逆变器停止工作状态;二是储能电瓶(5)处于欠压状态。逆变器停止工作状态的信息,可以从多个方面获得,比如按时间段划分,通过统计数字可获得逆变器工作及停止工作的时间段;另外也可以从太阳光照度量来获得逆变器的工作状态信息,什么照度下逆变器停止工作,什么照度下逆变器正常工作。相比较,用太阳光照度信息来判定逆变器的工作状态更准确且容易获取。
因此,PLC可编程工业控制器(4)的输入信息之一是取至太阳光照度信息,照度低于某一值时,直流高压电子开关(1)才能打开;输入信息之二是储能电瓶(5)的电压信息,储能电瓶(5)处于欠压状态下时,直流高压电子开关(1)才能打开;否则,直流高压电子开关(1)关闭。
设太阳能板能够产出0.25A时的太阳光照度为T0,任一时刻的照度Tt,控制量为φ1,则控制量φ1=Tt-T0
当φ1≤0时,输入端为高电位
取储能电瓶(5)电压V0=26.5V时为电瓶欠压值,任一时刻的电压Vt,控制量为φ2,则控制量φ2=Vt-V0
当φ2≤0时,输入端为高电位
只有当控制量φ1、φ2均≤0,两个输入端均为高电位时,PLC可编程工业控制器(4)输出24V控制电压,打开直流高压电子开关(1),从汇流箱接入的电流通充电控制器(3)给储能电瓶(5)充电。反之,当控制量φ1、φ2有一个大于零,PLC可编程工业控制器(4)均不输出24V控制电压,直流高压电子开关(1)关闭。直流高压电子开关(1)关闭后,太阳能板产出的电能,全部供逆变器发电。
控制模式确定后,再通过相应的电子电路,即可实施对剩余电能收集。
Claims (1)
1、一种大型太阳能光伏电站剩余电能收集***,其特征在于:
硬件是由直流高压电子开关(1)、恒流器(6)、DC/DC变换器(2)、充电控制器(3)、储能电瓶(5)、PLC可编程工业控制器(4)和照度计(7)构成;
控制模式是通过PLC可编程工业控制器(4)控制直流高压电子开关(1)开启,具体为:
设太阳能板能够产出0.25A时的太阳光照度为T0,任一时刻的照度Tt,控制量为φ1,则控制量φ1=Tt-T0
当φ1≤0时,输入端为高电位
取储能电瓶(5)电压V0=26.5V时为电瓶欠压值,任一时刻的电压Vt,控制量为φ2,则控制量φ2=Vt-V0
当φ2≤0时,输入端为高电位
只有当控制量φ1、φ2均≤0,两个输入端均为高电位时,PLC可编程工业控制器(4)输出24V控制电压,打开直流高压电子开关(1),从汇流箱接入的电流通充电控制器(3)给储能电瓶(5)充电。反之,当控制量φ1、φ2有一个大于零,PLC可编程工业控制器(4)均不输出24V控制电压,直流高压电子开关(1)关闭。直流高压电子开关(1)关闭后,太阳能板产出的电能,全部供逆变器发电,
控制模式确定后,再通过相应的电子电路,即可实施对剩余电能收集。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CNA2009100947462A CN101609997A (zh) | 2009-07-21 | 2009-07-21 | 一种大型太阳能光伏电站剩余电能收集*** |
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CNA2009100947462A CN101609997A (zh) | 2009-07-21 | 2009-07-21 | 一种大型太阳能光伏电站剩余电能收集*** |
Publications (1)
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CN101609997A true CN101609997A (zh) | 2009-12-23 |
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ID=41483628
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CNA2009100947462A Pending CN101609997A (zh) | 2009-07-21 | 2009-07-21 | 一种大型太阳能光伏电站剩余电能收集*** |
Country Status (1)
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CN (1) | CN101609997A (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106122884A (zh) * | 2016-06-28 | 2016-11-16 | 湖北爱商光电股份有限公司 | 一种led太阳能路灯实现余电回收装置及方法 |
CN107681767A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-02-09 | 珠海格力电器股份有限公司 | 发电***及供电方法 |
CN107706912A (zh) * | 2017-10-16 | 2018-02-16 | 四川航电微能源有限公司 | 机场多功能联合供电方法、控制*** |
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2009
- 2009-07-21 CN CNA2009100947462A patent/CN101609997A/zh active Pending
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PB01 | Publication | ||
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20091223 |