CN115675141A - 一种适于台区光伏消纳的充电储能*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适于台区光伏消纳的充电储能***，包括承力采集单元，包括承力投射组件，以及与承力投射组件底部连接的太阳能采集组件；电源控制单元，包括充放电控制组件、与充放电控制组件连接的电源组件，以及与电源组件连接的电能发射组件。本发明的有益效果为通过设置承力采集单元代替原有封闭的地表土层，充分利用土地资源，充分利用太阳能，透射尽可能多的阳光并使激光能有效通过，同时利用电源控制单元，提高台区对于新能源光伏的消纳能力，存储赋予的光伏，并在需要时进行释放，有效改善台区内部的电能质量，仅需一个充电储能***即可实现对于多余光伏的存储，提高了电动汽车的充电效率，保证了电动汽车短时间充电但长时间续航。
Description
技术领域
本发明涉及光伏消纳、智能充电储能技术领域，特别是一种适于台区光伏消纳的充电储能***。
背景技术
随着技术门槛及制造成本的逐渐降低，大规模分布式光伏接入了低压台区。但由于光伏发电受天气环境等因素影响巨大，波动性强，使得台区的电能质量受光伏出力特性影响严重。而电动汽车作为一种新型交通工具，在缓解能源危机，促进人类与环境的和谐发展等方面具有独特的优势。为解决因接入大规模分布式光伏而导致台区出现的三相不平衡、谐波、过电压等问题，充分发展电动汽车及其配套装置对提高台区消纳新能源的能力具有广阔潜力。
有鉴于此，本发明提出一种适于台区光伏消纳的充电储能***，于地下安装本充电储能***。本充电储能***一共包含两种工作模式，储能模式，主动吸收太阳能以及台区范围内无法消纳的光伏能量进行存储；充电模式，电源向外进行充电，主要以光伏能量为源，实现对台区光伏消纳和电能质量的提高。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明的目的是提供一种适于台区光伏消纳的充电储能***，其能够有效利用土地资源和太阳能，并通过复合充电方式提高了台区对光伏的消纳能力和台区的电能质量。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种适于台区光伏消纳的充电储能***，其包括承力采集单元，包括承力投射组件，以及与承力投射组件底部连接的太阳能采集组件；电源控制单元，包括充放电控制组件、与充放电控制组件连接的电源组件，以及与电源组件连接的电能发射组件。
作为本发明适于台区光伏消纳的充电储能***的一种优选方案，其中：承力投射组件包括曲面透射充气面板、设置于曲面透射充气面板一侧的四组碟簧柱、设置于曲面透射充气面板内部的低折射率介质，以及设置于曲面透射充气面板底部的凹面玻璃。
作为本发明适于台区光伏消纳的充电储能***的一种优选方案，其中：太阳能采集组件包括太阳能板，以及与太阳能板底部连接的滤波模块。
作为本发明适于台区光伏消纳的充电储能***的一种优选方案，其中：充放电控制组件包括压电发电模块，以及与压电发电模块连接的充放电控制模块。
作为本发明适于台区光伏消纳的充电储能***的一种优选方案，其中：电源组件包括与充放电控制模块连接的蓄电池组，以及与蓄电池组连接的静态开关。
作为本发明适于台区光伏消纳的充电储能***的一种优选方案，其中：电能发射组件包括电磁耦合谐振发射件，以及与电磁耦合谐振发射件连接的光电耦合发射件。
作为本发明适于台区光伏消纳的充电储能***的一种优选方案，其中：电磁耦合谐振发射件包括逆变模块、与逆变模块连接的阻抗匹配模块，以及与阻抗匹配模块连接的谐振发射模块。
作为本发明适于台区光伏消纳的充电储能***的一种优选方案，其中：光电耦合发射件包括激光发射件，以及与激光发射件连接的激光传输件。
作为本发明适于台区光伏消纳的充电储能***的一种优选方案，其中：低折射率介质小于空气折射率，凹面玻璃设置为凹面朝上，曲面透射充气面板上半部分设置为透光高承力清洁薄膜。
作为本发明适于台区光伏消纳的充电储能***的一种优选方案，其中：太阳能板设置为中空形态，设置于曲面透射充气面板焦点位置。
本发明的有益效果：本发明通过设置承力采集单元代替原有封闭的地表土层，充分利用太阳能，透射尽可能多的阳光并使激光能有效通过。同时利用电源控制单元，提高台区对于新能源光伏的消纳能力，存储赋予的光伏，并在需要时进行释放，有效改善台区内部的电能质量。并且台区变压器容量有限，仅需一个充电储能***即可实现对于多余光伏的存储。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为适于台区光伏消纳的充电储能***的功能示意图。
图2为适于台区光伏消纳的充电储能***的承力采集单元无车辆停止时光路示意图。
图3为适于台区光伏消纳的充电储能***的承力采集单元有车辆停止时光路示意图。
图4为适于台区光伏消纳的充电储能***的光伏消纳及工作模式切换流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
参照图1，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种适于台区光伏消纳的充电储能***，其包括承力采集单元100和电源控制单元200，通过承力采集单元100和电源控制单元200配合提高台区对于新能源光伏的消纳能力，存储赋予的光伏，并在需要时进行释放，有效改善台区内部的电能质量。
具体的，承力采集单元100，包括承力投射组件101，以及与承力投射组件101底部连接的太阳能采集组件102；
电源控制单元200，包括充放电控制组件201、与充放电控制组件201连接的电源组件202，以及与电源组件202连接的电能发射组件203。
综上，本发明通过设置承力采集单元代替原有封闭的地表土层，充分利用太阳能，透射尽可能多的阳光并使激光能有效通过。同时利用电源控制单元，提高台区对于新能源光伏的消纳能力，存储赋予的光伏，并在需要时进行释放，有效改善台区内部的电能质量。并且变压器容量有限，仅需一个充电储能***即可实现对于多余光伏的存储。
实施例2
参照图1～4，为本发明第二个实施例，该实施例提供了一种适于台区光伏消纳的充电储能***，其包括承力采集单元100和电源控制单元200，通过承力采集单元100和电源控制单元200配合提高台区对于新能源光伏的消纳能力，存储赋予的光伏，并在需要时进行释放，有效改善台区内部的电能质量。
具体的，承力采集单元100，包括承力投射组件101，以及与承力投射组件101底部连接的太阳能采集组件102；
电源控制单元200，包括充放电控制组件201、与充放电控制组件201连接的电源组件202，以及与电源组件202连接的电能发射组件203。
进一步的，承力投射组件101包括曲面透射充气面板101a、设置于曲面透射充气面板101a一侧的四组碟簧柱101b、设置于曲面透射充气面板101a内部的低折射率介质101c，以及设置于曲面透射充气面板101a底部的凹面玻璃101d。
较佳的是，曲面透射充气面板101a保证无车辆停止时阳光能够充分透射并折射汇聚于太阳能板102a上，当有车辆停止于面板上时可以使地底发射激光有效折射于车载激光接收装置。碟簧柱101b位于曲面透射充气面板101a的四角，当有电动汽车停于曲面透射充气面板101a上时，碟簧柱101b受力下压，面板轻微下移，当车辆开走后碟簧柱101b反弹回原位。
进一步的，太阳能采集组件102包括太阳能板102a，以及与太阳能板102a底部连接的滤波模块102b。
较佳的是，太阳能板102a采用中空形态，以保证充电时电磁能量和光能可有效通过。中空型太阳能板102a采集的太阳能转换为电能通过滤波模块102b后经充放电控制模块201b存储于蓄电池组蓄电池组202a中。
进一步的，充放电控制组件201包括压电发电模块201a，以及与压电发电模块201a连接的充放电控制模块201b。
较佳的是，压电发电模块201a一侧固定，另一侧在曲面透射充气面板101a下移时会受力弯曲下移，并压迫压电芯体从而产生电流信号。充放电控制模块201b控制蓄电池组202a的充放电情况，其控制参量依据压电发电模块201a所产生的电流信号。
进一步的，电源组件202包括与充放电控制模块201b连接的蓄电池组202a，以及与蓄电池组202a连接的静态开关202b。
较佳的是，蓄电池组202a时刻保持充电状态，其接收光伏转换而来的电能，电能一共有两种来源情况，其一是接收太阳能板102a转换而来的电能，其二是从台区变压器接收传递而来的新能源光伏电能，从而实现对于新能源光伏的消纳。当电流信号大于放电阈值时静态开关打开，***转换为充电模式，充放电控制模块201b控制蓄电池组202a对外放电，当电流信号小于放电阈值时静态开关关闭，***转换为储能模式，蓄电池组202a停止对外放电，只接收外界电能。同时可以依据压电发电模块201a的电流信号作为电动汽车充电的计费测量依据。
进一步的，电能发射组件203包括电磁耦合谐振发射件203a，以及与电磁耦合谐振发射件203a连接的光电耦合发射件203b。
进一步的，电磁耦合谐振发射件203a包括逆变模块203a-1、与逆变模块203a-1连接的阻抗匹配模块203a-2，以及与阻抗匹配模块203a-2连接的谐振发射模块203a-2。
进一步的，光电耦合发射件203b包括激光发射件203b-1，以及与激光发射件203b-1连接的激光传输件203b-2。
进一步的，低折射率介质101c小于空气折射率，凹面玻璃101d设置为凹面朝上，曲面透射充气面板101a上半部分设置为透光高承力清洁薄膜A。
较佳的是，逆变模块203a-1将蓄电池组202a中的直流电转变成高频交流电，以提高电能传输的效率，并输入阻抗匹配模块203a-2，以保证电动汽车的接收负载和电磁耦合谐振发射件203a的阻抗相匹配，最后通过谐振发射模块203a-2向电动汽车发射电能，并被电动汽车内部的谐振接收模块B所接收；电能输入激光发射件203b-1，并驱动激光发射件203b-1发射激光，经激光传输件203b-2准直整形后传输，并由电动汽车的激光接收模块C所接收。
进一步的，太阳能板102a设置为中空形态，设置于曲面透射充气面板101a焦点位置。
应说明的是，透光高承力清洁薄膜A可以有效避免水污的积聚。当没有车辆停止于上方时，***处于储能模式，透光高承力清洁薄膜A处于水平状态，当有车辆停止于上方时透光高承力清洁薄膜A受力下凹，***处于充电模式,蓄电池组202a负责接收、存储和释放电能，静态开关202b则是控制电能的释放，当有电动汽车停于充电储能***上时则静态开关202b受电流信号控制打开蓄电池组202a对外供电。蓄电池组202a可以也会接收台区传递而来的电能进行存储以及释放，主要对光伏能源进行利用，电动汽车可安装谐振接收模块B、激光接收模块C和光电转换器D，通过复合充电方式增加电动汽车的充电效率，以实现电能的高效传输。然后接收的电能通过车载交直转换模块和车载能量管理模块一同输入车载电池，以保证新能源电动汽车的续航；
放电阈值的设定依据充电车辆的型号及自重会进行调整，若超过放电阈值，则充放电控制模块201b切换到充电模式，闭合静态开关202b，蓄电池组202a进行放电，并通过压电发电模块201a对***的充电进行控制，并可对充电进行计费。
在使用时，当没有车辆停止于上方，处于储能模式时，透光高承力清洁薄膜A处于水平状态，此时太阳光经过曲面透射充气面板101a后会折射汇聚于面板下方的太阳能板102a上，由于曲面透射充气面板101a的汇聚作用，导致***可以尽可能地接收光能，并且太阳能板102a面积无需很大，降低了制造成本,当有电动汽车停于面板上方时，***处于充电模式，透光高承力清洁薄膜A受力下弯，曲面透射充气面板101a上下两侧均处于凹面状，此时电动汽车处于充电状态，太阳能板102a中空设置，保证光电耦合发射件203b产生的激光会经过曲面透射充气面板101a而折射于中心位置汇聚，以有效被车载激光接收模块C所接收；
碟簧柱101b特征在于有多段碟簧片上下叠放串联而成，碟簧片的刚度很大，所以受汽车压缩时压缩量很小，整体面板仅会产生轻微位移，对压电发电模块201a的发电电流进行监测，若未超过放电阈值则充放电控制模块201b切换到储能模式，并断开静态开关，蓄电池组202a接收太阳能板转换过来的电能进行存储，同时接收台区内变压器传输的电能，存储台区内多余的光伏电能。
综上，本发明通过设置承力采集单元代替原有封闭的地表土层，充分利用太阳能，透射尽可能多的阳光并使激光能有效通过，充分利用土地资源，将所有充电设备均置于地下。同时利用电源控制单元，提高台区对于新能源光伏的消纳能力，存储赋予的光伏，并在需要时进行释放，有效改善台区内部的电能质量。并且变压器容量有限，仅需一个充电储能***即可实现对于多余光伏的存储，压电发电模块电流还可作为计费及控制参量，有效控制***的充放电情况。最后使用复合无线充电方式，提高了电动汽车的充电效率，保证了电动汽车短时间充电但长时间续航。
重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或与实现本发明不相关的那些特征)。
应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种适于台区光伏消纳的充电储能***，其特征在于：包括，
承力采集单元(100)，包括承力投射组件(101)，以及与所述承力投射组件(101)底部连接的太阳能采集组件(102)；
电源控制单元(200)，包括充放电控制组件(201)、与所述充放电控制组件(201)连接的电源组件(202)，以及与所述电源组件(202)连接的电能发射组件(203)。
2.如权利要求1所述的适于台区光伏消纳的充电储能***，其特征在于：所述承力投射组件(101)包括曲面透射充气面板(101a)、设置于所述曲面透射充气面板(101a)一侧的四组碟簧柱(101b)、设置于所述曲面透射充气面板(101a)内部的低折射率介质(101c)，以及设置于所述曲面透射充气面板(101a)底部的凹面玻璃(101d)。
3.如权利要求2所述的适于台区光伏消纳的充电储能***，其特征在于：所述太阳能采集组件(102)包括太阳能板(102a)，以及与所述太阳能板(102a)底部连接的滤波模块(102b)。
4.如权利要求3所述的适于台区光伏消纳的充电储能***，其特征在于：所述充放电控制组件(201)包括压电发电模块(201a)，以及与所述压电发电模块(201a)连接的充放电控制模块(201b)。
5.如权利要求4所述的适于台区光伏消纳的充电储能***，其特征在于：所述电源组件(202)包括与所述充放电控制模块(201b)连接的蓄电池组(202a)，以及与所述蓄电池组(202a)连接的静态开关(202b)。
6.如权利要求5所述的适于台区光伏消纳的充电储能***，其特征在于：所述电能发射组件(203)包括电磁耦合谐振发射件(203a)，以及与所述电磁耦合谐振发射件(203a)连接的光电耦合发射件(203b)。
7.如权利要求6所述的适于台区光伏消纳的充电储能***，其特征在于：所述电磁耦合谐振发射件(203a)包括逆变模块(203a-1)、与所述逆变模块(203a-1)连接的阻抗匹配模块(203a-2)，以及与所述阻抗匹配模块(203a-2)连接的谐振发射模块(203a-2)。
8.如权利要求7所述的适于台区光伏消纳的充电储能***，其特征在于：所述光电耦合发射件(203b)包括激光发射件(203b-1)，以及与所述激光发射件(203b-1)连接的激光传输件(203b-2)。
9.如权利要求2～8任一所述的适于台区光伏消纳的充电储能***，其特征在于：所述低折射率介质(101c)小于空气折射率，所述凹面玻璃(101d)设置为凹面朝上，所述曲面透射充气面板(101a)上半部分设置为透光高承力清洁薄膜(A)。
10.如权利要求6或7所述的适于台区光伏消纳的充电储能***，其特征在于：所述太阳能板(102a)设置为中空形态，设置于所述曲面透射充气面板(101a)焦点位置。
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