CN213093883U - 光伏发电储能***的多功能自动切换装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光伏发电储能***的多功能自动切换装置，涉及光伏发电技术领域，旨在解决光伏***给负载进行供电时，如遇阴天，光伏***的输出效率较低，无法满足负载要求的技术问题，其技术方案要点是包括光伏***、负载、市电网和逆变***，光伏***连接于逆变***，逆变***连接于负载；市电网连接于负载，逆变***连接于市电网；逆变***与市电网之间串联有光伏售电控制模块以控制光伏***向市电网售卖电能，市电网与负载之间串联有市电供电控制模块以控制市电网给负载进行供电。达到了根据光伏***的输出功率状态自动切换负载的供电模式以节约用电成本效果。

Description

光伏发电储能***的多功能自动切换装置

技术领域

本申请涉及光伏发电的技术领域，尤其是涉及一种光伏发电储能***的多功能自动切换装置。

背景技术

光伏是太阳能光伏发电***的简称，是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电***，有独立运行和并网运行两种方式。同时，太阳能光伏发电***分类，一种是集中式，如大型西北地面光伏发电***；一种是分布式(以>6MW为分界)，如工商企业厂房屋顶光伏发电***，民居屋顶光伏发电***。

现有申请号为CN201880069407.6的中国专利，公开了一种光伏***，通过集合均执行跟踪太阳的操作的多个单元的光伏装置来配置，该光伏***被设置有：驱动控制单元，其被设置为对应于各个单元的光伏装置；逆变器，其被设置为对应于各个单元的光伏装置；变压装置，其逆变器集成来自逆变器的电力；天气传感器，其获取关于安装有光伏装置的地方的天气的信息；以及监视控制单元，其能够对驱动控制单元进行远程控制，能够与所有驱动控制单元、所有逆变器、变压装置以及天气传感器进行通信，并且具有基于通过通信收集的信息来检测异常的发生并且确定异常的类型的功能。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：在应用上述光伏***给负载进行供电时，如遇阴天，光伏***的输出效率较低，则无法满足负载的要求，使得负载缺电，故有待改善。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本申请的目的在于提供一种光伏发电储能***的多功能自动切换装置，其具有根据光伏***的输出功率状态自动切换负载的供电模式以节约用电成本的优势。

本申请的上述申请目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种光伏发电储能***的多功能自动切换装置，包括光伏***、负载、市电网和逆变***，所述光伏***连接于逆变***，所述逆变***连接于负载以给负载进行供电；所述市电网连接于负载以用于在光伏***发电量不足时为负载进行供电，所述逆变***连接于市电网以向市电网售卖多余的电能；所述逆变***与市电网之间串联有光伏售电控制模块以控制光伏***向市电网售卖电能，所述市电网与负载之间串联有市电供电控制模块以控制市电网给负载进行供电。

通过采用上述技术方案，通过光伏***设置的光伏供电控制模块与负载之间以及市电网与负载之间设置的市电供电控制模块，从而能够在市电网与光伏***给负载进行供电之间灵活进行切换，同时还能够通过光伏售电控制模块控制光伏***将给负载供电剩余的电能售卖给市电网，以换取在光伏***输出功率不足时市电网给负载供电的电费，从而保证了维持负载正常工作的同时尽可能多的利用光伏电力，大大提高了经济效益，减少了资源浪费，充分地利用了资源。

本申请进一步设置为：所述逆变***与负载之间串联有光伏供电控制模块以控制光伏***对负载进行供电；所述光伏供电控制模块连接有中心控制装置，所述光伏售电控制模块和市电供电控制模块均连接于中心控制装置以受控于中心控制装置。

通过采用上述技术方案，中央控制装置的参与能够实现光伏***和市电网对负载供电的自动切换，从而大大提高了切换的自动化，便于提高整个***的自动化程度。

本申请进一步设置为：所述光伏***连接有储能***，所述光伏***与储能***之间连接有光伏充电控制模块；所述储能***连接于逆变***以向负载进行供电，所述储能***与逆变***之间连接有储能供电控制模块以控制储能***为负载进行供电；所述储能***输入端连接有电源适配装置，所述电源适配装置输入端连接于市电网，所述储能***与市电网之间串联连接有市电充电控制模块以控制市电网向储能***的充电；所述光伏充电控制模块、储能供电控制模块和市电充电控制模块均连接于中心控制装置。

通过采用上述技术方案，储能***的设置便于将光伏***产生的给负载供电剩余的电能直接储存进储能***中，从而能够将光伏***多余电能进行能源储存；另一方面，储能***还能够在市电网用电低谷时通过市电网进行充电，并在市电网用电高峰时且光伏***输出功率不足时给负载进行供电，从而使得负载能够错峰用电，减轻了市电网在用电高峰时的用电压力；同时，这种利用谷电为储能***充电，在峰电期间通过储能***为负载供电的用电模式，使负载用电充分利用峰谷价差，更加经济实惠。

本申请进一步设置为：所述光伏***与逆变***之间连接有MPPT控制器，所述MPPT控制器连接于中心控制装置，所述中心控制装置连接有用于显示供电状态的显示屏以及用于与移动终端进行通信的无线通信模块。

通过采用上述技术方案，MPPT控制器通过对光伏***输出功率的检测，从而能够判断光伏***的输出功率峰值，从而能够与负载的实际使用功率进行判断并通过中心控制装置进行自动控制；另一方面，MPPT控制器能够控制光伏***以最大功率输出给逆变器或者为储能***进行充电，从而保证了光伏***在资源最大利用率；中心控制装置通过显示屏显示光伏***和储能***的工作状态，并将光伏***和储能***的工作状态通过无线的方式传输给移动终端，便于操作人员实时掌握光伏***和储能***的工作状态。

本申请进一步设置为：所述光伏***包括多个太阳能电池板以及安装在每一太阳能电池板上的支架，所述太阳能电池板电连接于MPPT控制器；所述太阳能电池板上下两侧分别设置有滑轨，所述滑轨上设置有滑块，两个所述滑块上共同设置有清洁条，其中一个所述滑块上设置有用于驱动滑块移动的电动滑台，所述电动滑台连接于中心控制装置。

通过采用上述技术方案，中心控制装置控制电动滑台滑动，从而带动滑块在滑轨上滑动，由于清洁条固定在滑块上，因而滑块上的清洁条能够对太阳能电池板表面进行擦拭和刮除，从而保证了太阳能电池板表面的清洁，降低了因灰尘污渍导致的太阳能电池板输出效率降低的问题。

本申请进一步设置为：所述支架位于太阳能电池板一侧设置有集水桶，所述集水桶顶部设置有封盖，所述封盖中心位置设置有注水口，所述注水口设置有过滤细网，所述封盖设置有朝向注水口的导向面；所述集水桶底部设置有连通管，所述连通管连接于清洁条以浸湿清洁条，所述连通管上设置有电磁阀，所述电磁阀连接于中心控制装置。

通过采用上述技术方案，集水桶上的封盖设置的导向面能够对雨水或者雪水进行承接收集，而过滤细网能够对雨水进行过滤，集水桶收集后的雨水在重力作用下以及电磁阀的控制下输送至清洁条处浸湿清洁条，从而更便于清洁条对太阳能电池板表面进行清洁，同时促进了水资源的循环利用，节约了水资源。

本申请进一步设置为：所述支架位于太阳能电池板顶部设置有图像采集装置，所述图像采集装置连接有图像识别模块，所述图像识别模块内部编辑有图像识别算法，所述图像处理算法连接于中心控制装置。

通过采用上述技术方案，图像采集装置能够对太阳能电池板表面的图像进行采集，而图像识别算法能够对太阳能电池板表面的污渍进行分割和识别，从而准确地识别出太阳能电池板表面的污渍并发送信号给中心控制装置，便于中心控制装置及时控制清洁条对太阳能电池板表面进行清洁。

本申请进一步设置为：所述中心控制装置电连接有气象监测装置，所述气象监测装置包括风力监测装置、降雨监测装置、光照强度检测装置和温度检测装置，所述风力监测装置、降雨监测装置、光照强度检测装置和温度检测装置均连接于中心控制装置。

通过采用上述技术方案，在降雨时，清洁条能够自然被雨水浸湿，因而降雨是一个清洁的好机会；当降雨监测装置监测到降水，中心控制装置接受到来自降雨监测装置的信号，此时无需控制电磁阀打开即可很好地对太阳能电池板表面进行清洁；由于太阳能电池板对于温度较为敏感，因而需要对太阳能电池所处温度进行监测，在温度较高时控制电磁阀打开并控制清洁条将雨水涂抹在太阳能电池板的表面以促进散热，从而保证了太阳能电池板表面的温度恒定。

综上所述，本申请的有益效果为：

1、采用了负载、市电网、光伏***、逆变***、光伏供电控制模块和光伏售电控制模块相配合的技术，从而产生根据光伏***的输出功率状态自动切换负载的供电模式以节约用电成本的效果；

2、采用了储能***、光伏充电控制模块、电源适配装置、MPPT控制器、中心控制装置、显示屏和无线通信模块相配合的技术，从而产生便于通过储能***对剩余的电能进行储存的效果；

3、采用了太阳能电池板、支架、滑轨、滑块、清洁条、电动滑台、集水桶、封盖、注水口、连通管和电磁阀相配合的技术，从而产生便于对太阳能电池板表面进行清洁的效果。

附图说明

图1为实施例中一种光伏发电储能***的多功能自动切换装置的结构框图；

图2为实施例中用于展现中心控制装置处结构的示意图；

图3为实施例中用于展现太阳能电池板处结构的示意图；

图4为实施例中用于展现图像采集装置处结构的示意图；

图5为实施例中用于展现气象监测装置处结构的示意图。

图中：1、光伏***；11、MPPT控制器；2、负载；21、储能***；211、光伏充电控制模块；212、储能供电控制模块；213、电源适配装置；214、市电充电控制模块；3、市电网；31、市电供电控制模块；4、逆变***；41、光伏供电控制模块；42、光伏售电控制模块；5、中心控制装置；51、显示屏； 52、无线通信模块；6、太阳能电池板；61、滑轨；611、滑块；62、清洁条；63、电动滑台；7、支架；71、集水桶；72、封盖；721、注水口；7211、过滤细网；722、导向面；73、连通管；731、电磁阀；74、图像采集装置；75、图像识别模块；8、气象监测装置；81、风力监测装置；82、降雨监测装置； 83、光照强度检测装置；84、温度检测装置。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

实施例：

一种光伏发电储能***的多功能自动切换装置，参照图1，其包括光伏***1、负载2、市电网3和逆变***4，光伏***1通过电线电连接于逆变***4，逆变***4为并网逆变器；光伏***1与逆变***4之间串联有MPPT 控制器11，以检测光伏***1的发电量；逆变***4与负载2之间串联有光伏供电控制模块41以控制光伏***1对负载2进行供电；光伏供电控制模块 41为电磁继电器，逆变***4通过电线电连接于负载2以通过逆变***4对光伏***1产生的直流电进行逆变，从而给负载2进行供电。

参照图1，市电网3连接于负载2以用于在光伏***1发电量不足时为负载2进行供电，市电网3与负载2之间串联有市电供电控制模块31以控制市电网3给负载2进行供电，市电供电控制模块31为电磁继电器。逆变*** 4通过电线电连接于市电网3以向市电网3售卖光伏***1给负载2供电之后剩余的电能。逆变***4与市电网3之间串联有光伏售电控制模块42，光伏售电控制模块42为电磁继电器，从而控制逆变***4将光伏***1产生的电能售卖给市电网3。

参照图2，光伏供电控制模块41连接有中心控制装置5，中心控制装置 5为PLC控制器；光伏售电控制模块42和市电供电控制模块31均连接于中心控制装置5以受控于中心控制装置5。

参照图1和图2，光伏***1连接有储能***21，储能***21为蓄电池组，可以为铅酸蓄电池或锂电池；光伏***1与储能***21之间连接有光伏充电控制模块211；光伏充电控制模块211为电磁继电器从而给储能***21 进行充电。储能***21连接于逆变***4以向负载2进行供电，储能*** 21与逆变***4之间连接有储能供电控制模块212以控制储能***21为负载2进行供电；储能供电控制模块212为电磁继电器。储能***21输入端连接有电源适配装置213，电源适配装置213输入端连接于市电网3，电源适配装置213对交流电进行降压、整流和滤波形成直流电后输送给储能***21；储能***21与市电网3之间串联连接有市电充电控制模块214以控制市电网 3向储能***21的充电；市电充电控制模块214为电磁继电器。光伏充电控制模块211、储能供电控制模块212和市电充电控制模块214均连接于中心控制装置5以受控于中心控制装置5。

参照图1和图2，光伏***1与逆变***4之间连接有MPPT控制器11， MPPT控制器11连接于中心控制装置5，中心控制装置5连接有用于显示供电状态的显示屏51以及用于与移动终端进行通信的无线通信模块52，显示屏 51为LED显示屏，无线通信模块52为4G模块，从而将光伏***1的工作状态、模拟图形显示、储能***21的电量及工作状态通过无线的方式传输给移动终端。

参照图2和图3，光伏***1包括多个太阳能电池板6以及安装在每一太阳能电池板6上的支架7，太阳能电池板6通过电线电连接于MPPT控制器 11；太阳能电池板6上下两侧分别焊接固定有滑轨61，滑轨61上滑移连接有滑块611，两个滑块611上共同通过螺栓固定有清洁条62，其中一个滑块611上安装有用于驱动滑块611移动的电动滑台63，电动滑台63连接于中心控制装置5，电动滑台63驱动滑块611在滑轨61上滑动，从而带动清洁条 62对太阳能电池板6的表面进行擦拭。

参照图2和图3，支架7位于太阳能电池板6一侧焊接固定有集水桶71，集水桶71顶部盖设有封盖72，封盖72中心位置开设有注水口721，注水口 721位于集水桶71的中心。注水口721通过螺钉固定有过滤细网7211，封盖 72一体成型有朝向注水口721的导向面722，以便于雨水或者雪水融化之后落入集水桶71。集水桶71底部粘固有连通管73，连通管73连接于清洁条 62以浸湿清洁条62，连通管73上安装有电磁阀731，电磁阀731连接于中心控制装置5以受控于中心控制装置5。

参照图2和图4，支架7位于太阳能电池板6顶部安装有图像采集装置 74，图像采集装置74为防水摄像头。图像采集装置74连接有图像识别模块 75，图像识别模块75用于对图像采集装置74采集到的图像进行处理和识别，图像识别模块75内部编辑有图像识别算法，图像处理算法连接于中心控制装置5，图像识别算法基于深度学习，以对太阳能电池板6表面的污渍进行识别并传输给中心控制装置5，以便于对太阳能电池板6表面进行清洁。

参照图2和图5，中心控制装置5电连接有气象监测装置8，气象监测装置8包括风力监测装置81、降雨监测装置82、光照强度检测装置83和温度检测装置84，风力监测装置81为风俗传感器，光照强度检测装置83为光照传感器，降雨监测装置82为雨量传感器；风力监测装置81、降雨监测装置 82、光照强度检测装置83和温度检测装置84均通过电线电连接于中心控制装置5以将数据传输给中心控制装置5。

本实施例还公开了一种光伏发电储能***的多功能自动切换装置的自动切换方法，包括下列步骤：

S100、MPPT控制器11对光伏***1的发电输出功率进行检测，MPPT控制器11对光伏***1的输出功率进行监测；

S200、中心控制装置5比较光伏***1的发电输出功率与负载2的实际使用功率，切换不同的工作模式；工作模式包括但不限于下列模式：

模式1、当光伏***1的输出功率大于等于负载2的实际使用功率时，MPPT控制器11控制光伏***1以负载2的实际使用功率给负载2进行供电，此时中心控制装置5控制光伏供电控制模块41打开，同时控制光伏***1 将剩余功率传输给储能***21进行储存即控制光伏充电控制模块211打开；或者通过控制逆变***4进行逆变，然后将电能售卖给市电网3即控制光伏售电控制模块42打开，其他模块关闭。

模式2、当光伏***1的输出功率小于负载2的实际使用功率时，中心控制装置5控制储能***21和光伏***1同时给负载2进行供电，此时中心控制装置5控制储能供电控制模块212打开，其他模块关闭；若储能***21 电量耗尽，则控制市电网3给负载2进行供电，此时控制市电供电控制模块 31打开，储能供电控制模块212关闭；同时，在晚上用电谷时，中心控制装置5控制市电网3给储能***21进行充电，此时控制市电供电控制模块31 和市电充电控制模块打开，其他模块关闭，此时给负载2供电的同时给储能***21充电，中心控制装置5控制市电充电控制模块214打开，储能*** 21储存的电能可以为白天用电高峰时使用。

S300、以对应的工作模式进行工作并通过MPPT控制器11进行实施监控。

S400、图像采集装置74对太阳能电池板6表面的图像进行采集并由图像识别模块75进行识别；当太阳能电池板6表面存在污渍时，中心控制装置5 控制电磁阀731打开并控制电动滑台63滑动，对太阳能电池板6表面进行清洁；

S500、气象监测模块对是否降雨进行监测，在降雨时，中心控制装置5 控制电动滑台63滑动，对太阳能表面进行清洁；在高温时，也能控制电磁阀 731打开并控制电动滑台63滑动，从而对太阳能电池板6表面进行降温。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光伏发电储能***(21)的多功能自动切换装置，其特征在于：包括光伏***(1)、负载(2)、市电网(3)和逆变***(4)，所述光伏***(1)连接于逆变***(4)，所述逆变***(4)连接于负载(2)以给负载(2)进行供电；所述市电网(3)连接于负载(2)以用于在光伏***(1)发电量不足时为负载(2)进行供电，所述逆变***(4)连接于市电网(3)以向市电网(3)售卖多余的电能；所述逆变***(4)与市电网(3)之间串联有光伏售电控制模块(42)以控制光伏***(1)向市电网(3)售卖电能，所述市电网(3)与负载(2)之间串联有市电供电控制模块(31)以控制市电网(3)给负载(2)进行供电。

2.根据权利要求1所述的光伏发电储能***(21)的多功能自动切换装置，其特征在于：所述逆变***(4)与负载(2)之间串联有光伏供电控制模块(41)以控制光伏***(1)对负载(2)进行供电；所述光伏供电控制模块(41)连接有中心控制装置(5)，所述光伏售电控制模块(42)和市电供电控制模块(31)均连接于中心控制装置(5)以受控于中心控制装置(5)。

3.根据权利要求2所述的光伏发电储能***(21)的多功能自动切换装置，其特征在于：所述光伏***(1)连接有储能***(21)，所述光伏***(1)与储能***(21)之间连接有光伏充电控制模块(211)；所述储能***(21)连接于逆变***(4)以向负载(2)进行供电，所述储能***(21)与逆变***(4)之间连接有储能供电控制模块(212)以控制储能***(21)为负载(2)进行供电；所述储能***(21)输入端连接有电源适配装置(213)，所述电源适配装置(213)输入端连接于市电网(3)，所述储能***(21)与市电网(3)之间串联连接有市电充电控制模块(214)以控制市电网(3)向储能***(21)的充电；所述光伏充电控制模块(211)、储能供电控制模块(212)和市电充电控制模块(214)均连接于中心控制装置(5)。

4.根据权利要求3所述的光伏发电储能***(21)的多功能自动切换装置，其特征在于：所述光伏***(1)与逆变***(4)之间连接有MPPT控制器(11)，所述MPPT控制器(11)连接于中心控制装置(5)，所述中心控制装置(5)连接有用于显示供电状态的显示屏(51)以及用于与移动终端进行通信的无线通信模块(52)。

5.根据权利要求4所述的光伏发电储能***(21)的多功能自动切换装置，其特征在于：所述光伏***(1)包括多个太阳能电池板(6)以及安装在每一太阳能电池板(6)上的支架(7)，所述太阳能电池板(6)电连接于MPPT控制器(11)；所述太阳能电池板(6)上下两侧分别设置有滑轨(61)，所述滑轨(61)上设置有滑块(611)，两个所述滑块(611)上共同设置有清洁条(62)，其中一个所述滑块(611)上设置有用于驱动滑块(611)移动的电动滑台(63)，所述电动滑台(63)连接于中心控制装置(5)。

6.根据权利要求5所述的光伏发电储能***(21)的多功能自动切换装置，其特征在于：所述支架(7)位于太阳能电池板(6)一侧设置有集水桶(71)，所述集水桶(71)顶部设置有封盖(72)，所述封盖(72)中心位置设置有注水口(721)，所述注水口(721)设置有过滤细网(7211)，所述封盖(72)设置有朝向注水口(721)的导向面(722)；所述集水桶(71)底部设置有连通管(73)，所述连通管(73)连接于清洁条(62)以浸湿清洁条(62)，所述连通管(73)上设置有电磁阀(731)，所述电磁阀(731)连接于中心控制装置(5)。

7.根据权利要求6所述的光伏发电储能***(21)的多功能自动切换装置，其特征在于：所述支架(7)位于太阳能电池板(6)顶部设置有图像采集装置(74)，所述图像采集装置(74)连接有图像识别模块(75)，所述图像识别模块(75)内部编辑有图像识别算法，所述图像识别算法连接于中心控制装置(5)。

8.根据权利要求7所述的光伏发电储能***(21)的多功能自动切换装置，其特征在于：所述中心控制装置(5)电连接有气象监测装置(8)，所述气象监测装置(8)包括风力监测装置(81)、降雨监测装置(82)、光照强度检测装置(83)和温度检测装置(84)，所述风力监测装置(81)、降雨监测装置(82)、光照强度检测装置(83)和温度检测装置(84)均连接于中心控制装置(5)。

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