基于负载空气能热泵的光伏发电智能并网调控系统的制作方法

本实用新型涉及一种光伏发电并网调控系统，属于光伏发电应用技术领域，特别是一种基于负载空气能热泵的光伏发电智能并网调控系统。

背景技术：

随着传统能源的消耗日益增加，资源紧缺与环境污染问题成为了世界关注的焦点问题。可再生能源发电为解决资源与环境问题提供了有效途径。

以光伏发电为例，现今的光伏发电产业已经处于相对成熟的技术水平，尤其是分布式光伏发电项目，得到了广泛的推广，在我国各地纷纷建起了大大小小的光伏电站。在日常太阳光照射强烈时，光伏发电系统要把由光能转化成的电能并入公共电网。在并入公共电网时，要求光伏发电系统的输出电压高于公共电网电压才能正常并网。但是公共电网的电压是与其承载的负荷相关的，当公共电网上负载少时，电网负荷降低，公共电网电压升高，光伏发电系统无法正常并入公共电网，只能通过提高自身发电电压来实现并网。但光伏发电系统中的逆变器不能承载过高的电压，其存在一个限压保护，发电电压超过该限值，光伏系统自动停止发电。因此，当公共电网负荷低时，即使太阳光照射再强烈，光伏系统也无法将太阳能充分利用起来，造成能源的极大浪费。

因此，如何实现光伏发电系统高效、稳定并网成为长期困扰本领域技术人员的技术难题。

技术实现要素：

本实用新型为解决光伏发电系统并网困难的技术问题，设计了一种基于负载空气能热泵的光伏发电智能并网调控系统。光伏发电系统为热水供应系统供电，充分利用了新能源，并通过智能调节，提高太阳能的利用效率，清洁能源监控智能化，监控系统多样化，同时也把用户融入光伏发电系统中，实用性强，家庭节能减排效果好，便于推广使用。

为实现上述发明目的采用的技术方案是：

基于负载空气能热泵的光伏发电智能并网调控系统，包括光伏发电系统、公共电网，关键是所述调控系统中还包括基于空气能热泵的热水供应系统、配电箱以及智能控制终端，光伏发电系统中的并网逆变器、公共网络及空气能热泵分别连接配电箱的三个电接口；并网逆变器的数据采集端和空气能热泵的数据采集端分别与智能控制终端的输入端连接，配电箱的受控端与智能控制终端的控制输出端连接。

进一步的，所述空气能热泵借助配电箱与光伏发电系统连接或断开。

本实用新型包含两部分，一部分是由光伏发电系统、公共电网、空气能热泵及配电箱组成的主回路，一部分是由智能控制终端与并网逆变器、空气能热泵及配电箱等组成的控制回路。智能控制终端通过对配电箱的控制，实现对主回路中空气能热泵与并网逆变器的连接或切断，从而达到平衡光伏发电系统与公共电网的目的。

进一步的，所述热水供应系统中设有至少一组空气能热泵。

进一步的，所述调控系统中还包括环境检测仪，环境检测仪的数据采集端与智能控制终端的输入端连接。

进一步的，所述光伏发电系统中包括：采集太阳能的光伏电池板、与光伏电池板连接的光伏控制器、与光伏控制器连接的并网逆变器。

进一步的，所述热水供应系统中包括空气能热泵、及带有冷水进水管及热水出水管的保温水箱。

基于负载空气能热泵的光伏发电智能并网调控系统，包括光伏发电系统、公共电网，关键是：所述采暖系统中还包括基于空气能热泵的热水供应系统、配电箱以及智能控制终端、远程服务器和用户端设备，光伏发电系统中的并网逆变器、公共网络及空气能热泵分别连接配电箱的三个电接口；并网逆变器的数据采集端和空气能热泵的数据采集端分别与智能控制终端的输入端连接，配电箱的受控端与智能控制终端的控制输出端连接；智能控制终端借助通信接口与远程服务器连接，用户端设备借助通信接口与远程服务器连接。

进一步的，所述通信接口是无线网络通讯接口或有线网络通讯接口。

进一步的，所述调控系统中还包括环境检测仪，环境检测仪的数据采集端与智能控制终端的输入端连接。环境检测仪包括：太阳辐照度测量，风向测量，风速测量，环境温度测量，电池板温度测量等功能。

进一步的，所述热水供应系统中包括空气能热泵、及带有冷水进水管及热水出水管的保温水箱。

本实用新型中包括，由太阳能电池板，光伏控制器，并网逆变器组成光伏发电系统；由配电箱，环境检测仪，空气能热泵，保温水箱组成热水供应系统；由用户端设备，远程服务器，智能控制终端组成光伏监控互联网系统；所述的智能控制终端采集光伏发电系统和热水供应系统的实时数据，通过互联网上传到远程服务器，远程服务器对大数据进行处理，将有价值的信息推送到用户端，用户端根据监控信息远程控制光伏发电系统和热水供应系统的运行。

本实用新型的有益效果是：利用智能终端将光伏发电系统和热水供应系统与互联网联系起来，智能控制空气能热泵运行，优化并网条件，使并网逆变器顺利并网；控制光伏发电功率紧邻最大功率点，减小偏移，降低并网功率变化率，充分利用太阳能，电网接纳能力降低时，将能量转化为热能，经过保温水箱存储，用于家庭采暖和生活热水供应；分时有序控制空气能热泵运行，避免负载同时运行给电网造成影响；根据不同需求随时随地远程控制光热系统运行，实现清洁能源的智能监控，节能减排，利益最大化。

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1是本实用新型中第一个光伏发电智能并网调控系统结构图。

图2是本实用新型中第二个光伏发电智能并网调控系统结构图。

具体实施方式

图1是第一个光伏发电智能并网调控系统结构图，包括由光伏电池板、光伏控制器、并网逆变器组成的光伏发电系统；由配电箱，环境检测仪、空气能热泵、保温水箱组成热水供应系统；由用户端设备、远程服务器、智能控制终端组成光伏监控互联网系统；智能控制终端通过RS485总线采集光伏发电系统和热水供应系统数据。图1包含两部分，一部分是由光伏发电系统、公共电网、空气能热泵及配电箱组成的主回路，一部分是由智能控制终端与并网逆变器、空气能热泵及配电箱等组成的控制回路。智能控制终端通过对配电箱的控制，实现对主回路中空气能热泵与并网逆变器的连接或切断，从而达到平衡光伏发电系统与公共电网的目的。

图2是第二个光伏发电智能并网调控系统结构图，包括由光伏电池板、光伏控制器、并网逆变器组成光伏发电系统；由配电箱、环境检测仪、空气能热泵、保温水箱组成热水供应系统；由用户端、远程服务器、智能控制终端组成光伏监控互联网系统；智能控制终端通过RS485总线采集光伏发电系统和热水供应系统数据，通过互联网将数据上传到远程服务器。

本实用新型中光伏发电系统工作如下：太阳能电池板利用光生伏特效应将太阳光能转化为直流电能，直流电能经过光伏并网逆变器转化为符合电网电能质量要求的交流电，通过配电箱后，分别接入智能控制终端，空气能热泵，环境检测仪和公用电网。

本实用新型中热水供应系统工作如下：空气能热泵由光伏发电供电，根据逆卡诺原理通过蒸发器，压缩机，冷凝器膨胀阀，经过介质循环将空气中的热量转换为水的热能，供应整个热水系统。

本实用新型中光伏监控互联网系统工作如下：智能控制终端自动采集并网逆变器，空气能热泵和环境检测仪等应用设备的数据，通过互联网上传到远程服务器，远程服务器通过互联网将数据分析推送到用户端。

其中在自动模式下时，智能控制终端自动采集并网逆变器，空气能热泵和环境检测仪等应用设备的数据，智能控制空气能热泵，智能运行，增加系统负载，保证并网逆变器顺利并网；根据发电功率变化情况，控制空气能热泵运行，平抑发电功率曲线，避免发电功率偏移最大功率点，当电网接纳能力降低时，将部分能量转化为热能，经过保温水箱存储，用于家庭采暖和生活热水供应；对于同时段运行的空气能热泵，经过心跳周期的0.1～1.5倍的随机延时（单位以秒计）后，再发送控制命令，减小空气能热泵运行给电网造成的影响；

其中在个性模式下时，智能控制终端自动采集并网逆变器，空气能热泵和环境检测仪等应用设备的数据，并网过程同自动模式，同时用户端根据个人需求随时随地远程控制空气能热泵运行，削峰填谷，适时产生热水，便于生活需求。

其中用户端可以利用移动设备通过互联网实时监测光伏电站运行信息，当前环境信息，发电收益信息，历史数据对比，新能源利好政策等，根据需要定制不同的业务，远程服务器根据不同的业务提供不同的服务，用户端可以随时随地通过互联网控制热水供应，根据需要远程调节供热系统中热水供应时段。

综上所述，本实用新型合理利用发电系统提供的电力驱动空气能热泵吸收空气中的热能来提供大量的热水，供应生产和生活的需要，同时光伏发电余电并入电网，充分利用资源，增加收益。

光伏电力是清洁能源，光伏发电不会造成环境污染，目前，分布式光伏发展迅猛，充分利用太阳能发电，供电热效率高的空气能把空气中的热量转换为热能，可以全天24小时大水量，高水压，恒温提供不同热水需求，满足人们对生活质量越来越高的要求。

其中智能控制终端自动采集并网逆变器，空气能热泵和环境检测仪等应用设备的数据，通过互联网上传到远程服务器，远程服务器通过互联网将数据分析推送到用户端。光伏发电并网时，智能控制终端智能控制空气能热泵运行，增加负载，保证并网逆变器顺利并网。光伏发电系统正常运行时，智能控制终端根据发电输出功率变化，削峰填谷，使得实际的发电功率曲线平滑。当公共电网负载较小，接纳能力很低时，智能控制终端根据光伏发电系统的状态，智能控制有源负载运行，将太阳能转换为热能存储起来，充分利用光伏能源，避免弃光限电。智能控制终端有序控制空气能热泵运行，对于相同时间段运行的空气能热泵，经过心跳周期的0.1～1.5倍的随机延时（单位以秒计）后，发送控制命令，减小空气能热泵运行给电网造成的影响。

智能控制终端实时监控逆变器，当并网逆变器发电功率偏移最大功率点时，控制空气能热泵运行，增加电网系统负载，使之工作在最大功率点，将能量转换为热能存储起来，用于家庭采暖和生活热水供应。

其中远程服务器负责接收光伏发电系统具体的运营信息，智能控制终端通过互联网将各个光伏发电系统的实时信息传送到远程服务器，远程服务器经过存储，计算，筛选，挖掘后，通过互联网将有价值的信息推送到用户端。

其中用户端可以利用移动设备通过互联网实时监测光伏电站信息，根据需要定制不同的业务，远程服务器根据不同的业务提供不同的服务，用户可以随时随地通过互联网监控光伏电站的信息，查看新政策，新资讯，调节光热系统中热水供应时段。