一种逆变节能控制装置及控制系统的制作方法

本实用新型涉及电力节能环保领域，特别是一种逆变节能控制装置及控制系统。

背景技术：

随着人民生活水平的提高，电力需求也越来越高，为了适应工农业生产和人民生活对电力的需求快速的发展，用电量不断增加，装机容量不断加大，电网用电峰谷差越来越大，严重威胁着发电与输电的安全，运行负荷的不均衡性导致电网运行不稳定，导致故障的增加以及事故的发生，给安全生产和民众生活带来极大的冲击。不安全，不稳定，不科学的因素直接影响到可持续发展和国民经济的健康发展。现有技术中，采用拉闸限电来应对用电高峰导致的电力紧张问题，随之而来的问题是工厂停工，居民日常生活受到影响。

由此可见，拉闸限电，实行峰谷电价等手段来平衡用电，都是以牺牲机组寿命、降低能源利用率，给生产带来不便为代价的，未从根本上解决问题，只是以牺牲正常需求为代价的治标不治本。综上所述，只有用技术的手段来解决用电不均衡问题，才能做到科学和行之有效。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：针对管理方案解决用电不均衡问题带来的牺牲机组寿命以及降低能源利用率的缺陷，提供一种延缓发电装机容量和输电以及保护设备建设、提高能源利用率，减少对工农业生产影响的节能控制装置、系统及节能控制方法。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种逆变节能控制装置，包括第一充电控制器、市电充电控制器、蓄电池、电能表、逆变器和微控制器，所述第一充电控制器和所述市电充电控制器为所述蓄电池充电，所述电能表用于测量所述蓄电池充、放电过程参数，所述逆变器连接所述蓄电池，所述微控制器与所述第一充电控制器、市电充电控制器、电能表和逆变器连接。

所述第一充电控制器用于控制采用第一能源发电后的充电过程，通常选用常见的清洁能源作为第一能源，如太阳能、风能和潮汐能等。

作为优选的实施方式，所述第一能源为太阳能，所述第一充电控制器为太阳能充电控制器。

作为可选的实施方式，所述第一能源为风能或者潮汐能。

作为进一步的实施方式，所述逆变节能控制装置还包括第二充电控制器。所述第二充电控制器用于控制采用第二能源发电后的充电过程。

作为一种具体的实施方式，当所述第一充电控制器为太阳能充电控制器时，所述第二充电控制器为风能充电控制器。多于一种的发电方式，进一步提高了能源利用效率，确保所述蓄电池储能足够，清洁能源发电同时起到减排的有益效果。

进一步地，所述蓄电池采用石墨烯电池。所述石墨烯电池为新能源电池，相较于常规蓄电池，其具有更高的功率密度，即单位质量或单位体积的所述蓄电池具有更大的充、放电功率。现有投入商用的石墨烯电池，其功率密度可以达到常规蓄电池的4倍以上。

进一步地，所述节能控制装置还包括RS485自动转换收发模块。所述RS485自动转换收发模块实现各组成单元无需与所述微控制单独连接收发控制线，数据信息自动转换收发。作为一种具体的实施方式，采用MAX485芯片作为RS485自动转换收发模块，RS485输出端串联有电阻，起到防止RS485芯片损坏的功能。

作为优选的实施方式，所述第一充电控制器为MPPT控制器，其包括MPPT控制电路和光照检测电路。MPPT(Maximum PowerPoint Tracking)即，最大功率点跟踪太阳能控制器，其能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值(VI)，使系统以最大功率输出对蓄电池充电。

进一步地，所述节能控制装置通过所述逆变器连接用电设备或并入输电网。所述逆变器连接用电设备，在用电不均衡或者停电时段，为所述用电设备供电。同时，当所述蓄电池储能满足用电设备日常用电需求，仍有富余时，所述节能控制装置还可通过所述逆变器向输电网馈电。

进一步地，所述电能表用于所述蓄电池充、放电电压、电流、功率，电能、功率因数等的测量与输出过流过载保护。作为一种具体的实施方式，所述电能表采用ATT7026A电能表芯片。

作为本实用新型的另一方面，提供了一种基于上述节能控制装置的节能控制系统，在上述节能控制装置的基础上，还包括与所述微控制器连接的上位机。所述上位机用于根据所述微控制器获取的蓄电池充、放电状态信息做出充、放电方案决策。

更进一步地，所述节能控制系统还包括与所述上位机通过网络连接的远程计算机，实现对所述节能控制系统的远程监控。

采用所述节能控制系统的节能控制方法为：所述上位机根据第一能源和/或第二能源日均发电能力，决策是否需要使用市电为所述蓄电池充电；

所述上位机根据用电峰谷数据和/或所述蓄电池剩余电量，决策所述逆变器是否输出电能。

具体地，充电方案选择时，包括方案1：太阳能发电设备(第一能源发电)为所述蓄电池充电，风力发电(第二能源发电)为所述蓄电池充电，市电经降压后也为所述蓄电池充电。

方案2：在太阳能发电设备(第一能源发电)发电高峰期，主要采用太阳能发电设备为所述蓄电池充电，风力发电(第二能源发电)作为补充能源为所述蓄电池充电，可以不采用市电为所述蓄电池充电。

方案3：在风力发电(第二能源发电)发电高峰期，主要采用风力发电设备为所述蓄电池充电，太阳能发电设备(第一能源发电)作为补充能源为所述蓄电池充电，可以不采用市电为所述蓄电池充电。

所述上位机按照上述3种方式根据各种充电能源供电能力决策所述蓄电池充电方案，具体地，可以按照特定应用区域、特定应用时间段设定三种供电方式的日均供电能力阈值，从而自动采取合理的充电方案。

需要说明的是，太阳能发电(第一能源发电)和风力发电(第二能源发电)是为了更清楚地说明充电方案而做的列举，包括潮汐能、生物能发电等也可作为上述充电方案的电力来源。

进一步地，所述蓄电池根据用电需求通过所述逆变器自动放电。具体地，所述逆变器输出是在用电高峰期或者市电停电时段自动切换为放电模式。优选地，当所述蓄电池储能满足用电仍有富余，所述蓄电池通过所述逆变器向电网馈电。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用清洁能源配合市电充电蓄能的方式，延缓了发电装机容量和输电设备、保护设备的建设，提高了能源利用率，减少了温室气体排放，起到了节能环保的有益效果；有效减少了拉闸限电对工农业生成的影响，同时提高了发电、用电设备的安全性和稳定性；对于目前大多采用的核电而言，可以有效缓解其固有功率调节缓慢的问题；具有停电应急功能；可以实现利用峰谷用电价差节省电费支出；兼容多种能源发电的电力储存；可以实现富余电力反馈至电网。

附图说明

图1是本实用新型实施例1节能控制装置结构图；

图2是本实用新型实施例1电能表电路图；

图3是本实用新型实施例1RS485自动转换收发模块电路图；

图4是本实用新型实施例1MPPT控制电路图；

图5是本实用新型实施例1液晶屏显示示意图；

图中标记：100-控制装置，200-上位机，300-远程控制终端，400-太阳能电池板，500-风力发电设备，600-市电设备，700-用电设备，101-蓄电池，102-MPPT控制器，103-风电充电控制器，104-市电充电控制器，逆变器-105。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

一种逆变节能控制装置100，如图1所示，包括2个MPPT控制器102、各个所述MPPT控制器102分别连接太阳能电池板400和蓄电池101，所述MPPT控制器102实时侦测太阳能板的发电电压，控制所述太阳能电池板400以最大功率对所述蓄电池101充电。风力充电控制器103连接风电发电设备500与所述蓄电池101，将风力发电产生的电能经过整流、滤波等常规处理后向所述蓄电池101充电。所述蓄电池101还包括第三电力来源，即市电设备600。市电设备600通过市电充电控制器401降压后，为所述蓄电池101提供电能。

此外，所述控制装置100还包括电能表和微控制器。所述电能表用于测量所述蓄电池101充、放电过程参数，如图2所示，所述电能表采用ATT7026A电能表芯片。所述微控制器与所述MPPT控制器102、风电充电控制器103、市电充电控制器104、电能表和逆变器105连接。所述微控制器接收与其连接的所述MPPT控制器102、风电充电控制器103、市电充电控制器104、电能表和逆变器105的状态参数或测量参数，并向所述MPPT控制器102、风电充电控制器103、市电充电控制器104、电能表和逆变器105发送控制信号。

如图4所示为MPPT控制器102电路图。由电阻R1，R2检测太阳能电池板400电压，R1与R2之间的分压A/D与所述微控制器连接获得所述太阳能电池板400电压，R3处的A/D与所述微控制器连接，得到太阳能充电电流，通过控制PWM1的脉宽，由微控制器计算出太阳能充电最大功率点，以此获得太阳能的最大功率输出，使得太阳能发电得到充分的利用。Q2用于太阳能光照检测，可变电阻R2上面的A/D转换也与所述微控制器连接，并将光照强度信号，传送给计算机进行分析处理。

所述蓄电池101采用石墨烯电池。所述石墨烯电池为新能源电池，相较于常规蓄电池，其具有更高的功率密度，即单位质量或单位体积的所述蓄电池具有更大的充、放电功率。现有投入商用的石墨烯电池，其功率密度可以达到常规蓄电池的4倍以上。

所述控制装置100还包括RS485自动转换收发模块。所述RS485自动转换收发模块实现各组成单元无需与所述微控制单独连接收发控制线，数据信息自动转换收发。如图3所示，所述RS485自动转换收发模块采用MAX485芯片，RS485输出端串联有R11电阻，起到防止RS485芯片损坏的功能。

所述控制装置100通过所述逆变器105连接用电设备700或并入输电网。所述逆变器连接用电设备，在用电不均衡或者停电时段，为所述用电设备供电。同时，当所述蓄电池储能满足用电设备日常用电需求，仍有富余时，所述节能控制装置还可通过所述逆变器向输电网馈电。

如图5所示，为所述控制装置100适配的液晶显示屏，用于实时显示电压、电流、频率、过流和过载等参数。

作为本实用新型的另一方面，提供了一种基于上述节能控制装置的节能控制系统，在上述节能控制装置的基础上，还包括与所述微控制器连接的上位机200。所述上位机200用于根据所述微控制器获取的蓄电池充、放电状态信息做出充、放电方案决策。

为了增加远程监控功能，所述节能控制系统还包括与所述上位机200通过网络连接的远程计算机300，实现对所述节能控制系统的远程监控。

采用所述节能控制系统的节能控制方法为：所述上位机200根据太阳能发电和风力日均发电能力，决策是否需要使用市电设备600为所述蓄电池101充电；

所述上位机200根据用电峰谷数据和/或所述蓄电池101剩余电量，决策所述逆变器105是否输出电能。

具体地，充电方案选择时，包括方案1：采用太阳能电池板400为所述蓄电池101充电，风力发电设备500为所述蓄电池101充电，市电设备600经降压后也为所述蓄电池101充电。

方案2：在太阳能发电高峰期，主要采用太阳能电池板400为所述蓄电池101充电，风力发电作为补充能源为所述蓄电池101充电，可以不采用市电为所述蓄电池101充电。

方案3：在风力发电发电高峰期，主要采用风力发电设备500为所述蓄电池充电，太阳能发电作为补充能源为所述蓄电池101充电，可以不采用市电为所述蓄电池101充电。

所述上位机200按照上述3种方式根据各种充电能源供电能力决策所述蓄电池101充电方案，具体地，可以按照特定应用区域、特定应用时间段设定三种供电方式的日均供电能力阈值，从而自动采取合理的充电方案。

所述蓄电池101根据用电需求通过所述逆变器105自动放电。具体地，所述逆变器105输出是在用电高峰期或者市电停电时段自动切换为放电模式。当所述蓄电池101储能满足用电仍有富余或者需要所述蓄电池101馈电时，所述蓄电池101通过所述逆变器105向电网馈电。

实施例2

实施例2提供一种节能控制装置，其与实施例1的区别在于，所述蓄电池的供电来源仅包括2方面，第一方面来自于市电供电，第二方面来源于太阳能发电，或者风力发电，或者其他发电方式。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。