一种光伏发电系统的制作方法

本发明属于发电系统领域，涉及一种光伏发电技术，具体是一种光伏发电系统。

背景技术：

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。硅原子有4个外层电子，如果在纯硅中掺入有5个外层电子的原子如磷原子，就成为n型半导体；若在纯硅中掺入有3个外层电子的原子如硼原子，形成p型半导体。当p型和n型结合在一起时，接触面就会形成电势差，成为太阳能电池。当太阳光照射到p－n结后，空穴由p极区往n极区移动，电子由n极区向p极区移动，形成电流。

光电效应就是光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子(光波)转化为电子、光能量转化为电能量的过程；其次，是形成电压过程。

但是光伏发电需要借用到光伏板发电矩阵，但是其往往伴随着占地面积大，受天气和地理位置影响比较大；而且与太阳光直射之间的角度也会大大的影响发电效率；因此当我们需要在某地设置光伏发电时，经常需要首先对一天之中太阳的移动规律去测量，然后提前设置好光伏板的朝向变化；这一过程无疑很耗费时间，而且也造成了大量的重复劳动；为了解决上述缺陷，现提供一种解决方案。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种光伏发电系统。

本发明所要解决的技术问题为：

(1)在什么时间段开始进行检测各个角度的发电效率，避免在不合适的时候检测从而造成能源的浪费；

(2)如何确立一天中各个时间段的最佳发电位置，此时光伏板矩阵的朝向应该为何处；

(3)在什么时间段对光伏板的朝向进行合理的调整。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种光伏发电系统，包括控制器、数据分析单元、数据暂存模块、显示模块、plc控制模块、光伏板矩阵、数据收集单元和模拟发电端；

其中，所述光伏板矩阵为若干光伏板构成的发电矩阵，所述数据收集单元用于收集光伏板矩阵的集体发电量信息；所述数据收集单元用于将集体发电量信息传输到控制器，所述控制器在检测到集体发电量信息大于预设值时启动模拟发电端；

所述模拟发电端采用一块跟光伏板矩阵设置于同一处的小光伏板模拟发电过程用；所述模拟发电端包括光伏板驱动模块、光伏板、辅助控制器、角度获取单元、发电统计单元和数据处理单元；

其中，所述光伏板驱动模块用于按照驱动规则驱动控制光伏板的朝向位置，所述光伏板用于接收太阳光并将其转换为电能，所述发电统计单元用于检测并统计光伏板发电的发电量；

当发电统计单元检测到光伏板开始进行发电且发电量大于预设值时，向光伏板驱动模块传输监测信号；光伏板驱动模块在接收到监测信号时会根据驱动规则自动进入检测模式；所述驱动规则具体表现步骤如下：

步骤一：开始自动进入检测模式；

步骤二：光伏板驱动模块在检测状态下，会驱动光伏板旋转操作，具体表现为：

s1：将光伏板与放置平面形成夹角标记为jp，利用光伏板驱动模块调整光伏板与放置平面垂直位置，此时jp＝90°；

s2：保持当前角度预设时间t1，利用发电统计单元统计当前发电量f1；并获取到此时光伏板的朝向角度j1；

s3：将此时光伏板的旋转角度标记为jx,此时jx＝0；之后以与水平面垂直且位于光伏板中心位置的线为中心线，顺时针角度旋转预设角度α，此时将jx+α重新赋予jx；旋转到预设位置之后保持预设时间t1，利用发电统计单元统计此时间段的发电量f2；α能被360整除，且10≤360/α≤12；

s4：保持预设时间t1之后重复步骤s2直至以jx＝360°；获取到若干组发电量数据；

s5：将jp-β重新定义为jp,β为预设角度且能被180整除，9≤180/β≤11；按照jp重新调整光伏板与放置平面的夹角，保持预设时间t1；利用发电统计单元获取得到当前的发电量；重复步骤s3-s5获取到若干组发电量数据；

s6：重复步骤s6直至jp-β＝-90°；获取得到光伏板与放置平面呈现若干角度是的发电量信息组，将发电量信息组标定为fi，i＝1...n；并获取到发电量信息组fi对应的光伏板设定角度信息组pi，i＝1...n，pi包括jx和jp的值；pi和fi一一对应；设定角度信息组包括若干个设定角度信息，设定角度信息为对应的jx和jp；

步骤三：发电统计单元用于将发电量信息组fi传输到数据处理单元；利用角度获取单元自动从光伏板驱动模块获取对应的设定角度信息组pi；

所述角度获取单元用于将设定角度信息组pi传输到数据处理单元，所述数据处理单元接收发电统计单元传输的发电量信息组fi，所述数据处理单元用于对发电量信息组fi和对应的设定角度信息组pi进行下述处理，具体处理步骤为：

步骤一：将发电量信息组fi按照由大到小的顺序排序；

步骤二：获取到排序第一的发电量信息及其对应的设定角度信息；

步骤三：将排序第一发电量信息对应的设定角度信息标记为最佳角度信息；

所述数据处理单元用于将最佳角度信息传输到辅助控制器，所述辅助控制器用于将最佳角度信息传输到控制器，所述控制器用于将最佳角度信息传输到plc控制模块，所述plc控制模块用于根据最佳角度信息驱动控制光伏板矩阵调整到对应的最佳角度信息；

所述数据收集单元用于收集光伏板矩阵的实时集体发电量信息，所述数据收集单元用于通过控制器将集体发电量信息传输到数据暂存模块进行暂时存储；所述数据分析单元用于自动从数据暂存模块获取集体发电量信息，所述数据分析单元用于结合时间信息对集体发电量信息做下述处理，具体处理步骤如下：

步骤一：将时间信息标记为wi，i＝1...n；wi为光伏板矩阵开始发电时的实时时间信息；将随着时间推移光伏板矩阵发电的若干个集体发电量信息形成集体发电量信息组hi，i＝1...n；hi与wi一一对应；

步骤二：利用公式i＝x...n；x为预设值；计算得到发电效率信息组vi，i＝x...n；

步骤三：对vi进行判定；

s1：当vi大于等于预设值vy时，系统持续进行发电；

s2：当vi小于预设值vy时，表示当前的集体发电量信息已经低于一定的效率了，说明此时太阳光最强烈的方向已经发生改变；系统生成转换信号。

进一步地，所述数据分析单元用于将转换信号传输到控制器，所述控制器接收数据分析单元传输的转换信号并向辅助控制器传输转换信号，所述辅助控制器在接收到控制器传输的转换信号时会向所属光伏板驱动模块传输检测信号，所述光伏板驱动模块接收到辅助控制器传输的检测信号时会自动进入检测模式，所述光伏板驱动模块在接收到检测信号时会自动根据上述驱动规则实施检测。

进一步地，所述控制器用于将集体发电量信息传输到显示模块进行实时显示。

进一步地，所述控制器还用于将最佳角度信息传输到显示模块进行实时显示。

进一步地，所述控制器还用于将发电效率信息组vi传输到显示模块进行实时显示。

本发明的有益效果：

(1)本发明首先通过光伏板矩阵实时进行光伏发电，当数据收集单元检测到发电效率超过预设值时则会发出检测信号，通过控制器将检测信号传输到辅助控制器；借助模拟发电端的小面积光伏板进行同步小范围发电操作，避免了因为发电量不足，或者光纤不足情况下造成的动力资源浪费的情况出现；

(2)同时本发明通过光伏板驱动模块驱动光伏板按照指定规则转动，并停留预设时间，收集在该时间段内光伏板在各个角度的发电量，根据发电量和相关规则挑选出最佳角度，之后将最佳角度通过辅助控制器传输到控制器，再利用控制器将最佳角度传输到plc控制模块，借助plc控制模块驱动光伏板矩阵全部朝向该角度，从而进行发电；经过此过程可实现自动调节角度；

(3)本发明通过控制器和数据收集单元对光伏板矩阵的发电效率进行统计，当发电效率低于预设值时此时判定当前情况下发电效率降低，需要重新确立最佳角度；之后借助模拟发电端进行检测，重新获取当前的最佳发电角度；得到最佳发电角度之后通过plc控制模块重新调节光伏板矩阵的位置朝向；本发明简单有效，且易于实用。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的系统框图。

具体实施方式

如图1所示，一种光伏发电系统，包括控制器、数据分析单元、数据暂存模块、显示模块、plc控制模块、光伏板矩阵、数据收集单元和模拟发电端；

其中，所述光伏板矩阵为若干光伏板构成的发电矩阵，所述数据收集单元用于收集光伏板矩阵的集体发电量信息；所述数据收集单元用于将集体发电量信息传输到控制器，所述控制器在检测到集体发电量信息大于预设值时启动模拟发电端；此处的集体发电量信息为在预设时间内的集体发电量信息总和，也为发电效率；当发电效率达到一定程度则表示此时的光照满足发电要求，避免在光照不足的情况下开始启动模拟发电端进行检测，从而造成浪费；

所述模拟发电端采用一块跟光伏板矩阵设置于同一处的小面积光伏板模拟发电过程用；该小面积的光伏板尺寸为预设值，主要以占地面积小和便于安装拆卸为主；所述模拟发电端包括光伏板驱动模块、光伏板、辅助控制器、角度获取单元、发电统计单元和数据处理单元；

其中，所述光伏板驱动模块用于按照驱动规则驱动控制光伏板的朝向位置，所述光伏板用于接收太阳光并将其转换为电能，所述发电统计单元用于检测并统计光伏板发电的发电量；

当发电统计单元检测到光伏板开始进行发电且发电量大于预设值时，向光伏板驱动模块传输监测信号；光伏板驱动模块在接收到监测信号时会根据驱动规则自动进入检测模式；所述驱动规则具体表现步骤如下：

步骤一：开始自动进入检测模式；

步骤二：光伏板驱动模块在检测状态下，会驱动光伏板旋转操作，具体表现为：

s1：将光伏板与放置平面形成夹角标记为jp，利用光伏板驱动模块调整光伏板与放置平面垂直位置，此时jp＝90°；

s2：保持当前角度预设时间t1，利用发电统计单元统计当前发电量f1；并获取到此时光伏板的朝向角度j1；t1<5秒；

s3：将此时光伏板的旋转角度标记为jx,此时jx＝0；之后以与水平面垂直且位于光伏板中心位置的线为中心线，顺时针角度旋转预设角度α，此时将jx+α重新赋予jx；旋转到预设位置之后保持预设时间t1，利用发电统计单元统计此时间段的发电量f2；α能被360整除，且10≤360/α≤12；

s4：保持预设时间t1之后重复步骤s2直至以jx＝360°；获取到若干组发电量数据；

s5：将jp-β重新定义为jp,β为预设角度且能被180整除，9≤180/β≤11；按照jp重新调整光伏板与放置平面的夹角，保持预设时间t1；利用发电统计单元获取得到当前的发电量；重复步骤s3-s5获取到若干组发电量数据；

s6：重复步骤s6直至jp-β＝-90°；获取得到光伏板与放置平面呈现若干角度是的发电量信息组，将发电量信息组标定为fi，i＝1...n；并获取到发电量信息组fi对应的光伏板设定角度信息组pi，i＝1...n，pi包括jx和jp的值；pi和fi一一对应；设定角度信息组包括若干个设定角度信息，设定角度信息为对应的jx和jp；

步骤三：发电统计单元用于将发电量信息组fi传输到数据处理单元；利用角度获取单元自动从光伏板驱动模块获取对应的设定角度信息组pi；

所述角度获取单元用于将设定角度信息组pi传输到数据处理单元，所述数据处理单元接收发电统计单元传输的发电量信息组fi，所述数据处理单元用于对发电量信息组fi和对应的设定角度信息组pi进行下述处理，具体处理步骤为：

步骤一：将发电量信息组fi按照由大到小的顺序排序；

步骤二：获取到排序第一的发电量信息及其对应的设定角度信息；

步骤三：将排序第一发电量信息对应的设定角度信息标记为最佳角度信息；

所述数据处理单元用于将最佳角度信息传输到辅助控制器，所述辅助控制器用于将最佳角度信息传输到控制器，所述控制器用于将最佳角度信息传输到plc控制模块，所述plc控制模块用于根据最佳角度信息驱动控制光伏板矩阵调整到对应的最佳角度信息；

所述数据收集单元用于收集光伏板矩阵的实时集体发电量信息，所述数据收集单元用于通过控制器将集体发电量信息传输到数据暂存模块进行暂时存储；所述数据分析单元用于自动从数据暂存模块获取集体发电量信息，所述数据分析单元用于结合时间信息对集体发电量信息做下述处理，具体处理步骤如下：

步骤一：将时间信息标记为wi，i＝1...n；wi为光伏板矩阵开始发电时的实时时间信息；将随着时间推移光伏板矩阵发电的若干个集体发电量信息形成集体发电量信息组hi，i＝1...n；hi与wi一一对应；

步骤二：利用公式i＝x...n；x为预设值；计算得到发电效率信息组vi，i＝x...n；

步骤三：对vi进行判定；

s1：当vi大于等于预设值vy时，系统持续进行发电；

s2：当vi小于预设值vy时，表示当前的集体发电量信息已经低于一定的效率了，说明此时太阳光最强烈的方向已经发生改变；系统生成转换信号；

所述数据分析单元用于将转换信号传输到控制器，所述控制器接收数据分析单元传输的转换信号并向辅助控制器传输转换信号，所述辅助控制器在接收到控制器传输的转换信号时会向所属光伏板驱动模块传输检测信号，所述光伏板驱动模块接收到辅助控制器传输的检测信号时会自动进入检测模式，所述光伏板驱动模块在接收到检测信号时会自动根据上述驱动规则实施检测；

所述控制器用于将集体发电量信息传输到显示模块进行实时显示；

所述控制器还用于将最佳角度信息传输到显示模块进行实时显示；

所述控制器还用于将发电效率信息组vi传输到显示模块进行实时显示。

一种光伏发电系统，在工作时首先通过光伏板矩阵实时进行光伏发电，当数据收集单元检测到发电效率超过预设值时则会发出检测信号，通过控制器将检测信号传输到辅助控制器；借助模拟发电端的小面积光伏板进行同步小范围发电操作，当进入检测状态时，通过光伏板驱动模块驱动光伏板按照指定规则转动，并停留预设时间，收集在该时间段内光伏板在各个角度的发电量，根据发电量和相关规则挑选出最佳角度，之后将最佳角度通过辅助控制器传输到控制器，再利用控制器将最佳角度传输到plc控制模块，借助plc控制模块驱动光伏板矩阵全部朝向该角度，从而进行发电；经过此过程可实现自动调节角度；之后通过控制器和数据收集单元对光伏板矩阵的发电效率进行统计，当发电效率低于预设值时则重新借助模拟发电端进行检测，重新获取当前的最佳发电角度；

本发明的有益效果如下：

(1)本发明首先通过光伏板矩阵实时进行光伏发电，当数据收集单元检测到发电效率超过预设值时则会发出检测信号，通过控制器将检测信号传输到辅助控制器；借助模拟发电端的小面积光伏板进行同步小范围发电操作，避免了因为发电量不足，或者光纤不足情况下造成的动力资源浪费的情况出现；

(2)同时本发明通过光伏板驱动模块驱动光伏板按照指定规则转动，并停留预设时间，收集在该时间段内光伏板在各个角度的发电量，根据发电量和相关规则挑选出最佳角度，之后将最佳角度通过辅助控制器传输到控制器，再利用控制器将最佳角度传输到plc控制模块，借助plc控制模块驱动光伏板矩阵全部朝向该角度，从而进行发电；经过此过程可实现自动调节角度；；

(3)本发明通过控制器和数据收集单元对光伏板矩阵的发电效率进行统计，当发电效率低于预设值时此时判定当前情况下发电效率降低，需要重新确立最佳角度；之后借助模拟发电端进行检测，重新获取当前的最佳发电角度；得到最佳发电角度之后通过plc控制模块重新调节光伏板矩阵的位置朝向；本发明简单有效，且易于实用。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。