专利名称：一种大型太阳能光伏电站剩余电能收集系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能光伏电站电能综合利用技术，特别是一种对于大型太阳能光伏电站剩余电能的收集系统。
背景技术：
光伏发电是根据光生伏打效应的原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。光伏电池在有光照的情况下，就能产生光照电能，电能的多少与光照的强度相关。光照的辐射能越强，产生的电能越多。在太阳能光伏并网发电系统中，光伏电池所产生直流电能，需经过逆变器换成交流电能才能并入市电网；在大型太阳能光伏并网发电系统里使用大型逆变器，要启动这种逆变器工作，需要太阳能电池提供足够大的直流电能，即需要有足够强的太阳辐射能量才能驱动逆变器正常工作。
然而，每天在逆变器正常启动工作之前及逆变器停止工作以后，由于有光照辐射，太阳能电池中已经有一定量的电能，但达不到逆变器工作要求，所以逆变器不工作，这部份电能一直是白白浪费，非常可惜。
发明内容
本发明的目的是提供一种大型太阳能光伏电站剩余电能收集系统，在现有的大型太阳能光伏并网发电系统基础上，通过采用高可靠电子原器件及线路结构设计，可直接将太阳能电池板上的电能收集并储存在储能电瓶中，充分利用大型太阳能光伏电站剩余电能，达到节能减排功效。
具体方案为 一种大型太阳能光伏电站剩余电能收集系统，其硬件是由直流高压电子开关、恒流器、DC/DC变换器、充电控制器、储能电瓶、PLC可编程工业控制器和照度计构成。其中，直流高压电子开关的作用是接通或断开从光伏发电站汇接的电流；恒流器的作用是限制DC/DC变换器输入电流；DC/DC变换器作用是将太阳能电池板上的直流高压转换成需要的低压直流；充电控制器的作用是对电瓶充电电流、负载电流及过载进行控制和保护；储能电瓶用于收集储存电能；PLC可编程控制器是剩余电能收集系统的控制核心，通过其完成对整个系统的自动控制；照度计是根据太阳光的强度通过PLC可编程控制器控制直流高压电子开关的开或关。
剩余电能是指光伏并网发电系统中，系统不向电网发电时从太阳能板上所能收集得到的电能。剩余电能收集利用必须不影响电站正常发电。因此，什么时间可以收集电能，什么时候必须停止收集，是本系统控制的关键。控制由PLC工业控制器通过编程控制实现，PLC可根据储存在芯片中电站地的天文资料及每天太阳辐射强度，计算启动逆变器的时间及逆变器停止工作的时间，同时检测储能电瓶的电压，进而控制高压电子开关的动作时间，最大限度的收集太阳能电池板上的剩余电能。
本发明的控制模式是通过PLC可编程工业控制器控制直流高压开关开启，具体为 若每一组串电流0.3A为启动并网逆变器工作必需的电流，我们取电能收集的截止电流为0.25A。设太阳能板能够产出0.25A电流时的太阳光照度为T0，任一时刻的照度Tt，控制量为φ1，则控制量φ1＝Tt-T0 当φ1≤0时，输入端为高电位 取储能电瓶电压V0＝26.5V时为电瓶欠压值，任一时刻的电压Vt，控制量为φ2，则控制量φ2＝Vt-V0 当φ2≤0时，输入端为高电位 只有当控制量φ1、φ2均≤0，两个输入端均为高电位时，PLC控制器输出24V控制电压，打开高压电子开关，从汇流箱接入的电流通充电控制器给储能电瓶充电。反之，当控制量φ1、φ2有一个大于零，PLC控制器均不输出24V控制电压，高压电子开关关闭。高压电子开关关闭后，太阳能板产出的电能，全部供逆变器发电。
控制模式确定后，再通过相应的电子电路，即可实施对剩余电能收集。
本发明在现有的大型太阳能光伏并网发电系统基础上，首先提出“剩余电量”概念，提出针对大型太阳能光伏电站剩余电能收集适用具体系统，具有较强的适用性。通过采用高可靠电子原器件及线路结构设计，对光伏电站剩余电能收集，可以最大限度的利用太阳光的辐射能量，提高光伏电站的产能效率。储存起来的电能可以多种用途，充分利用大型太阳能光伏电站剩余电能，达到节能减排功效。
四
图1是本发明的电原理框图 图2是本发明的系统实验图 图3是本发明的PLC控制模式图 五具体实施例方式 一种大型太阳能光伏电站剩余电能收集系统，其硬件是由直流高压电子开关(1)、恒流器(6)、DC/DC变换器(2)、充电控制器(3)、储能电瓶(5)、PLC可编程工业控制器(4)和照度计(7)构成； 控制模式是通过PLC可编程工业控制器(4)控制直流高压电子开关(1)开启。
剩余电能的估算 为了能够相对准确估算出太阳能发电系统的剩余电能，专门建立实验系统进行数据统计实验。系统由20块每块165瓦的太阳能板及一台1.8千瓦的并网逆变器组成。每10块组成一个组串，一个组串接入并网逆变器的输入端，另一个组串接剩余电量收集系统。
“并网发电组”记录并网逆变器的启动时间及对应电流，“剩余电量收集组”负责记录收集电流及相应时间。实验时间4月6日至5月16日 统计数据如下 通过一个多月的实验，平均下来，维持1.8KWp并网逆变器工作的电流必需在0.3A以上。为保证逆变器启动有充分的时间，我们取电能收集的截止电流为0.25A；收集时间为2小时；将这些电能收集到24V的储能电瓶(5)里；这样，就可以估算每一个组串每天能收集到的电能 平均电流(0.10A+0.25A)/2＝0.175A 电能＝0.175A×2h×24V＝8.4Wh 我们以1MWp的发电系统为例，来计算该系统每天能收集到的剩余电能。一般情况，1MWp的发电系统按16～18块太阳能板组成一个串。若按18块组串，该系统应有336个组串，按上面得出每一组串的电能，则，1MWp的发电系统剩余电能约为8.4Wh×336＝2723Wh≒2.7KWh＝2.7度电 即1MWp的发电系统每天最少可以收集到2.7度的剩余电能。
控制模式的建立 剩余电能收集系统是通过电站智能跟踪系统中使用的PLC控制平台，来达到自动控制的目的。
控制直流高压电子开关(1)工作的前提条件有两个一是在逆变器停止工作状态；二是储能电瓶(5)处于欠压状态。逆变器停止工作状态的信息，可以从多个方面获得，比如按时间段划分，通过统计数字可获得逆变器工作及停止工作的时间段；另外也可以从太阳光照度量来获得逆变器的工作状态信息，什么照度下逆变器停止工作，什么照度下逆变器正常工作。相比较，用太阳光照度信息来判定逆变器的工作状态更准确且容易获取。
因此，PLC可编程工业控制器(4)的输入信息之一是取至太阳光照度信息，照度低于某一值时，直流高压电子开关(1)才能打开；输入信息之二是储能电瓶(5)的电压信息，储能电瓶(5)处于欠压状态下时，直流高压电子开关(1)才能打开；否则，直流高压电子开关(1)关闭。
设太阳能板能够产出0.25A时的太阳光照度为T0，任一时刻的照度Tt，控制量为φ1，则控制量φ1＝Tt-T0 当φ1≤0时，输入端为高电位 取储能电瓶(5)电压V0＝26.5V时为电瓶欠压值，任一时刻的电压Vt，控制量为φ2，则控制量φ2＝Vt-V0 当φ2≤0时，输入端为高电位 只有当控制量φ1、φ2均≤0，两个输入端均为高电位时，PLC可编程工业控制器(4)输出24V控制电压，打开直流高压电子开关(1)，从汇流箱接入的电流通充电控制器(3)给储能电瓶(5)充电。反之，当控制量φ1、φ2有一个大于零，PLC可编程工业控制器(4)均不输出24V控制电压，直流高压电子开关(1)关闭。直流高压电子开关(1)关闭后，太阳能板产出的电能，全部供逆变器发电。
控制模式确定后，再通过相应的电子电路，即可实施对剩余电能收集。
权利要求
1、一种大型太阳能光伏电站剩余电能收集系统，其特征在于
硬件是由直流高压电子开关(1)、恒流器(6)、DC/DC变换器(2)、充电控制器(3)、储能电瓶(5)、PLC可编程工业控制器(4)和照度计(7)构成；
控制模式是通过PLC可编程工业控制器(4)控制直流高压电子开关(1)开启，具体为
设太阳能板能够产出0.25A时的太阳光照度为T0，任一时刻的照度Tt，控制量为φ1，则控制量φ1＝Tt-T0
当φ1≤0时，输入端为高电位
取储能电瓶(5)电压V0＝26.5V时为电瓶欠压值，任一时刻的电压Vt，控制量为φ2，则控制量φ2＝Vt-V0
当φ2≤0时，输入端为高电位
只有当控制量φ1、φ2均≤0，两个输入端均为高电位时，PLC可编程工业控制器(4)输出24V控制电压，打开直流高压电子开关(1)，从汇流箱接入的电流通充电控制器(3)给储能电瓶(5)充电。反之，当控制量φ1、φ2有一个大于零，PLC可编程工业控制器(4)均不输出24V控制电压，直流高压电子开关(1)关闭。直流高压电子开关(1)关闭后，太阳能板产出的电能，全部供逆变器发电，
控制模式确定后，再通过相应的电子电路，即可实施对剩余电能收集。
全文摘要
本发明公开一种大型太阳能光伏电站剩余电能收集系统，硬件是由直流高压电子开关(1)、恒流器(6)、DC/DC变换器(2)、充电控制器(3)、储能电瓶(5)、PLC可编程工业控制器(4)和照度计(7)构成。控制模式是通过PLC可编程工业控制器(4)控制直流高压电子开关(1)。在现有的大型太阳能光伏并网发电系统基础上，首先提出“剩余电量”概念，提出针对大型太阳能光伏电站剩余电能收集适用具体系统，具有较强的适用性。通过采用高可靠电子原器件及线路结构设计，对光伏电站剩余电能收集，可以最大限度的利用太阳光的辐射能量，提高光伏电站的产能效率。储存起来的电能可以多种用途，充分利用大型太阳能光伏电站剩余电能，达到节能减排功效。
文档编号H02N6/00GK101609997SQ20091009474
公开日2009年12月23日 申请日期2009年7月21日 优先权日2009年7月21日
发明者锐 曹, 傅其中, 汪福才 申请人:昆明绿电科技有限公司