专利名称：通信用太阳能光伏发电系统和供电方法
技术领域：
本发明涉及太阳能光伏发电技术，特别是涉及一种通信用太阳能光伏发电系统和供电方法。
背景技术：
节能减排是我国基本国策，通信领域节流方式的节能技术应用内容比较丰富，但开源方式的节能技术却非常稀少。如何在通信领域应用太阳能发电节能是一个值得探索的新课题。传统的利用太阳能发电作为通信局站主发电及后备电源保障的应用方式付出的代价巨大，需要配备比通信负载功率日常需要大得多的太阳能电池板、电源设备、蓄电池，投资回报率非常低，不具备投资价值，而仅作为条件恶劣地区通信保障的一种特殊手段。太阳能发电一直不能成为通信领域节能减排的一种理性选择。发明内容
本发明的目的是提出一种通信用太阳能光伏发电系统和供电方法，提高太阳能的利用效率。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于通信设备的嵌入电源系统的太阳能光伏发电系统，电源系统包括用电负载，和将市电供给用电负载的开关电源，包括太阳能板，用于接收太阳能；太阳能变换器，与太阳能板和用电负载连接，与开关电源并联，太阳能变换器包括功率模块，将接收到的太阳能板的能量转换为电能提供给用电负载；监测/控制模块，与功率模块连接，控制功率模块的输出电压高于开关电源的输出电压，控制功率模块的功率大于太阳能板的额定峰值功率，且太阳能板的实际输出峰值功率小于用电负载的总功率。
在一个实施例中，当电源系统超出正常工作电压区间工作时，监测/控制模块控制功率模块停止输出电压。
在一个实施例中，太阳能光伏发电系统，还包括避雷器，分别连接于太阳能变换器的输入侧和输出侧。
在一个实施例中，监测/控制模块对太阳能光伏发电系统的发电电量和发电时长进行监测和统计。
为实现上述目的，本发明还提供了一种用于通信设备的嵌入电源系统的太阳能光伏发电系统的供电方法，包括将接收到的太阳能板的能量转换为电能提供给用电负载； 控制太阳能变换器的输出电压高于电源系统的开关电源的输出电压；控制太阳能变换器的功率大于太阳能板的额定峰值功率，且太阳能板的实际输出峰值功率小于用电负载的总功率。
在一个实施例中，供电方法还包括当电源系统超出正常工作电压区间工作时，控制太阳能变换器停止输出电压。
在一个实施例中，供电方法还包括对太阳能光伏发电系统的发电电量和发电时长进行监测和统计。基于上述技术方案，根据本发明的一方面，基于有太阳能则充分利用太阳能、不够部分由市电动态补充的工作原理进行嵌入式太阳能光伏发电。相对于无市电、完全依赖太阳能发电的方式或市电与太阳能发电并存，但当太阳能发电功率小于负载功率时全部有市电供电、当太阳能发电功率大于负载功率时则全部有太阳能供电的方式，本发明实施例的太阳能光伏发电对太阳能的利用效率更高、投资成本更低。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进ー步解释，构成本发明的一部分。本发明的示意性实施例及其说明仅用于解释本发明，但并不构成对本发明的不当限定。在附图中图1为根据本发明实施例的通信用太阳能光伏发电系统的结构示意图。图2为根据本发明实施例的应用场景ー的结构示意图。图3为根据本发明实施例的应用场景ニ的结构示意图。图4为根据本发明实施例的通信用太阳能光伏发电系统的供电方法的流程图。
具体实施例方式下面參照附图对本发明进行更详细的描述，其中说明本发明的示例性实施例。在附图中，相同的标号表示相同或者相似的组件或者元素。图1为根据本发明实施例的嵌入电源系统110的太阳能光伏发电系统120的结构示意图。其中，电源系统110包括开关电源112和用电负载114。太阳能光伏发电系统120 包括太阳能板102、太阳能变换器122。举例来说，太阳能光伏发电系统120可以嵌入已经具备市电供电和后备蓄电池保障的通信站点的电源系统110，嵌入的太阳能光伏发电系统 120发电输出48V等级直流电压，与原有开关电源112输出48V等级直流电压并联工作。开关电源112可以将市电供给用电负载114。太阳能板102，用于接收太阳能。太阳能变换器122，与太阳能板102、用电负载114连接，与开关电源112并联。太阳能变换器122可以包括功率模块IM和监测/控制模块126。功率模块124，用于将接收到的太阳能板102的能量转换为电能提供给用电负载 114。监测/控制模块126，与功率模块IM连接，控制功率模块IM的输出电压高于开关电源112的输出电压。功率模块124输出电压可以在正常工作电压区间任意点，输出电压可以比开关电源112的输出电压高(如高出0. 5V)，使太阳能发电输出优先，确保任何时候太阳能发电产生的功率都能全部用上。太阳能光伏发电系统120与电源系统110可以同时共同为用电负载114供电，共同满足用电负载114的功率要求。由于太阳能的不断变化， 可以根据功率模块124的输出电压和用电负载114的用电要求，确定开关电源112的输出电压，通过对功率模块124的输出电压高于开关电源112的输出电压的控制，保证太阳能发电优先供给用电负载114，而不足部分由开关电源112补充。监测/控制模块126还可以控制功率模块124的额定功率大于太阳能板102的额定峰值功率，且太阳能板102的实际输出峰值功率小于用电负载114的总功率，从而使太阳能光伏发电系统120发出的功率全部得到充分利用。在一个实施例中，当电源系统110超出正常工作电压区间工作吋，监测/控制模块1 控制功率模块124停止输出电压。比如，当被嵌入的电源系统110的母排电压低于 45V (且大于一次下电设定电压)或高于55V的时候，监测/控制模块1 控制功率模块124 停止输出，直至母排电压从低压恢复至49V或从高压恢复至54. 5V正常的工作电压区间。这样，可以确保不会因为太阳能光伏发电系统120的嵌入而增加用电负载114(如通信负载) 的故障概率。在一个实施例中，监测/控制模块1 可以对太阳能光伏发电系统120的发电电量和发电时长进行监测和统计。比如，对太阳能发电电量、发电时长參数都分別逐日、逐月、 逐年进行监测、计量。根据统计数据，可以合理利用太阳能资源，灵活调整太阳能光伏发电系统120的配置，比如从电源系统110嵌入或拆除太阳能光伏发电系统120。在一个实施例中，太阳能光伏发电系统120还可以包括避雷器，分别连接于太阳能变换器122的输入侧和输出侧。比如，太阳能变换器122的输入侧及输出侧均可以安装 40KA等级避雷器，避免由于露天的太阳能系统引雷进入被嵌入的电源系统110之中，造成被嵌入的电源系统110故障率増加的概率。在一个实施例中，太阳能光伏发电系统120可以不承担后备保障供电、単独为用电负载114供电和单独为蓄电池充电等职能，以提高太阳能的使用率。太阳能光伏发电系统120也不需要额外增加蓄电池为负载储存电能，以备无太阳或太阳能不足时给负载供电使用。太阳能光伏发电系统120与被嵌入的原电源系统110可以分别由各自的控制模块独立控制工作，避免发生管理混乱的现象，引起増加故障概率。图2为根据本发明实施例的应用场景ー的结构示意图。应用场景ー是将内置型太阳能光伏发电系统嵌入到通信站点原有电源系统中的场景，包括开关电源202、输入输出电源开关204、通信主设备模块206、太阳能变换器208、进出线盘210、太阳能板212。其中， 太阳能变换器208内置于一体化设备箱。图3为根据本发明实施例的应用场景ニ的结构示意图。应用场景ニ是将外置型太阳能光伏发电系统嵌入到通信站点原有电源系统中的场景，包括开关电源302、输入输出电源开关304、通信主设备模块306、太阳能变换器308、进出线盘310、太阳能板312。其中， 太阳能变换器308作为独立的装置外置于一体化设备箱。可以根据当地太阳能资源情况、快速嵌入或拆除太阳能光伏发电系统。既可采用如图3的外置型嵌入式太阳能电源箱，也可采用如图2的内置型太阳能电源箱，可以灵活适应不同的应用场景。本发明的实施例可以应用于小功率通信站点，应用方便、效果好，比如移动基站、 光纤接入FTTx站点、射频光纤拉远站RRU、视频监控点等。图4为根据本发明实施例的通信用太阳能光伏发电系统的供电方法400的流程图。在步骤402中，将接收到的太阳能板的能量转换为电能提供给用电负载。在步骤404中，控制太阳能变换器的输出电压高于电源系统的开关电源的输出电压，使太阳能发电输出优先，确保任何时候太阳能发电产生的功率都能全部用上。在步骤406中，控制太阳能变换器的功率大于太阳能板的额定峰值功率，且太阳能板的实际输出峰值功率小于用电负载的总功率，从而使太阳能光伏发电系统发出的功率全部得到充分利用。在一个实施例中，当电源系统超出正常工作电压区间工作吋，可以控制太阳能变换器停止输出电压。也就是说，当电源系统输出母排电压超出正常工作电压范围外时，太阳能停止输出，确保不会因为太阳能发电系统的嵌入而增加故障概率，进而实现对通信负载和蓄电池的保护。在一个实施例中，对太阳能光伏发电系统的发电电量和发电时长进行监测和统计。根据统计数据，可以合理利用太阳能资源，灵活调整太阳能光伏发电系统的配置。根据本发明的一方面，基于有太阳能则充分利用太阳能、不够部分由市电动态补充的工作原理进行嵌入式太阳能光伏发电。相对于无市电、完全依赖太阳能发电的方式或市电与太阳能发电并存，但当太阳能发电功率小于负载功率时全部有市电供电、当太阳能发电功率大于负载功率时则全部有太阳能供电的方式，本发明实施例的太阳能光伏发电对太阳能的利用效率更高、投资成本更低。本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
权利要求
1.一种用于通信设备的嵌入电源系统的太阳能光伏发电系统，所述电源系统包括用电负载，和将市电供给所述用电负载的开关电源，其特征在于，包括太阳能板，用于接收太阳能；太阳能变换器，与所述太阳能板和所述用电负载连接，与所述开关电源并联，所述太阳能变换器包括功率模块，将接收到的所述太阳能板的能量转换为电能提供给所述用电负载； 监测/控制模块，与所述功率模块连接，控制所述功率模块的输出电压高于所述开关电源的输出电压，控制所述功率模块的功率大于所述太阳能板的额定峰值功率，且所述太阳能板的实际输出峰值功率小于所述用电负载的总功率。
2.根据权利要求1所述的太阳能光伏发电系统，其特征在于，当所述电源系统超出正常工作电压区间工作时，所述监测/控制模块控制所述功率模块停止输出电压。
3.根据权利要求1所述的太阳能光伏发电系统，其特征在于，还包括 避雷器，分别连接于所述太阳能变换器的输入侧和输出侧。
4.根据权利要求1所述的太阳能光伏发电系统，其特征在于，所述监测/控制模块对所述太阳能光伏发电系统的发电电量和发电时长进行监测和统计。
5.一种用于通信设备的嵌入电源系统的太阳能光伏发电系统的供电方法，其特征在于，包括将接收到的太阳能板的能量转换为电能提供给用电负载； 控制太阳能变换器的输出电压高于所述电源系统的开关电源的输出电压； 控制所述太阳能变换器的功率大于所述太阳能板的额定峰值功率，且所述太阳能板的实际输出峰值功率小于所述用电负载的总功率。
6.根据权利要求5所述的供电方法，其特征在于，还包括当所述电源系统超出正常工作电压区间工作时，控制所述太阳能变换器停止输出电压。
7.根据权利要求5所述的供电方法，其特征在于，还包括对所述太阳能光伏发电系统的发电电量和发电时长进行监测和统计。
全文摘要
本发明提供一种通信用太阳能光伏发电系统和供电方法，涉及太阳能光伏发电技术。其中，一种嵌入电源系统的太阳能光伏发电系统，电源系统包括用电负载，和将市电供给用电负载的开关电源，包括太阳能板，用于接收太阳能；太阳能变换器，与太阳能板和用电负载连接，与开关电源并联，太阳能变换器包括功率模块，将接收到的太阳能板的能量转换为电能提供给用电负载；监测/控制模块，与功率模块连接，控制功率模块的输出电压高于开关电源的输出电压，控制功率模块的功率大于太阳能板的额定峰值功率，且太阳能板的实际输出峰值功率小于用电负载的总功率。本发明实施例的太阳能光伏发电能够提高对太阳能的利用效率，降低投资成本。
文档编号H02J9/04GK102545299SQ20111007773
公开日2012年7月4日 申请日期2011年3月30日 优先权日2010年12月8日
发明者侯福平, 刘宝贵, 崔志明, 赖世能, 陈兵 申请人:中国电信股份有限公司