一种太阳能离网小型系统的制作方法

本发明涉及一种太阳能离网小型系统，属于太阳能技术领域。

背景技术：

由于世界范围内的能源紧张和对环境保护的重视，一些新能源和可再生能源被不断地开发，在整个能源构成中的比例也将越来越大，而太阳能被认为是二十一世纪的最重要的能源，以太阳能为资源基础的生产将是一种可持续发展模式。目前全球光电能产业年均增长率高达30%，据预测，2050年世界人口将增至89亿，届时的能源需求将是目前的3倍，而可再生能源要占到50%，确切地说，2050年可再生能源供应量将是现在全球能耗的2倍。中国能源界的权威人士预测，到2050年，中国能源消费中煤只能提供总能耗30-50%,其余50-70%将靠石油、天然气、水电、核电、生物质能源和其它可再生能源。由于中国自己的油气资源、核电和水力资源都十分有限，直接地大量燃烧生物质能也将逐渐淘汰。因此如何评价中国自己的可再生能源与利用国外资源，对中国的能源发展战略有举足轻重的关系。

从现代科技的发展来看太阳能开发利用技术的进步可能决定着人类未来的生活方式。随着一次性能源面临枯竭和社会发展对能源需求的增加加剧了全球能源紧张。人类社会的可持续发展急需取之不尽的新能源。另外环境恶化的压力和减排二氧化碳的需要促进了可再生能源的利用。利用太阳光的照射将光变成电的光伏技术是最直接和最有效的途径和方法，在今后几十年至一百年传统的火力发电煤、油、天燃气将越来越少，核能将停止使用水力发电不再增加，而太阳能发电必将成为未来供能的主流。

在能源短缺、环境保护问题日益严重的我国，低成本高效率地利用太阳能就显得尤为重要。特别是在1992年联合国召开的发展大会上，我国政府签署了环境与发展的《里约宣言》，之后率先制度了中国《21世纪议程》，把可持续发展作为国家的基本发展战略，2002年8月在南非召开的世界首脑峰会上，可再生能源成为主要议题之一。因此，走可持续发展道路已经成为各国共同的长期发展战略，发展新能源和可再生资源已成为一项紧迫的战略性任务。

一百年来，全球能源消耗基本趋于稳定态势，平均每年呈3%指数增加。尽管许多工业化国家能源基本趋于稳定，但大多数发展中国家工业化进程加快（例如中国），能耗不断增加，因此预计全球未来能源消耗态势仍将以3%的速度增长。能耗平均呈指数增长趋势所带来的后果是十分严重的：一方面伴随着石化燃料的增加，大气中二氧化碳的含量相应增加，地球不断变暖，生态环境恶化，自然灾害及其造成的损失逐年增加，另一方面将愈来愈快地消耗掉常规石化能源储量。有资料表明，世界石化燃料耗尽时间从现在开始使用几十年的时间。能源的潜在危机和生态环境的恶化迫使世界各国积极开发可再生资源。在今后的20-30年里，全球的能源结构必然发生根本性的变化。专家预测，在下世纪50年代，新能源与可再生能源在整个能源机构中会占到50%。因此开发利用包括太阳能在内的可再生能源、实现能源工业的可持续发展更加具有迫切性、更具有重大战略意义。

太阳能光伏产业在太阳能热发电、风力发电、海洋发电、生物质能发电等许多可再生能源具有重要的地位，光伏能源被认为是二十一世纪最重要的新能源。这是因为光伏发电有无可比拟的优点:充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、初步的实用性、资源的充足性及潜在的经济性等，应用及其广泛。世界光伏组件产量上世纪末最好10年的平均增长率为20%，在各国政府的推动下，目前全球光伏产业年均增长率已高达30%，多年来光伏产业一直是世界增长速度最高和最稳定的领域之一，也成为全球发展最快的新兴行业之一。按各国的可再生资源发展计划推算，2010年以前，光伏行业将持续30%以上的高速增长，2010-2040年，光伏行业的复合增长率将高达25%，可预见的高速增长将持续40年以上。光伏产业的发展前景已经被愈来愈多的国家政府所认识，特别是1997年以来许多发达国家和地区纷纷制定光伏发展规划，如到2010年，美国计划累计安装4.6GW（含百万屋顶计划）；欧盟计划累计安装6.7GW（可再生能源白皮书），其中3.7GW安装在欧洲内部，3GW出口；日本计划累计安装5GW（NEDO日本新阳光计划），预计其他发展中国家1.8GW（估计约10%），预计世界总累计安装18GW。我国光伏产业近几年发展也及其迅速，已成为我国新兴朝阳产业。

综上所述，因此需要一款太阳能离网小型系统来实现节省能源。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种太阳能离网小型系统。

本发明的一种太阳能离网小型系统，它包含太阳能电池组件、充电输入主板、主控制卡主板、追日控制系统调节板、蓄电池、电量/稳定显示板、两个USB输出接口、四个DC输出接口；太阳能电池组件为柔性超薄铜铟镓硒（CIGS）太阳能电池组件；追日控制系统调节板为追日控探及光电能量转化控制系统相结合，其采集利用了有限的日照时间，使发电量最大化；太阳能电池组件与充电输入主板连接，充电输入主板与主控制卡主板连接，主控制卡主板分别与蓄电池、追日控制系统调节板连接，追日控制系统调节板与太阳能电池组件连接，主控制卡主板通过输出系统分别与蓄电池、电量/稳定显示板、两个USB输出接口、四个DC输出接口连接；主控制卡主板结合自动追日跟踪控制系统，采集实时的最佳日照受光角度，并通过传输线传输回主控制卡，再经过太阳能电池光电能量转换管理系统给太阳能电池组件的安装支架发出指令，实时调整组件受光面的倾斜角度，使光照转换率达到最佳；同时，运用太阳能电池能量状态监控系统，对蓄电池的充电状态及剩余电量以及系统内部工作温度实时采集数量，并通过显示屏显示监控数据。

作为优选，所述的太阳能电池组件、充电输入主板、主控制卡主板、追日控制系统调节板组成了太阳能输入控制电路，太阳能输入控制电路将太阳能电池板光电转换得来的18V直流电储存到12V20AH蓄电池中，并运用自主研发的太阳能电池板能量储存控制系统控制冲电状态及防止防反冲。

作为优选，所述的输出系统设置有四个DC负载输出接口，同时供四组12V直流负载共同使用，光感探头采集数据达到设定值后，系统自动识别光感探头采集的实时数据并做出相应判断及指令，控制负载启动或关闭；设定温度系数，当温感探头采集的环境温度达到设定值后，系统自动识别并给出指令，驱动负载启动或关闭。

作为优选，所述的追日控制系统调节板是在地平坐标系下的太阳跟踪，采用了程序跟踪和传感器跟踪相结合的控制方式，即采用程序控制，利用光学传感器对太阳能板做自动定位和误差校正，而通过单片机控制步进电机来完成追日。

作为优选，所述的追日控制系统调节板进行追日的方法为：89C51单片机利用时钟提供的日期和时间，计算出太阳能板的预期位置，与编码器提供的当前位置比较，输出控制信号；驱动装置根据单片机提供的信号控制俯仰角电机和方位角电机使太阳能板运行至太阳垂直照射点，进行跟踪；传感器在太阳能板位置出现误差时进行校正。

本发明的有益效果为：能有效的进行集能，可设定温度启动及光线强度命令后，风扇及灯泡可依设定置自动启动工作，免去人工开关，更显人性化设定。

附图说明：

为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中系统主控制板电路原理图；

图 3为本发明中蓄电输出主板电路原理图；

图 4为本发明中自动追日跟踪控制系统原理图；

图 5为本发明中自动追日跟踪控制系统控制算法流程图。

具体实施方式：

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

如图1所示，本具体实施方式采用以下技术方案：它包含太阳能电池组件、充电输入主板、主控制卡主板、追日控制系统调节板、蓄电池、电量/稳定显示板、两个USB输出接口、四个DC输出接口；太阳能电池组件为柔性超薄铜铟镓硒太阳能电池组件；追日控制系统调节板为追日控探及光电能量转化控制系统相结合，其采集利用了有限的日照时间，使发电量最大化；太阳能电池组件与充电输入主板连接，充电输入主板与主控制卡主板连接，主控制卡主板分别与蓄电池、追日控制系统调节板连接，追日控制系统调节板与太阳能电池组件连接，主控制卡主板通过输出系统分别与蓄电池、电量/稳定显示板、两个USB输出接口、四个DC输出接口连接。

如图1所示；本具体实施方式系统配置一片50W太阳能电池组件、系统控制电路、负载等，通过太阳能发电原理发电并储存到便携式小型控制/储电系统装置。考虑到野外便携实用，太阳能电池组件采用柔性超薄铜铟镓硒（CIGS）太阳能组件。所述的太阳能电池组件、充电输入主板、主控制卡主板、追日控制系统调节板组成了太阳能输入控制电路A，太阳能输入控制电路A将太阳能电池板光电转换得来的18V直流电储存到12V20AH蓄电池中，并运用自主研发的太阳能电池板能量储存控制系统控制冲电状态及防止防反冲。

如图2所示；系统主控制电路设计有2个USB电源接口，一个总电源开关及一个输出负载开关。控制电路结合自动追日跟踪控制系统，采集实时的最佳日照受光角度，并通过传输线传输回主控制卡，再经过太阳能电池光电能量转换管理系统给太阳能电池组件的安装支架发出指令，实时调整组件受光面的倾斜角度，使光照转换率达到最佳。 同时，运用自主研发的太阳能电池能量状态监控系统，对蓄电池的充电状态及剩余电量以及系统内部工作温度实时采集数量，并通过显示屏显示监控数据。

如图3所示；蓄电输出电路设计有4个DC负载输出接口，可同时供4组12V直流负载共同使用，结合相应的软件系统，可灵活设计光强系数，光感探头采集数据达到设定值后，系统自动识别光感探头采集的实时数据并做出相应判断及指令，控制负载启动或关闭（照明负载）；还可灵活设计温度系数，当温感探头采集的环境温度达到设定值后，系统自动识别并给出指令，驱动负载启动或关闭（风扇及降温装置）。

如图4所示；自动追日跟踪控制系统是在地平坐标系下的太阳跟踪，采用了程序跟踪和传感器跟踪相结合的控制方式，即采用程序控制，利用光学传感器对太阳能板做自动定位和误差校正，而通过单片机控制步进电机来实现。

如图5所示；系统的核心部件是传感器和89C51单片机。单片机利用时钟提供的日期和时间，计算出太阳能板的预期位置，与编码器提供的当前位置比较，输出控制信号。驱动装置根据单片机提供的信号控制俯仰角电机和方位角电机使太阳能板运行至太阳垂直照射点，进行跟踪。传感器在太阳能板位置出现误差时进行校正。环境温度控制及光线光感控制系统设计，可设定温度启动及光线强度命令后，风扇及灯泡可依设定置自动启动工作，免去人工开关，更显人性化设定。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。