一种光储发电系统的制作方法

本实用新型涉及能源技术领域，特别是涉及一种光储发电系统。

背景技术：

光储发电逐年增长，已经成为新能源中不可或缺的绿色能源。随着光储发电系统的轻量化，小型化，尤其是薄膜太阳能技术的成熟，便携式、可移动的光储发电系统已经成为快速发展的新兴产业。由于光储发电具有随环境温度和光照变化而变化的发电特性，在实际应用中，为了实现持续可靠地发电，现有的光储发电系统往往集成了太阳能组件和储能装置这两个发电设备。

发明人在实施本实用新型的过程中发现，为了实现太阳能最大效率点跟踪和满足负载的要求，现有的光储发电系统中，太阳能组件和储能装置这两个发电设备中，至少有一个需要依次通过两个功率转换装置进行两次功率转换，才能给负载供电，这样，不仅使得光储发电系统的能量转换效率较低，电量损耗较大；还有可能导致光储发电系统存在发热的现象，影响使用寿命。而且，现有的光储发电系统中，往往在一个功率转换装置的输出端串联连接负载，当该功率转换装置出现失效或者损害时，将会导致整个光储发电系统无法给负载供电，也就是说，现有的光储发电系统的可靠性和冗余度较差。

技术实现要素：

鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种光储发电系统。

为了解决上述问题，本实用新型公开了一种光储发电系统，包括：太阳能组件、储能装置、第一功率转换器以及第二功率转换器；其中

所述储能装置分别与所述第一功率转换器、所述第二功率转换器的输入端连接；

所述太阳能组件与所述第一功率转换器的输出端连接；

所述第一功率转换器的输出端负极与所述第二功率转换器的输出端正极连接；

所述第一功率转换器的输出端正极用于与负载的正极连接，所述第二功率转换器的负极用于与所述负载的负极连接。

优选地，所述第一功率转换器和所述第二功率转换器中，至少一个功率转换器为隔离型功率转换器。

优选地，所述太阳能组件的输出端正极、输出端负极分别与所述第一功率转换器的输出端正极、输出端负极连接。

优选地，所述储能装置的输出端正极、输出端负极分别与所述第一功率转换器的输入端正极、输入端负极连接。

优选地，所述储能装置的输出端正极、输出端负极分别与所述第二功率转换器的输入端正极、输入端负极连接。

优选地，所述储能装置为单个的储能电池，或者，由多个储能电池串/并联组成的储能电池组。

优选地，所述第一功率转换器包括：第一控制器以及与所述第一控制器连接的第一电压检测电路、第二电压检测电路、第一电压转换电路；其中

所述第一电压检测电路与所述第一功率转换器的输入端连接；

所述第二电压检测电路与所述第一功率转换器的输出端连接。

优选地，所述第二功率转换器包括：第二控制器以及与所述第二控制器连接的第三电压检测电路、第四电压检测电路、第二电压转换电路；其中

所述第三电压检测电路与所述第二功率转换器的输入端连接；

所述第四电压检测电路与所述第二功率转换器的输出端连接。

优选地，所述太阳能组件组件为柔性太阳能组件。

本实用新型包括以下优点：

首先，本实用新型实施例的光储发电系统中，由于所述第一功率转换器的输入端、输出端分别与所述储能装置、所述太阳能组件连接，在实际应用中，所述第一功率转换器可以使得所述太阳能组件以最大的输出功率对所述储能装置进行充电，以实现所述光储发电系统的最大效率点跟踪，也就是说，所述太阳能组件仅需进行一次功率转换即可完成最大效率点跟踪，能量转换率高，电量损耗较低。

而且，本实用新型实施例的光储发电系统中，由于所述第一功率转换器的输出端负极与所述第二功率转换器的输出端正极连接，所述第一功率转换器的输出端正极可以用于与负载的正极连接，所述第二功率转换器的负极可以用于与所述负载的负极连接。在实际应用中，所述第一功率转换器和所述第二功率转换器可以协同工作，给负载供电。也就是说，所述储能装置和所述太阳能组件仅需进行一次功率转换即可给负载供电，能量转换效率高，电量损耗较低。

此外，所述太阳能组件与所述第一功率转换器的输出端连接，且所述第一功率转换器的输出端负极与所述第二功率转换器的输出端正极连接，在实际应用中，在所述第一功率转换器和/或第二功率转换器出现故障时，所述光储发电系统依然可以给负载供电。本实用新型实施例所述的光储发电系统可靠性和冗余度较高。

附图说明

图1是本实用新型的一种光储发电系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供了一种光储发电系统，具体可以包括：太阳能组件、储能装置、第一功率转换器以及第二功率转换器；其中，所述储能装置分别与所述第一功率转换装置、所述第二功率转换器的输入端连接；所述太阳能组件与所述第一功率转换器的输出端连接；所述第一功率转换器的输出端负极与所述第二功率转换器的输出端正极连接；所述第一功率转换器的输出端正极用于与负载的正极连接，所述第二功率转换器的负极用于与所述负载的负极连接。

本实用新型实施例的光储发电系统中，由于所述第一功率转换器的输入端、输出端分别与所述储能装置、所述太阳能组件连接，在实际应用中，所述第一功率转换器可以使得所述太阳能组件以最大的输出功率对所述储能装置进行充电，以实现所述光储发电系统的最大效率点跟踪，也就是说，所述太阳能组件仅需进行一次功率转换即可完成最大效率点跟踪，能量转换率高，电量损耗较低。

而且，由于所述第一功率转换器的输出端负极与所述第二功率转换器的输出端正极连接，所述第一功率转换装置的输出端正极可以用于与负载的正极连接，所述第二功率转换器的负极可以用于与所述负载的负极连接。在实际应用中，所述第二功率转换器和所述第二转换装置可以协同作用，给负载供电。也就是说，所述储能装置和所述太阳能组件仅需进行一次功率转换即可给负载供电，能量转换效率高，电量损耗较低。

此外，所述太阳能组件与所述第一功率转换器的输出端连接，且所述第一功率转换器的输出端负极与所述第二功率转换器的输出端正极连接，在实际应用中，在所述第一功率转换器和/或第二功率转换装置出现故障时，所述光储发电系统依然可以给负载供电。本实用新型实施例所述的光储发电系统可靠性和冗余度较高。

本实用新型实施例所述的光储发电系统可以是可移动、便携式的光储发电系统，也可以是大型的光储发电装置、固定的光储发电站等其他类型的光储发电系统。本实用新型实施例主要以可移动、便携式的光储发电系统为例进行说明，其他类型的光储发电系统参照执行即可。在实际应用中，所述光储发电系统可以用于给手机、平板电脑、笔记本电脑或者充电宝等负载设备充电。

参照图1，示出了本实用新型的一种光储发电系统的结构示意图，具体可以包括：太阳能组件10、储能装置11、第一功率转换器12以及第二功率转换器13；其中，储能装置11分别与第一功率转换器12、第二功率转换器13的输入端连接；太阳能组件10与第一功率转换器12的输出端连接；第一功率转换器12的输出端负极与第二功率转换器13的输出端正极连接；第一功率转换器12的输出端正极用于与负载的正极连接，第二功率转换器13的负极用于与所述负载的负极连接。本实用新型实施例所述的光储发电系统中，太阳能组件10仅需进行一次功率转换即可完成最大效率点跟踪，能量转换率高，电量损耗较低；而且，储能装置11和太阳能组件10仅需进行一次功率转换即可给负载供电，能量转换效率高，电量损耗较低；此外，在第一功率转换器12和/或第二功率转换器13出现故障时，所述光储发电系统依然可以给负载供电，本实用新型实施例所述的光储发电系统可靠性和冗余度较高。

本实用新型实施例中，由于第一功率转换器12的输出端负极与第二功率转换器13的输出端正极连接，第一功率转换器12和第二功率转换器13可以协同作用，给负载供电。可选地，为了避免第一功率转换器12和第二功率转换器13相互影响，可选地，第一功率转换器12和第二功率转换器13中，至少一个功率转换器为隔离型功率转换器。

在实际应用中，隔离型功率转换器可以将输入的电流信号或者电压信号隔离转变成输出的电流信号或者电压信号，而且，电源、输入的电流信号或者电压信号、输出的电流信号或者电压信号这三者之间可以相互隔离，因此，在本实用新型实施例中，若第一功率转换器12和第二功率转换器13中，至少一个功率转换器为隔离型功率转换器，则第一功率转换器12和第二功率转换器13的输出端可以相互隔离，进而，在第一功率转换器12和第二功率转换器13的输出端可以相互隔离的情况协同作用，给负载供电。

可以理解的是，在实际应用中，本领域技术人员可以根据实际情况设定第一功率转换器12和第二功率转换器13的类型，本实用新型实施例对于第一功率转换器12和第二功率转换器13的具体类型不做限定。

例如，将所述第一功率转换器12或第二功率转换器13设定为隔离型功率转换器，相应地，将第二功率转换器13或第一功率转换器12设定为个非隔离型功率转换器即可。

又如，将第一功率转换器12和第二功率转换器13都设定为隔离型功率转换器。

本实用新型实施例中，太阳能组件10的输出端正极、输出端负极分别可以与第一功率转换器12的输出端正极、输出端负极连接。储能装置11的输出端正极、输出端负极可以分别与第一功率转换器12的输入端正极、输入端负极连接。储能装置11的输出端正极、输出端负极分别可以与第二功率转换器13的输入端正极、输入端负极连接。由于储能装置11可以通过第一功率转换器12或者第二功率转换器13给负载供电，也就是说，储能装置12仅需进行一次功率转换即可给负载供电，能量转换效率高，电量损耗较低。

本实用新型实施例的光储发电系统中，由于第一功率转换器12的输入端、输出端分别与储能装置11、太阳能组件10连接，在实际应用中，第一功率转换器12可以使得太阳能组件10以最大的输出功率对储能装置11进行充电，以实现所述光储发电系统的最大效率点跟踪，也就是说，太阳能组件11仅需进行一次功率转换即可完成最大效率点跟踪，能量转换率高，电量损耗较低。

具体地，第一功率转换器12可以包括：第一控制器以及与所述第一控制器连接的第一电压检测电路、第二电压检测电路、第一电压转换电路；其中，所述第一电压检测电路与第一功率转换器12的输入端连接，可以用于检测第一功率转换器12输入端的电压；所述第二电压检测电路与第一功率转换器12的输出端连接，可以用于检测第一功率转换器12输出端的电压；所述第一电压转换电路可以用于输出第一功率转换器的输出电压。

具体地，第二功率转换器13可以包括：第二控制器以及与所述第二控制器连接的第三电压检测电路、第四电压检测电路、第二电压转换电路；其中，所述第三电压检测电路与第二功率转换器13的输入端连接，可以用于检测第二功率转换器13输入端的电压；所述第四电压检测电路与第二功率转换器13的输出端连接，可以用于检测第二功率转换器13输出端的电压；所述第二电压转换电路可以用于输出第二功率转换器的输出电压。

可选地，储能装置11可以为单个的储能电池，或者，由多个储能电池串/并联组成的储能电池组。在实际应用中，当储能装置11为单个的电池组时，储能装置11的结构可以较为简单，重量更轻，进而，可以使得所述光储发电系统便于携带。当储能装置11为由多个储能电池串/并联组成的储能电池组时，储能装置11可以储存较多的电量，这样，就可以进一步提高所述光储发电系统的供电连续性。

在本实用新型的一种可选实施例中，太阳能组件10可以为柔性光储发电组件，具体地，所述柔性光储发电组件可以包括柔性薄膜太阳能电池片，其中，所述柔性薄膜太阳能电池片可以采用铜铟镓硒太阳能电池制成。由于柔性光储发电组件具有质量轻、可弯曲折叠的优点，在实际应用中，当所述光储发电系统的太阳能组件10为柔性光储发电组件时，不仅可以使得所述发光发电系统的质量较轻，便于携带，甚至，还可以将太阳能组件10进行丰富造型设计，以增加所述光储发电系统的整体美观性。

在实际应用中，本实用新型所述的光储发电系统可以通过简单的结构实现最大效率点跟踪和满足负载的要求，以下分别提供所述光储发电系统在三种工作模式下实现最大效率点跟踪和满足负载的具体示例。

第一种工作模式：太阳能组件10的发电功率Ppv大于负载功率Pload。

在第一种工作模式下，第一电压转换器12中与输入端连接的第一电压检测电路可以检测储能装置11的储能装置电压，并根据所述储能装置电压确定太阳能组件10的最大功率点电压Vmpp，所述第一转换电路可以使得第一功率转换器12的输出电压为Vmpp，使得太阳能组件10以最大的输出功率对储能装置11进行充电，以实现所述光储发电系统的最大效率点跟踪。

同时，由于第一功率转换器12的输出端负极与第二功率转换器13的输出端正极连接，因此，第二功率转换器13中与输出端连接的第四电压检测电路可以检测到第一功率转换器12的输出电压为Vmpp，所述第二转换电路可以使得第二功率转换器13的输出电压为：系统总输出电压Vo-Vmpp，以使得所述光储发电系统的总输出电压Vo满足负载要求。在第一种工作模式下，太阳能组件11产生的额外能量(Ppv-Pload)可以通过第一功率转换器11储存在储能装置11内。

第二种工作模式：太阳能组件10的发电功率Ppv等于负载功率Pload。

在第二种工作模式下，第一电压转换器12中与输入端连接的第一电压检测电路可以检测储能装置11的储能装置电压，并根据所述储能装置电压确定太阳能组件10的最大功率点电压Vmpp，所述第一转换电路可以使得第一功率转换器12的输出电压为Vmpp，使得太阳能组件10以最大的输出功率对储能装置11进行充电，以实现所述光储发电系统的最大效率点跟踪。

同时，由于第一功率转换器12的输出端负极与第二功率转换器13的输出端正极连接，因此，第二功率转换器13中与输出端连接的第四电压检测电路可以检测到第一功率转换器12的输出电压为Vmpp，所述第二转换电路可以使得第二功率转换器13的输出电压为Vo-Vmpp，以使得所述光储发电系统的总输出电压Vo满足负载要求。

第三种工作模式：太阳能组件10的发电功率Ppv小于负载功率Pload。

在第三种工作模式下，第一电压转换器12中与输入端连接的第一电压检测电路可以检测储能装置11的储能装置电压，并根据所述储能装置电压确定太阳能组件10的最大功率点电压Vmpp，所述第一转换电路可以使得第一功率转换器12的输出电压为Vmpp，使得太阳能组件10以最大的输出功率对储能装置11进行充电，以实现所述光储发电系统的最大效率点跟踪。

同时，由于第一功率转换器12的输出端负极与第二功率转换器13的输出端正极连接，因此，第二功率转换器13中与输出端连接的第四电压检测电路可以检测到第一功率转换器12的输出电压为Vmpp，所述第二转换电路可以使得第二功率转换器13的输出电压为Vo-Vmpp，以使得所述光储发电系统的总输出电压Vo满足负载要求。在第三种工作模式下，太阳能组件发电功率不能满足负载功率的部分(Pload-Ppv)由储能装置11通过第二功率转换器11提供。

由上述三种工作模式下所述光储发电系统实现最大效率点跟踪和满足负载的具体示例可知，本实用新型实施例所述的光储发电系统中，太阳能组件10仅需进行一次功率转换即可完成最大效率点跟踪，能量转换率高，电量损耗较低；而且，储能装置11和太阳能组件10仅需进行一次功率转换即可给负载供电，能量转换效率高，电量损耗较低。

本实用新型实施例中，在第一功率转换器12和/或第二功率转换器13出现故障时，所述光储发电系统依然可以给负载供电。以下提供三种故障模式下所述光储发电系统的工作示例。

第一种故障模式：第一功率转换器12发生故障，第二功率转换器13正常。

在第一种故障模式之下，储能装置11可以通过第二功率转换器13给负载供电。

第二种故障模式：第二功率转换器13发生故障，第一功率转换器12正常。

在第二种故障模式之下，在没有光照的情况下，储能装置11可以通过第一功率转换器12给负载供电；在有光照的情况下，第一功率转换器12的输出电压可以为Vmpp，使得太阳能组件10以最大的输出功率对储能装置11进行充电，以实现所述光储发电系统的最大效率点跟踪，同时，由于第一转换器12的输出电压为Vmpp，所述光储发电系统可以以总输出电压Vmpp给负载供电。

第三种故障模式：第一功率转换器12和第二功率转换器都发生故障。

在第三种故障模式下，由于第一功率转换器12和第二功率转换器13都发生故障短路，太阳能组件10可以直接与负载相连接，为负载提供紧急供电。

由上述三种故障模式下所述光储发电系统的工作示例可知，本实用新型实施例所述的光储发电系统中，在第一功率转换器12和/或第二功率转换器13出现故障时，所述光储发电系统依然可以给负载供电，本实用新型实施例所述的光储发电系统可靠性和冗余度较高。

综上，本实用新型实施例所述的光储发电系统至少具有以下优点：

首先，本实用新型实施例的光储发电系统中，由于所述第一功率转换器的输入端、输出端分别与所述储能装置、所述太阳能组件连接，在实际应用中，所述第一功率转换器可以使得所述太阳能组件以最大的输出功率对所述储能装置进行充电，以实现所述光储发电系统的最大效率点跟踪，也就是说，所述太阳能组件仅需进行一次功率转换即可完成最大效率点跟踪，能量转换率高，电量损耗较低。

而且，本实用新型实施例的光储发电系统中，由于所述第一功率转换器的输出端负极与所述第二功率转换器的输出端正极连接，所述第一功率转换器的输出端正极可以用于与负载的正极连接，所述第二功率转换器的负极可以用于与所述负载的负极连接。在实际应用中，所述第以功率转换器和所述第二功率转换器可以协同工作，给负载供电。也就是说，所述储能装置和所述太阳能组件仅需进行一次功率转换即可给负载供电，能量转换效率高，电量损耗较低。

此外，所述太阳能组件与所述第一功率转换器的输出端连接，且所述第一功率转换器的输出端负极与所述第二功率转换器的输出端正极连接，在实际应用中，在所述第一功率转换器和/或第二功率转换器出现故障时，所述光储发电系统依然可以给负载供电。本实用新型实施例所述的光储发电系统可靠性和冗余度较高。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本实用新型所提供的一种光储发电系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。