CN102035438A - 一种蓄能太阳能电池组件及其智能存储控制方法 - Google Patents

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姜猛
韩卫华
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Abstract

本发明涉及一种蓄能太阳能电池组件及其智能存储控制方法,包括太阳能电池组件,太阳能电池组件的输出端安装智能存储控制器,智能存储控制器与蓄电装置连接,太阳能电池组件通过智能存储控制器向外输出电能,蓄电装置和太阳能电池组件受智能存储控制器控制,分别单独或者同时向外输出稳定的电能,智能存储控制器根据安装地点的辐照资源情况设置充电、放电与电力输出比例。本发明将发电、蓄电装置与电力智能输出控制电路集成于一体,实现单一集成部件具有发电、蓄能功能,可调节对应组件的输出电性能特性,向直流负载或电网提供固定不变的电量,同时,也可以对组件输出功率进行灵活控制,使组件单元更加智能化,电力输出更加稳定可靠。

Description

一种蓄能太阳能电池组件及其智能存储控制方法
技术领域
本发明涉及一种蓄能太阳能电池组件及其智能存储控制方法。
背景技术
太阳能光伏供电系统的基本工作原理就是在太阳光的照射下,将太阳能电池组件产生的电能存储在蓄电池中(即充电),或者在满足负载需求的情况下直接给负载供电;如果日照不足或者在夜间则由蓄电池向直流负载供电,或通过逆变器向交流负载供电,(即放电);同时经过逆变器之后的交流电也可直接输送给当地电网。
由于目前光伏发电与整个电网容量比,比例非常小,光伏发电对电网冲击较小,甚至还能有部分调峰效果(白天通常为用电高峰)。当光伏大规模发展,在部分地区,可能成为电网电力主要来源。这时如何平衡光伏发电白天与晚上巨大差异将成为非常棘手的问题。同时,当太阳能电池组件直接向直流负载供电时,也要考虑供电的平稳性等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种蓄能太阳能电池组件,减少太阳能电池组件对直流负载和电网的影响,减少电流、电压、功率等的波动,提高电能质量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种蓄能太阳能电池组件,包括太阳能电池组件,太阳能电池组件的输出端安装智能存储控制器,智能存储控制器与蓄电装置连接,太阳能电池组件通过智能存储控制器向外输出电能,蓄电装置和太阳能电池组件受智能存储控制器控制,分别单独或者同时向外输出稳定的电能,智能存储控制器根据安装地点的辐照资源情况设置充电、放电与电力输出比例。
智能存储控制器和蓄电装置附加在太阳能电池组件上。
智能存储控制器和蓄电装置附加在太阳能电池组件的背部。
智能存储控制器和蓄电装置为薄膜控制电路层和蓄能薄膜层,薄膜控制电路层和蓄能薄膜层与太阳能电池组件一体化。
薄膜控制电路层和蓄能薄膜层层位于太阳能电池下,在太阳能电池上为保护层,保护层、太阳能电池、薄膜控制电路层和蓄能薄膜层一体化。
当太阳能电池组件的输出电能大于设定值时,智能存储控制器将多余的电能储存在蓄电装置中,当太阳能电池组件输出的电能小于设定值,智能存储控制器控制蓄能装置同时向外输出电能,维持电能输出平稳。
当太阳能电池组件输出的电能小于设定值且输出的电能下降设定大于设定速度时,智能存储控制器才控制蓄能装置同时向外输出电能,维持电能输出平稳。
当辐照强度大于设定值时,智能存储控制器除正常向外输出电能的同时,将多余的电能向蓄电装置充电,当辐照强度小于设定值且下降速度大于设定速度时,智能存储控制器控制太阳能电池组件和蓄电装置同时向外输出电能,维持电能输出平稳。
当辐照强度小于设定值且下降速度大于设定速度时,智能存储控制器控制太阳能电池组件和蓄电装置同时向外输出电能,维持电能输出平稳。
辐照强度下降速度的设定速度为10W/m2/s~100W/m2/s之间的任意值。
本发明的有益效果是:本发明将发电、蓄电装置与电力智能输出控制电路集成于一体,实现单一集成部件具有发电、蓄能功能,可调节对应组件的输出电性能特性,向直流负载或电网提供固定不变的电量,同时,也可以对组件输出功率进行灵活控制,使组件单元更加智能化,电力输出更加稳定可靠。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明;
图1是蓄能太阳能电池组件的一种结构原理图;
图2是蓄能太阳能电池组件的另一种结构原理图
图3是智能存储控制器的结构原理图;
图4是智能存储控制器的工作原理图;
图中:1.太阳能电池组件,2.智能存储控制器,3.蓄电装置,4.保护层,5.太阳能电池,6.薄膜控制电路层,7.蓄能薄膜层,
具体实施方式
一种蓄能太阳能电池组件将发电、蓄电装置与电力智能输出控制电路集成于一体,在太阳能电池组件1的输出端安装智能存储控制器2,将蓄电装置3与智能存储控制器2集成于一体,控制电能的存储与输出。该太阳能电池组件可以根据安装地点的辐照资源情况设置充电、放电与电力输出比例。该蓄能太阳能电池组件实现形式可以分为,蓄能装置3与太阳能电池组件1一体化与分体依附式。分体依附式如图1,蓄电装置3与智能存储控制器2附加在太阳能电池组件1背面或其它部位的设计方式;一体化如图2所示,在太阳能电池5中增加薄膜控制电路层6与蓄能薄膜层7,使太阳能电池与蓄电一体化。
该发电蓄电组件中,太阳能电池5的选择可以是晶体硅太阳能电池、三五族太阳能电池以及各类薄膜太阳能电池,蓄电装置3可采用锂电池、镍氢电池、燃料电池与超级电容等蓄电池或蓄电器件组。蓄电池与太阳能电池组件的配置比例可以根据应用领域需要进行调节,例如:200Wp太阳能电池组件与200Wh蓄电池结合,用于屋顶光伏电站安装,安装地点每天辐照强度大于800W/m2宜小于1小时。
智能存储控制器的智能存储控制方法,当辐照强度大于设定值时,智能存储控制器2除正常向外输出电能的同时,将多余的电能向蓄电装置3充电,当辐照强度小于设定值且下降速度大于设定速度时,智能存储控制器2控制太阳能电池组件和蓄电装置3同时向外输出电能,补足缺失的电能,维持电能输出平稳。
通常定义组件的功率是在标准测试状况(辐照1000W/m2,温度25摄氏度,光谱AM1.5),例如,一个1000Wp(组件峰值功率)的光伏系统安装地点每年辐照强度大于800W/m2小于50小时,且每天不超过1小时,智能存储控制器2可以设置组件功率大于800Wp(此时辐照强度大于800W/m2)时,超出部分不向外(逆变器等)供电,用于对蓄电池充电;当辐照(突然多云)急剧下降,辐照度小于800W/m2且速度大于10W/m2/s(或20W/m2/s或50W/m2/s或100W/m2/s,该值可设定),智能存储控制器2设置蓄电装置3同时向外供电,整个太阳能电池组件的输出功率保持稳定。通过以上设置该光伏系统可以减少200Wp的逆变器等配电设备,节约配电设备成本20%,同时保持了电力输出的稳定可靠性,减少了辐照强度的波动对电网的冲击。
环境的辐照强度和组件的输出电能成正比,所以智能存储控制器2的智能存储控制方法也可以是:当太阳能电池组件的输出电能大于设定值时,智能存储控制器2将多余的电能储存在蓄电装置3中,当太阳能电池组件输出的电能小于设定值且输出的电能下降设定大于设定速度时,智能存储控制器2控制蓄能装置同时向外输出电能,补足缺失的电能,维持电能输出平稳。
如图3所示,智能存储控制器2包括主控单元和PWM充放电控制单元,主控单元与太阳能电池组件的输出端、PWM充放电控制单元连接,PWM充放电控制单元与蓄电装置3连接,主控单元输出PWM信号来控制PWM充放电控制单元,实现对蓄电池的充放电控制。该智能存储控制器2的PWM充放电控制单元采用Buck变换电路,主控单元采用单片机STC89C52作为控制芯片,该智能存储控制器2对光伏系统的最大功率跟踪、充放电控制及过程转换都是由单片机来处理,处理完输出的PWM信号来控制Buck电路的开关管的占空比来实现对蓄电池的充放电控制。该单片机具有显示、保护报警等各功能模块。
如图3和4所示,本发明的具体的实现方式为:太阳能电池的输出电能跟辐照度有关,根据实际安装环境中当地令年辐照度的情况确定电流值的波动范围,在该范围内设定基准电流值。如果输出电流大于设定的基准电流值,单片机输出PWM充电信号,将多余的电能储存在蓄电装置3中。当遇到突变时(如辐照强度变小),如果输出电流小于于设定的基准电流值且下降速度大于设定的速度时,单片机输出PWM放电信号,蓄电装置3给电网辅助供相应的电量,用以补足缺失的电能,而此时的直流负载或电网未受到电能的冲击,仍接受平稳的电能。
具有蓄电功能的本太阳电池组件可应用于路灯与草坪灯等太阳能灯具或玩具,也可应用于并网光伏系统与离网光伏系统,包括光伏建筑一体化与光伏电站等。蓄电装置3与太阳电池组件的配置比例可以根据应用领域需要进行调节,基于要求1,蓄电池容量与太阳电池组件相匹配,该范围可以为太阳电池组件0.1~4小时的在其峰值功率情况下的发电WH(瓦小时)量。基于要求2,当太阳辐照相对较强时,太阳电池组件除向外供电,还向蓄电装置3充电,该辐照范围可以是200~1100W/m2。

Claims (10)

1.一种蓄能太阳能电池组件,包括太阳能电池组件(1),其特征是:所述的太阳能电池组件(1)的输出端安装智能存储控制器(2),智能存储控制器(2)与蓄电装置(3)连接,太阳能电池组件(1)通过智能存储控制器(2)向外输出电能,蓄电装置(3)和太阳能电池组件(1)受智能存储控制器(2)控制,分别单独或者同时向外输出稳定的电能,智能存储控制器(2)根据安装地点的辐照资源情况设置充电、放电与电力输出比例。
2.根据权利要求1所述的蓄能太阳能电池组件,其特征是:所述的智能存储控制器(2)和蓄电装置(3)附加在太阳能电池组件(1)上。
3.根据权利要求2所述的蓄能太阳能电池组件,其特征是:所述的智能存储控制器(2)和蓄电装置(3)附加在太阳能电池组件(1)的背部。
4.根据权利要求1所述的蓄能太阳能电池组件,其特征是:所述的智能存储控制器(2)和蓄电装置(3)为薄膜控制电路层(6)和蓄能薄膜层(7),薄膜控制电路层(6)和蓄能薄膜层(7)与太阳能电池组件(1)一体化。
5.根据权利要求4所述的蓄能太阳能电池组件,其特征是:所述的薄膜控制电路层(6)和蓄能薄膜层(7)位于太阳能电池(5)下,在太阳能电池(5)上为保护层(4),保护层(4)、太阳能电池(5)、薄膜控制电路层(6)和蓄能薄膜层(7)一体化。
6.权利要求1所述的智能存储控制器的智能存储控制方法,其特征是:当太阳能电池组件(1)的输出电能大于设定值时,智能存储控制器(2)将多余的电能储存在蓄电装置(3)中,当太阳能电池组件(1)输出的电能小于设定值,智能存储控制器(2)控制蓄能装置同时向外输出电能,维持电能输出平稳。
7.权利要求6所述的智能存储控制器的智能存储控制方法,其特征是:当太阳能电池组件(1)输出的电能小于设定值且输出的电能下降设定大于设定速度时,智能存储控制器(2)才控制蓄能装置同时向外输出电能,维持电能输出平稳。
8.根据权利要求1所述的智能存储控制器的智能存储控制方法,其特征是:当辐照强度大于设定值时,智能存储控制器(2)除正常向外输出电能的同时,将多余的电能向蓄电装置(3)充电,当辐照强度小于设定值且下降速度大于设定速度时,智能存储控制器(2)控制太阳能电池组件(1)和蓄电装置(3)同时向外输出电能,维持电能输出平稳。
9.根据权利要求8所述的智能存储控制器的智能存储控制方法,其特征是:当辐照强度小于设定值且下降速度大于设定速度时,智能存储控制器(2)控制太阳能电池组件(1)和蓄电装置(3)同时向外输出电能,维持电能输出平稳。
10.根据权利要求9所述的智能存储控制器的智能存储控制方法,其特征是:辐照强度下降速度的设定速度为10W/m2/s~100W/m2/s之间的任意值。
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