CN102879089A

CN102879089A - 一种日辐照强度及光伏发电量采集设备

Info

Publication number: CN102879089A
Application number: CN2012103901551A
Authority: CN
Inventors: 孙韵琳; 舒江东; 李陈
Original assignee: SHUNDE SYSU INSTITUTE FOR SOLAR ENERGY; SICHUAN ZHONGHAO CONTROL TECHNOLOGY Co Ltd; GUANGZHOU ZHONGJING SOLAR ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: SHUNDE SYSU INSTITUTE FOR SOLAR ENERGY; SICHUAN ZHONGHAO CONTROL TECHNOLOGY Co Ltd; GUANGZHOU ZHONGJING SOLAR ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2012-10-15
Publication date: 2013-01-16

Abstract

本发明提出了一种日辐照强度及光伏发电量采集设备，包括日辐照强度监测仪以及光伏发电量监测仪；其中光伏发电量监测仪包括电源模块，负载、光伏板、电压传感器、电流传感器、控制器以及电池；其中电压传感器与电流传感器用于检测光伏板两端的电压以及电流；所述光伏板与所述电源模块连接，所述电源模块电连接所述负载；所述控制器电连接所述电源模块以及所述电池。本发明提出一种日辐照强度及光伏发电量采集设备，解决了现有技术中日辐照强度与光伏发电量无法同时监测的问题。

Description

一种日辐照强度及光伏发电量采集设备

技术领域

本发明涉及太阳能光伏发电系统领域，特别是指一种日辐照强度及光伏发电量采集设备。

背景技术

光伏(PV or photovoltaic)是太阳能光伏发电系统(photovoltaic power system)的简称，是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统；有独立运行和并网运行两种方式。由于其优良的特性，光伏产业越来越普及。

建立光伏电站需要衡量的一个标准就是要看其一年的发电量，而一般的计算方式，是通过监测数据然后根据热偶计算日辐照强度，然后推测光伏发电量，因此取得的光伏发电量往往不是准确的数据；且目前暂时未研发出可以直接计算光伏发电量的设备。

发明内容

本发明提出一种日辐照强度及光伏发电量采集设备，解决了现有技术中日辐照强度与光伏发电量无法同时监测的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种日辐照强度及光伏发电量采集设备，包括日辐照强度监测仪以及光伏发电量监测仪；其中光伏发电量监测仪包括电源模块，负载、光伏板、电压传感器、电流传感器、控制器以及电池；其中电压传感器与电流传感器用于检测光伏板两端的电压以及电流；所述光伏板与所述电源模块连接，所述电源模块电连接所述负载；所述控制器电连接所述电源模块以及所述电池。

进一步的，还设有显示模块，所述显示模块与所述控制器连接。。

进一步的，所述电源模块设有三个。

进一步的，还包括485通讯接口，所述485通讯接口与所述控制器连接。

进一步的，所述控制器为中央处理器。

进一步的，还设有温度传感器。

进一步的，还设有风速传感器。

进一步的，还设有GPRS模块。

本发明日辐照强度及光伏发电量采集设备，通过检测光伏板电压和电流的积分，再根据光能转为电能由负载消耗，而根据公式P＝U²/R，其中P为功率，U为电源模块的电压，R为负载电阻，从而获得功率值，而由于太阳光光照强度随着时间的推移发生变化，因此控制器则将根据公式，以及检测数值，来调整电源模块的电压，从而可以获得最大功率值；从而可以同时获取日辐照强度以及光伏发电量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明日辐照强度及光伏发电量采集设备的框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种日辐照强度及光伏发电量采集设备，包括日辐照强度监测仪以及光伏发电量监测仪；其中光伏发电量监测仪包括电源模块4，负载5、光伏板1、电压传感器2、电流传感器3、控制器11以及电池7；其中电压传感器2与电流传感器3用于检测光伏板1两端的电压以及电流；所述光伏板1与所述电源模块4连接，所述电源模块4电连接所述负载5；所述控制器11电连接所述电源模块4以及所述电池7。

优选的，日辐照强度检测仪可使用市面上常见的检测仪进行检测。

优选的，在光伏转换系统中，最大功率点跟踪技术是非常重要的研究方向，为了能够在相同条件下提高光伏发电效率，人们提出了各种最大功率点跟踪(MPPT)的方法。

最大功率点跟踪算法是太阳能光伏转换系统的重要部分，算法效率的高低直接影响着光伏转换系统的效率，因此对其进行分析与研究是非常必要的。

光伏电池7阵列输出特性具有非线性特征，其输出电压和功率受光照强度、环境温度和负载5情况影响。在一定的光照强度和环境温度下，光伏电池7可以有不同的输出电压，但是只有在某一输出电压值时，光伏电池7的输出功率才能达到最大值，这时光伏电池7的工作点就达到了输出功率曲线的最高点，称之为最大功率点。因此，在光伏发电系统中，要提高系统的整体效率，一个重要的途径就是实时调整光伏电池7的工作点，使之始终工作在最大功率点附近，这一过程就称之为最大功率点跟踪(MPPT)。

MPPT的工作原理为：在一个规定的周期内，微处理器定期地主动调节PWM的占空比D，改变太阳能电池7的输出电流，从而引起太阳能电池7的输出电压变化，检测太阳能电池7输出电压及输出电流，计算出太阳能电池7阵列的输出功率，然后根据最大功率点跟踪策略寻找最大功率点的位置。寻找到最大功率点才能使光伏板1工作在最大效率，从而最大程度的进行光能采集和发电；因此本发明，通过检测光伏板1电压和电流的乘积，再根据光能转为电能由负载5消耗，负载5的阻值为固定值，控制器11进行数据的处理，根据公式P＝U²/R，其中P为功率，U为电源模块4的电压，R为负载5电阻，从而获得功率值，而由于太阳光光照强度随着时间的推移发生变化，因此控制器11则将根据公式，以及检测数值，来调整电源模块4的电压，从而可以获得最大功率值；从而可以同时获取日辐照强度以及光伏发电量。由于太阳光在不断的变化，因此可以采用10ms计算调整一次，一般而言最大功率点的计算速度越快，实际发电越准确，每秒采集数据100次，累计求和后，可以将数据存储至本地存储器中，从而可以保证掉电后不会丢失数据，数据统一采集后进行数据的集中管理和分析。当然其采集数据的时间间隔并不限于10ms一次，还可以调整的更密或者更疏。

进一步的，还设有温度传感器12以及有风速传感器9，用于检测组件温度、环境温度，负载电阻温度以及风速。

优选的，本发明日辐照强度及光伏发电量采集设备还设有显示模块8，所述显示模块8与所述控制器11连接，显示模块8可以采用本地的LCD显示或者液晶显示屏；其可以显示时间、组件温度、环境温度，负载电阻温度、风速，并且可以定时轮显电流、电压及功率、辐照强度(W/平方米)；且LCD显示屏上设有操控按键，可以通过按键操作在LCD显示屏上进行电流、电压、功率和时间等数据的显示。

进一步的，所述电源模块4设有三个，相应的负载5分为三部分，其主要从设备的体积进行考虑，若负载5以及电源模块4设置为一个，则设备体积过大，因此可以设置两个纯电阻和两个对应的电源模块4，另外一部分为控制器11，传感器等负载；在计算最大功率时，由这三部分负载5所获得值相加而得；且在运行时，首先使用的是其中一个纯负载5和一个电源模块4，当光伏板1的发电最大功率达到了此电源模块4的最大功率时，则将此电源模块4保持在最大功率的工作状态，然后再使用第二个电源模块4和对应的负载5，只需要调整第二个电源模块4的电压即可；一般而言，可以选用两个功率分别为150w的电源模块4；当然其电源模块也可以不限于设定为三个，还可以设定为设置成四个或者五个或者更多，但是一般从成本以及体积考虑，最佳设置为三个。

进一步的，本发明日辐照强度及光伏发电量采集设备还包括485通讯接口10，所述485通讯接口10与所述控制器11连接，此接口包括辐照接口、风速接口、环境温度接口、组件温度接口、电阻温度接口以及通信接口，通过485通讯接口10，可以将数据传送至服务器进行存储和分析。

进一步的，所述控制器11为中央处理器。

本发明日辐照强度及光伏发电量采集设备，不需要使用外接电源，其通过将电能存入电池7为控制器11等电子设备供电，而当光伏电压小于最大功率点电压的30％时，设备将进入休眠状态，只保存时间；而当光伏电压大于30％或者光伏发电功率大于额定功率的1％时，系统进入正常工作，满足计算用电。

另外设备还自备锂电池，白天可以充电，充电电源从外接电阻端取电，仅用于光伏发电不稳定期间运行及设备保存，保证了设备的数据保存。

进一步的，本发明日辐照强度及光伏发电量采集设备还设有GPRS模块6，通过GPRS模块6，可以将数据传送出，方便异地的操作。

本发明日辐照强度及光伏发电量采集设备将日辐照强度监测仪以及光伏发电量监测仪集中在一起，可以同时获取数据，采用最大功率点跟踪，光伏组件发电量最大，检测设备安装后，不受电网停电和认为干预的影响，设备安装简单，方便，并且所测得的数据可靠。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种日辐照强度及光伏发电量采集设备，其特征在于，包括日辐照强度监测仪以及光伏发电量监测仪；其中光伏发电量监测仪包括电源模块，负载、光伏板、电压传感器、电流传感器、控制器以及电池；其中电压传感器与电流传感器用于检测光伏板两端的电压以及电流；所述光伏板与所述电源模块连接，所述电源模块电连接所述负载；所述控制器电连接所述电源模块以及所述电池。

2.如权利要求1所述的日辐照强度及光伏发电量采集设备，其特征在于，还设有显示模块，所述显示模块与所述控制器连接。

3.如权利要求1所述的日辐照强度及光伏发电量采集设备，其特征在于，所述电源模块设有三个。

4.如权利要求1或2或3所述的日辐照强度及光伏发电量采集设备，其特征在于，还包括485通讯接口，所述485通讯接口与所述控制器连接。

5.如权利要求1或2或3所述的日辐照强度及光伏发电量采集设备，其特征在于，所述控制器为中央处理器。

6.如权利要求1或2或3所述的日辐照强度及光伏发电量采集设备，其特征在于，还设有温度传感器。

7.如权利要求1或2或3所述的日辐照强度及光伏发电量采集设备，其特征在于，还设有风速传感器。

8.如权利要求1或2或3所述的日辐照强度及光伏发电量采集设备，其特征在于，还设有GPRS模块。