CN103715753A - 一种光伏温室温度调节系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏温室温度调节系统，包括太阳能电池阵列、DC-DC变换器、蓄电池、逆变器、配电柜、自动切换开关、中央控制器及温室温度调节实施装置；所述太阳能电池阵列、DC-DC变换器、逆变器、配电柜依次顺序连接，所述蓄电池与DC-DC变换器相互连接；所述中央控制器分别与自动切换开关及配电柜连接；所述自动切换开关一端与市电连接，另一端与配电柜连接；所述温室温度调节实施装置与配电柜连接。本发明供能稳定、持续、可靠、经济，温度指标控制高效、合理。
Description
技术领域
本发明涉及新能源的应用、控制领域，具体涉及一种光伏温室温度调节系统。
背景技术
近年来，我国设施园艺产业得到了进一步发展。设施规模已居世界首位，有效保障了我国蔬菜园艺产品的供给，有力提升了农业现代化的水平。由于需要给农作物提供适宜稳定的温度、光照、湿度等环境条件，配套相应环境调控设备，设施园艺生产过程的耗能相当巨大。在化石能源濒临枯竭、节能减排压力日益加大的形势下，耗能巨大的温室的发展面临着严峻的考验，严重制约了温室的可持续发展。我国是农业大国，在农业现代化的过程中引进依托新能源供电的智能光伏温室显得尤为重要，而光伏温室的供能、节能及协调控制成为一个重要的研究课题。
当前，国内外都在对光伏温室系统进行着深入的研究，也建设了许多光伏温室工程。目前的光伏温室系统存在的问题主要有以下几点：光伏发电技术只是孤立的应用，没有与温室的能量系统结合起来，也没有考虑温室的用能特点，导致光伏发电技术的优势没有充分发挥和性价比不高，制约了其在温室领域的推广应用。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种光伏温室温度调节系统。
本发明采用如下技术方案：
一种光伏温室温度调节系统，包括太阳能电池阵列、DC-DC变换器、蓄电池、逆变器、配电柜、自动切换开关、中央控制器及温室温度调节实施装置；
所述太阳能电池阵列、DC-DC变换器、逆变器、配电柜依次顺序连接，所述蓄电池与DC-DC变换器相互连接；
所述中央控制器分别与自动切换开关及配电柜连接；所述自动切换开关一端与市电连接，另一端与配电柜连接；
所述温室温度调节实施装置与配电柜连接。
所述温室温度调节实施装置包括依次连接的热泵空调、水加热装置、循环水泵，所述配电柜按需供电给热泵空调、水加热装置、循环水泵。
还包括暖气片，所述循环水泵与暖气片连接。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
（1）本发明采用光伏发电为主、市电为辅的互补供电方式，根据光伏发电状况、储能水平以及用电负荷状况进行供电模式选择。
（2）本发明采用储电和储热相结合的混合储能方式，切合了温室特征和温度控制用能特点，有利于能源的高效利用和系统的优化配置。
（3）本发明采用能量即发即用策略，运用冷、热、电结合的多元化储能、用能方式调节温度，可简化设备配置，提高能源利用效率,降低温室运行成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的控制流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，一种光伏温室温度调节系统，包括太阳能电池阵列、DC-DC变换器、蓄电池、逆变器、配电柜、自动切换开关、中央控制器及温室温度调节实施装置；
所述太阳能电池阵列、DC-DC变换器、逆变器、配电柜依次顺序连接，所述蓄电池与DC-DC变换器相互连接；
所述中央控制器分别与自动切换开关及配电柜连接；所述自动切换开关一端与市电连接，另一端与配电柜连接；
所述温室温度调节实施装置包括依次连接的热泵空调、水加热装置、循环水泵，所述配电柜按需供电给热泵空调、水加热装置、循环水泵。
所述中央控制器一般为可编程逻辑控制器（PLC）。
所述水加热装置还包括保温水箱，用于保存经水加热装置加热到一定温度的热水。
太阳能电池阵列将太阳辐射能直接转化为直流电能，经DC-DC变换器变换为合适的电压等级后，输送到逆变器变化为交流电能，并同时向蓄电池充电，逆变器输出的交流电能通过中央控制器控制配电柜，按照需要分配给热泵空调、水加热装置和循环水泵。
当日照不足，且蓄电池荷电状态低下时，由中央控制器控制自动切换开关接通市电，以保证温室温度调节的电力供应。热泵空调在降温的同时产生热水，将这种低度热水经水加热装置加热到适当温度后,存储在保温水箱中，保温水箱中的高温热水经循环水泵，循环流过暖气片，进行温室加热。
如图2所示，本发明一种光伏温室温度调节系统的控制过程：
当光伏阵列的瞬时发电总功率为P光伏，温室投入使用设备的总功率为P设备，蓄电池储存的总功率为P蓄电池。控制系统对以上功率进行实时监控、预测，进行功率平衡分析；
当P光伏>P设备时，光伏阵列发电功率充足，将直接为温室设备供电，多余功率用来给蓄电池充电及加热热水。当P光伏<P设备但P光伏+P蓄电池>P设备时，由光伏阵列和蓄电池组联合为温室设备供电。当P光伏+P蓄电池<P设备时，新能源部分已经不具备为温室设备单独供电的能力，此时投切到市电供电状态，光伏阵列则独立为蓄电池组充电；
当上述两步保证了光伏温室温度调节系统供电的稳定与可靠，在中央控制系统的控制下，配电系统为相关设备供电，完成光伏温室系统的温度调节；
温室温度调节系统采用优化算法进行控制，充分调动热泵空调、水加热装置、循环水泵进行温室温度的多重、高效调节。
本发明将白天光伏发电产生的电能储存在蓄电池中，还将一些能量以热水的方式储存，用于夜间温室加热，可有效减少蓄电池的配置容量，避免了由电到热的能量消耗，提高了光电的利用率。
采用热泵空调作为降温设备，将热泵空调制冷时产生的热水储存起来，用于夜间温室升温。所述光伏温室温度调节系统以PLC为核心构成控制器，主要功能为以能量供需平衡和电能质量为基础的过程管理和控制的算法设计及控制指令的生成。
本发明为了提高供电可靠性，光伏发电系统与市电并联运行，在光伏发电和蓄电池电能不足时，通过自动切换开关，切换到市电供电模式。将白天多余的能量以蓄电池储电与热水能量的形式储存，蓄电池中的电能用于非光伏发电时间段的电气设备供电，热水以暖气加热的方式为温室升温。供能稳定、持续、可靠、经济，温度指标控制高效、合理。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种光伏温室温度调节系统，其特征在于，包括太阳能电池阵列、DC-DC变换器、蓄电池、逆变器、配电柜、自动切换开关、中央控制器及温室温度调节实施装置；
所述太阳能电池阵列、DC-DC变换器、逆变器、配电柜依次顺序连接，所述蓄电池与DC-DC变换器相互连接；
所述中央控制器分别与自动切换开关及配电柜连接；所述自动切换开关一端与市电连接，另一端与配电柜连接；
所述温室温度调节实施装置与配电柜连接。
2.根据权利要求1所述的一种光伏温室温度调节系统，其特征在于，所述温室温度调节实施装置包括依次连接的热泵空调、水加热装置、循环水泵。
3.根据权利要求2所述的一种光伏温室温度调节系统，其特征在于，还包括暖气片，所述循环水泵与暖气片连接。
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