CN105978010A - 基于峰谷电价的光伏空调供电控制系统和控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于峰谷电价的光伏空调供电控制系统和控制方法，包括：与变换器电连接的直流空调器；变换器用于获取峰谷电价信息，并根据峰谷电价信息确定当前时刻光伏空调供电控制系统所处的用电时段，将用电时段对应的电能管理信息发送至直流空调器；直流空调器用于接收电能管理信息，并根据电能管理信息确定直流空调器的运行模式；变换器还用于根据直流空调器的运行模式，确定光伏空调供电控制系统的供电方式。本发明通过将电网的峰谷电价与光伏空调的电能管理结合，基于峰谷电价信息合理规划系统的供电方式，不仅有效的减少了用户的电费开支，还可以并网发电。

Description

基于峰谷电价的光伏空调供电控制系统和控制方法
技术领域
本发明涉及光伏空调技术领域，尤其涉及一种基于峰谷电价的光伏空调供电控制系统和控制方法。
背景技术
由于发电高峰与用电高峰不匹配，导致电网中潮流的变动，配电网络节点电压标幺值的改变，影响电网的稳定性。因此，国家推出了峰谷电价的政策，即在用电高峰期，提高居民电价，通过价格杠杆抑制居民用电量，优先保证工业、国防等重要领域的用电，在夜间等非工业用电的高峰时段，降低居民用电价格。
而光伏空调系统通常是在白天发电，夜晚用电，一定程度上可以起到对电网削峰填谷的作用，但是由于光伏空调系统的成本和安装空间等方面的原因，其光伏电池数量有限，即使在白天，如果天气状况不佳也会从电网取电以供空调使用。另外，随着电价划分的精细化，仅凭借昼夜变化来匹配峰谷电价已经很难实现。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于峰谷电价的光伏空调供电控制系统和控制方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于峰谷电价的光伏空调供电控制系统，包括:与变换器电连接的直流空调器；
所述变换器获取峰谷电价信息，并根据峰谷电价信息确定当前时刻光伏空调供电控制系统所处的用电时段，将用电时段对应的电能管理信息发送至直流空调器；
所述直流空调器用于接收电能管理信息，并根据电能管理信息确定直流空调器的运行模式；
所述变换器还用于根据直流空调器的运行模式，确定光伏空调供电控制系统的供电方式。
本发明的有益效果是：本发明通过将电网的峰谷电价与光伏空调的电能管理相结合，基于峰谷电价信息合理规划系统的供电方式，不仅有效的减少了用户的电费开支，还可以并网发电以缓解高峰用电时段电能不足的情况，同时，光伏空调也不易受到光照条件和储能设备容量等因素的限制。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步地，所述光伏空调供电控制系统还包括分别与所述变换器电连接的光伏电池、储能设备和电网；
所述变换器包括：光伏充电电路、低压直流母线、DC/DC升/降压变换电路、高压直流母线、逆变/整流双向电路和控制器；
所述光伏充电电路、所述DC/DC升/降压变换电路和所述逆变/整流双向电路分别与所述控制器电连接；
所述光伏充电电路用于将所述光伏电池的电能传输至低压直流母线中，以便为所述储能设备充电，或者将所述光伏电池的电能传输至所述DC/DC升/降压变换电路；
所述DC/DC升/降压变换电路用于将所述储能设备和/或所述光伏充电电路输出的低压直流电转换为高压电，并将高压电输送给所述直流空调器，或者将高压电经所述逆变/整流双向电路馈送给所述电网。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过光伏充电电路实现光伏电池、储能设备、DC/DC升/降压变换电路之间的电气通路，DC/DC升/降压变换电路可以将储能设备和/或光伏充电电路输出的低压直流电转换为高压电，并将高压电输送给直流空调器，或者将高压电经逆变/整流双向电路馈送给电网。
进一步地，当确定当前时刻光伏空调供电控制系统所处的用电时段为高峰用电时段时，所述光伏充电电路还用于跟踪获取光伏电池的光伏发电功率，并将光伏发电功率通过控制器发送至直流空调器，以便直流空调器根据该光伏发电功率和其当前时刻的运行功率，确定直流空调器的运行模式。
进一步地，所述光伏并网电能变换器还包括：人机交互模块，所述人机交互模块与所述控制器电连接，用于接收用户输入的峰谷电价信息，并将所述峰谷电价信息传输至所述控制器。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过人机交互模块可以将电网的峰谷电价信息输入并存储到控制器中，供控制器调用规划系统的供电方式，同时也方便用户实时操作。
进一步地，所述光伏空调供电控制系统还包括：汇流箱，用于将光伏电池输出的电能汇集后传输至所述变换器。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过汇流箱可以将多组光伏电池输出的多路电能汇集成一路输出给变换器，且该汇流箱还具有防雷作用。
本发明还提供一种用于上述光伏空调供电控制系统的控制方法，包括：
变换器根据获取的峰谷电价信息，判断确定当前时刻所述光伏空调供电控制系统所处的用电时段，并将所述用电时段对应的电能管理信息发送至直流空调器；
所述直流空调器根据所述电能管理信息，确定所述直流空调器的运行模式；
所述变换器还根据所述直流空调器的运行模式，确定所述光伏空调供电控制系统的供电方式。
本发明的有益效果是：本发明通过将电网的峰谷电价与光伏空调的电能管理相结合，基于峰谷电价信息合理规划系统的供电方式，不仅有效的减少了用户的电费开支，还可以并网发电以缓解高峰用电时段电能不足的情况，同时，光伏空调也不易受到光照条件和储能设备容量等因素的限制。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步地，当所述用电时段为高峰用电时段，所述方法还包括：
所述变换器还获取当前时刻光伏电池的光伏发电功率，并将所述光伏发电功率发送至所述直流空调器；
所述直流空调器比较所述光伏发电功率与当前时刻所述直流空调器的运行功率的大小关系，得到比较结果；
所述直流空调器根据比较结果，确定所述直流空调器的运行模式。
采用上述进一步方案的有益效果是：当前时刻处于高峰用电阶段时，直流空调器还需要根据光伏发电功率与其运行功率的大小关系，确定其的运行模式，以便能够规划系统处于高峰用电阶段的最优化供电方式，从而缓解高峰用电时段电能不足的情况。
进一步地，所述比较结果为所述光伏发电功率大于或等于所述运行功率，确定所述直流空调器以预设模式运行；所述变换器确定所述直流空调器从光伏电池取电，并将多余的电量逆变成交流电，馈送给电网。
采用上述进一步方案的有益效果是：当前时刻处于高峰用电阶段，且光伏发电功率不小于直流空调器的运行功率时，直流空调器以预设模式运行，且从光伏电池取电，而变换器可以将多余的电量逆变成交流电，馈送给电网，以缓解高峰用电时段电能不足的情况。
进一步地，所述比较结果为光伏发电功率小于直流空调器运行功率，确定所述直流空调器以限频模式运行；所述变换器确定所述直流空调器依次从光伏电池和储能设备取电。
采用上述进一步方案的有益效果是：当前时刻处于高峰用电阶段，且光伏发电功率小于直流空调器的运行功率时，直流空调器以限频模式运行，以降低直流空调器的耗电量，且从光伏电池取电，如果光伏电池的电能不足以维持直流空调器的正常运行，则从储能设备取电。
进一步地，当所述用电时段为平时用电阶段，确定所述直流空调器以预设模式运行；所述变换器确定所述直流空调器依次从光伏电池、储能设备和电网取电。
采用上述进一步方案的有益效果是：当前时刻处于平时用电阶段时，直流空调器可以预设模式运行，且先从光伏电池取电，如果光伏电池的电能不足以维持直流空调器的正常运行，则由储能设备供电，待储能设备电能用完后再从电网取电。
进一步地，当所述用电时段为低谷用电阶段，确定所述直流空调器以预设模式运行；所述变换器确定所述直流空调器从电网取电，并依次利用光伏电池和电网为储能设备充电。
采用上述进一步方案的有益效果是：当前时刻处于电价低谷阶段时，直流空调器可以优先从电网取电，光伏电池可以为储能设备充电，如未充满，则从电网取电继续充电，待储能设备充满后，可以作为直流空调器的备用电源。
本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例所述一种基于峰谷电价的光伏空调供电控制系统的示意性结构框图；
图2为本发明另一实施例所述一种基于峰谷电价的光伏空调供电控制系统的示意性结构框图；
图3为本发明实施例所述一种用于光伏空调供电控制系统的控制方法的示意性流程图；
图4为本发明另一实施例所述一种用于光伏空调供电控制系统的控制方法的示意性流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种基于峰谷电价的光伏空调供电控制系统包括：光伏电池100、变换器300、储能设备400、直流空调器500和电网600。光伏电池100、储能设备400、直流空调器500和电网600分别与变换器300电连接。
变换器300可以用于获取峰谷电价信息，并根据峰谷电价信息确定当前时刻光伏空调供电控制系统所处的用电时段，将用电时段对应的电能管理信息发送至直流空调器500。其中，用电时段可以包括高峰用电时段、平时用电时段和低谷用电时段。
直流空调器500可以用于接收来自变换器300的电能管理信息，并根据电能管理信息确定直流空调器500的运行模式。其中，运行模块包括用户预设的模式和限频模式。
变换器300还用于根据直流空调器500的运行模式，确定光伏空调供电控制系统的供电方式。其中，光伏空调供电控制系统的供电方式包括：将光伏电池100输出的电能对储能设备400充电，或者也可以将光伏电池100输出的电能为直流空调器500供电，或者可以控制储能设备400释放电能给直流空调器500，或者可以将多余的电逆变为交流电向电网600馈电，亦或者从电网600取电。
上述实施例提供的一种基于峰谷电价的光伏空调供电控制系统，通过将电网的峰谷电价与光伏空调的电能管理相结合，基于峰谷电价信息合理规划系统的供电方式，不仅有效的减少了用户的电费开支，还可以并网发电以缓解高峰用电时段电能不足的情况，同时，光伏空调也不易受到光照条件和储能设备容量等因素的限制。
应理解，在该实施例中，光伏电池100可以是多块由单晶硅、多晶硅、薄膜电池甚至柔性电池组成的电池板串并连而成，能够通过光生伏打效应，将太阳能转化为电能。
储能设备400可以通过变换器300存储来自光伏电池100和/或电网600的电能。或者，可以释放电能给直流空调器500。储能设备400可以安装于室内，也可以集成到变换器300中。储能设备400可以是蓄电池、超级电容、飞轮电池等，也可以是这几种储能设备的组合，本发明实施例对此并不在任何限定。
直流空调器500采用全直流供电，内部的风机和压缩机都采用直流变频控制，四通阀也采用直流四通阀，其作用是为室内换气、在夏季降温以及冬季制热。
常规的变频空调器采用交流供电，变频控制电路中包括对交流输入电压转换直流电压的电路，以及PFC电路进行功率因素校正，最后用PFC输出300V左右的直流高压电供给压缩机驱动电路驱动压缩机工作。而本发明实施例中的直流空调器500采用直流供电，不包括交流转换直流的电路和PFC电路，可以将直流高压电直接供给压缩机驱动部分驱动压缩机工作，减少了电能变换环节，提高了电能利用率。
如图1所示，光伏空调供电控制系统还可以包括汇流箱200。汇流箱200可以将光伏电池100输出的电能汇集后传输至变换器300。通过汇流箱可以将多组光伏电池输出的多路电能汇集成一路输出给变换器，且该汇流箱还具有防雷作用。
如图2所示，变换器300具体可以包括：光伏充电电路301、低压直流母线302、DC/DC升/降压变换电路303、高压直流母线304、逆变/整流双向电路305和控制器306。光伏充电电路301、DC/DC升/降压变换电路303和逆变/整流双向电路305分别与控制器306电连接。
光伏充电电路301可以将来自光伏电池100的电能传输至低压直流母线302中，以便为储能设备400充电，或者也可以将来自光伏电池100的电能传输至DC/DC升/降压变换电路303。
具体地，光伏充电电路301可以是简化版的二极管直充电路，或者是背靠背的双MOS管(或者IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)等全控型功率开关器件)组成的可以防接反和防倒灌的双向可控充电电路，也可以是带高频隔离变压器的推挽、双管正激、半桥或者全桥电路拓扑结构，以及在前述结构基础上延伸出来的软开关谐振电路等。
应理解，在该实施例中，光伏充电电路301还可以跟踪获取光伏电池100的光伏发电功率，以便确定当前时刻光伏空调供电控制系统所处的用电时段为高峰用电时段时，通过控制器306将光伏发电功率发送至直流空调器500，以便直流空调器500可以根据该光伏发电功率和其当前时刻的运行功率，确定直流空调器500的运行模式。
DC/DC升/降压变换电路303可以将储能设备400和/或光伏充电电路301输出的低压直流电转换为高压电，并将高压电输送给直流空调器500。也就是说，光伏充电电路301将来自光伏电池100的电能传输至电压直流母线中，可以为储能装置400或者直接经过DC/DC升/降压变换电路303升压供给直流空调器500使用。
具体地，DC/DC升/降压变换电路303可以采用的电路拓扑结构有：没有电气隔离的Boost电路、带电气隔离的推挽、双管正激、半桥或者全桥电路拓扑结构，以及前述电路的交错并联或者直接并联使用的电路拓扑。
或者，DC/DC升/降压变换电路303也可以将储能设备400和/或光伏充电电路301输出的低压直流电转换为高压电，高压电经逆变/整流双向电路305馈送给电网600。
如图2所示，变换器300还可以包括人机交互模块307。该人机交互模块307与控制器306电连接，接收用户输入的峰谷电价信息，并将峰谷电价信息传输至控制器306。
用户可以通过人机交互模块307输入电网600的峰谷电价信息，比如，一天24小时分为几个时段，每个时段执行不同数值的电价等信息可以通过人机交互模块307输入并存储到控制器306中，供控制器306调用。
上文中结合图1和图2对本发明提供的一种基于峰谷电价的光伏空调供电控制系统进行了详细的描述，下面结合图3和图4对用于上述光伏空调供电控制系统的控制方法进行详细的描述。
如图3所示，该控制方法10包括：
101，变换器根据获取的峰谷电价信息，确定当前时刻光伏空调供电控制系统所处的用电时段，并将用电时段对应的电能管理信息发送至直流空调器。用电时段可以包括高峰用电时段、平时用电时段和低谷用电时段。
102，直流空调器根据电能管理信息，确定直流空调器的运行模式。
103，变换器还根据直流空调器的运行模式，确定光伏空调供电控制系统的供电方式。
具体的，光伏空调供电控制系统包括的变换器的控制器获取峰谷电价信息，控制器可以调用已存储的峰谷电价信息，可以是通过变换器的人机交互模块输入峰谷电价信息至控制器。控制器根据峰谷电价信息确定当前时刻光伏空调供电控制系统所处的用电时段，并将其对于的信息发送给直流空调器，以便直流空调器确定运行模式，控制器确定光伏空调供电控制系统的供电方式。
上述实施例提供的一种用于光伏空调供电控制系统的控制方法，通过将电网的峰谷电价与光伏空调的电能管理相结合，基于峰谷电价信息合理规划系统的供电方式，不仅有效的减少了用户的电费开支，还可以并网发电，同时，光伏空调也不易受到光照条件和储能设备容量等因素的限制。
作为本发明的一个实施例，如图4所示，该控制方法20包括：
201，变换器的控制器获取峰谷电价信息。例如，控制器可以调用已存储的峰谷电价信息，可以是通过变换器的人机交互模块输入峰谷电价信息至控制器。
202，控制器根据获取的峰谷电价信息，确定当前时刻光伏空调供电控制系统所处的用电时段，并将用电时段对应的电能管理信息发送至直流空调器。用电时段一般情况下可以包括高峰用电时段、平时用电时段和低谷用电时段。
203，用电时段为平时用电阶段，确定直流空调器以预设模式运行。直流空调器从光伏电池取电，如果光伏电池的电能不足以维持直流空调器的正常运行，则再由储能设备供电，待储能设备电能用完后从电网取电。
204，用电时段为低谷用电阶段，确定直流空调器以预设模式运行。当前时刻处于电价低谷阶段时，直流空调器可以优先从电网取电，光伏电池可以为储能设备充电，如未充满，则从电网取电继续充电，待储能设备充满后，可以释放电能给直流空调器。
205，用电时段为高峰用电时段，控制器还可以获取当前时刻光伏电池的光伏发电功率，并将光伏发电功率发送至直流空调器。
206，直流空调器比较光伏发电功率是否大于当前时刻直流空调器的运行功率。
207，若光伏发电功率大于或等于当前时刻直流空调器的运行功率，确定直流空调器以预设模式运行。直流空调器从光伏电池取电，变换器将多余的电量逆变成交流电，馈送给电网，以缓解高峰用电时段电能不足的情况。
208，若光伏发电功率小于当前时刻直流空调器的运行功率，确定直流空调器以限频模式运行，以降低直流空调器的耗电量。直流空调器从光伏电池取电，如果光伏电池的电能不足以维持直流空调器的正常运行，则从储能设备取电。
上述实施例提供的一种用于光伏空调供电控制系统的控制方法，通过将电网的峰谷电价与光伏空调的电能管理相结合，基于峰谷电价信息合理规划系统的供电方式，不仅有效的减少了用户的电费开支，还可以并网发电以缓解高峰用电时段电能不足的情况，同时，光伏空调也不易受到光照条件和储能设备容量等因素的限制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (10)

1.一种基于峰谷电价的光伏空调供电控制系统，其特征在于，包括：与变换器(300)电连接的直流空调器(500)；
所述变换器(300)用于获取峰谷电价信息，并根据所述峰谷电价信息确定当前时刻所述光伏空调供电控制系统所处的用电时段，将所述用电时段对应的电能管理信息发送至直流空调器(500)；
所述直流空调器(500)用于接收电能管理信息，并根据所述电能管理信息确定所述直流空调器(500)的运行模式；
所述变换器(300)还用于根据直流空调器(500)的运行模式，确定光伏空调供电控制系统的供电方式。
2.根据权利要求1所述的光伏空调供电控制系统，其特征在于，所述光伏空调供电控制系统还包括：分别与所述变换器(300)电连接的光伏电池(100)、储能设备(400)和电网(600)；
所述变换器(300)包括：光伏充电电路(301)、低压直流母线(302)、DC/DC升/降压变换电路(303)、高压直流母线(304)、逆变/整流双向电路(305)和控制器(306)；
所述光伏充电电路(301)、所述DC/DC升/降压变换电路(303)和所述逆变/整流双向电路(305)分别与所述控制器(306)电连接；
所述光伏充电电路(301)用于将所述光伏电池(100)的电能传输至低压直流母线(302)中，以便为所述储能设备(400)充电，或者将所述光伏电池(100)的电能传输至所述DC/DC升/降压变换电路(303)；
所述DC/DC升/降压变换电路(303)用于将所述储能设备(400)和/或所述光伏充电电路(301)输出的低压直流电转换为高压电，并将高压电输送给所述直流空调器(500)，或者将高压电经所述逆变/整流双向电路(305)馈送给所述电网(600)。
3.根据权利要求2所述的光伏空调供电控制系统，其特征在于，所述变换器(300)还包括：人机交互模块(307)，所述人机交互模块(307)与所述控制器(306)电连接，用于接收用户输入的峰谷电价信息，并将所述峰谷电价信息传输至所述控制器(306)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光伏空调供电控制系统，其特征在于，所述光伏空调供电控制系统还包括：汇流箱(200)，用于将光伏电池(100)输出的电能汇集后传输至所述变换器(300)。
5.用于权利要求1至4中任一项所述的光伏空调供电控制系统的控制方法，其特征在于，包括：
变换器根据获取的峰谷电价信息，确定当前时刻所述光伏空调供电控制系统所处的用电时段，并将所述用电时段对应的电能管理信息发送至直流空调器；
所述直流空调器根据所述电能管理信息，确定所述直流空调器的运行模式；
所述变换器还根据所述直流空调器的运行模式，确定所述光伏空调供电控制系统的供电方式。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，当所述用电时段为高峰用电时段，所述方法还包括：
所述变换器还获取当前时刻光伏电池的光伏发电功率，并将所述光伏发电功率发送至所述直流空调器；
所述直流空调器比较所述光伏发电功率与当前时刻所述直流空调器的运行功率的大小关系，得到比较结果；
所述直流空调器根据比较结果，确定所述直流空调器的运行模式。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述比较结果为所述光伏发电功率大于或等于所述运行功率，确定所述直流空调器以预设模式运行；
所述变换器确定所述直流空调器从光伏电池取电，并将多余的电量逆变成交流电，馈送给电网。
8.根据权利要求6或7所述的控制方法，其特征在于，所述比较结果为光伏发电功率小于直流空调器运行功率，确定所述直流空调器以限频模式运行；
所述变换器确定所述直流空调器依次从光伏电池和储能设备取电。
9.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，当所述用电时段为平时用电阶段，确定所述直流空调器以预设模式运行；
所述变换器确定所述直流空调器依次从光伏电池、储能设备和电网取电。
10.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，当所述用电时段为低谷用电阶段，确定所述直流空调器以预设模式运行；
所述变换器确定所述直流空调器从电网取电，并依次利用光伏电池和电网为储能设备充电。
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