CN107171430A - 一种光伏发电户用系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏发电户用系统及其工作方法，适用于白天用电，即发即用，所述系统包括光伏组件、控制器、蓄电池、电子开关、逆变器和负载，所述光伏组件通过第一通道、或第二通道、或第一通道和第二通道同时工作，连接所述逆变器，所述逆变器将所述电能转换为交流电传输给所述负载；所述电子开关用于实现不同通道的切换，第一通道和第二通道互为补充，无极切换，相互不干扰。本发明在光伏组件和逆变器之间新增一条主通道，使光伏组件转化的电能可以直接输送到逆变器，解决光伏组件不稳定的问题，降低逆变器输入电容的大小，降低逆变器成本，达到系统稳定；改变光伏发电系统拓扑结构，增加光伏组件数量，提高系统发电能力。

Description

一种光伏发电户用系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种光伏发电户用系统及其工作方法。

背景技术

太阳能电池作为新兴的清洁可再生能源，因具有直接将太阳能转换为电能，且寿命长、维护简单、可实现无人值守等优势而备受瞩目。太阳能电源系统取得了越来越广泛的应用。

现行的太阳能发电一般采用大规模的发电站进行太阳能发电，大规模的太阳能发电站由于其规模大、成本高、占地面积大，只适用于公共用电发电，而不适合于普通家庭使用。

光伏发电户用系统将光伏电池板置于家庭住宅或者院落内，用小功率逆变器进行换流过程。这种系统主要应用在户用方面，如：灯泡、电视、冰柜、冰箱等家电，以及偏远的市电供应不稳定的山村等。

目前使用的一种控制逆变一体的光伏发电户用系统，如图1所示，包括光伏组件、控制器、蓄电池、逆变器和负载。光伏组件将光能转化为电能，通过控制器将电能存入蓄电池中，当负载用电时，蓄电池中的电能通过逆变器转化为交流电，供负载用电。系统参数为：光伏组件功率：600W，控制器功率：500W，蓄电池容量：2.4KWH，逆变器功率：1000VA。在光照时间为10小时的情况下，组件在5小时内发电能力最强，剩余5小时算上损耗相当于发电2.5小时，组件发电量由控制器功率决定，系统每日发电3.75KWH。

上述控制逆变一体的光伏发电户用系统的缺点为：

(1)系统成本高。负载需要用多少度电，系统就需要配多大容量的蓄电池，蓄电池容量越大，系统成本越高，且控制器的功率是根据蓄电池容量确定，蓄电池容量越大，控制器功率越大，损耗越大，体积越大，价格越高；

(2)运输困难。蓄电池重量重，人力难以搬运，需要借助器械搬运，运输成本高，安装成本高；

(3)安装维护专业技术要求高；

(4)控制器损耗高。光伏组件转化的电能都通过控制器控制，控制器损耗高。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种光伏发电户用系统及其工作方法，白天用电，即发即用，在不增加控制器和蓄电池的情况下，能够使系统利用率达到最大，大大提高系统发电能力。

为实现上述目的，本发明提供了一种光伏发电户用系统，适用于白天用电，即发即用，所述光伏发电户用系统包括光伏组件、控制器、蓄电池、电子开关、逆变器和负载；

所述光伏组件用于采集太阳能并将所述太阳能转化为电能；所述光伏组件通过第一通道、或所述第一通道和第二通道、或所述第二通道，连接所述逆变器，所述逆变器将所述电能转换为交流电传输给所述负载；

其中，所述第一通道为所述光伏组件与所述电子开关相连接，将所述电能通过所述电子开关直接输出到所述逆变器；

所述第二通道为所述光伏组件与所述控制器连接，将所述电能输出给所述控制器，所述控制器将所述电能充入所述蓄电池中储存，所述控制器与所述电子开关连接，将所述蓄电池中储存的电能通过所述电子开关传输到所述逆变器。

本发明还提供一种所述光伏发电户用系统的工作方法，所述系统通过所述电子开关实现在所述光伏组件输出不同电压下，切换所述第一通道、或所述第一通道和所述第二通道，或所述第二通道，连接所述逆变器，具体切换过程如下：

所述电子开关检测所述光伏组件输出电压；

若所述输出电压值高于设定阈值，则所述电子开关连接第一通道，切断第二通道，所述第一通道工作，所述第二通道只存储电能，不输出电能；

若所述输出电压值低于所述阈值且大于零，则所述电子开关同时连接所述第一通道和所述第二通道，根据所述第一通道和所述第二通道不同的电压分配电能：

其中，所述第一通道为主通道，所述第二通道为旁通道，所述第一通道和所述第二通道互不干涉、互为补充，一起为所述负载供电；

若所述输出电压值为零，则所述电子开关连接所述第二通道，所述蓄电池输出电能供所述负载用电。

进一步地，所述阈值由所述负载正常工作时所需电压值确定。

本发明有益效果如下：

(1)在光伏组件和逆变器之间新增一条主通道，实现双通道，光伏组件转化的电能可以直接输送到逆变器，蓄电池所在的旁通通道和主通道互为补偿，无极切换，互不干扰，解决光伏组件不稳定的问题，降低逆变器输入电容的大小，降低逆变器成本，达到系统稳定；

(2)双通道技术通过改变光伏发电系统拓扑结构，增加光伏组件数量，提高系统发电能力；

(3)在光伏组件和逆变器之间添加电子开关，防止光伏组件转化的电能直接输入蓄电池中，导致电池充爆，光伏组件与电子开关之间的第一通道为单向，防止蓄电池中的电能输送到光伏组件，导致光伏组件损坏；

(4)系统利用率最大。通过双通道技术，使控制器和逆变器的利用率达到最大，可转化最多的电能供负载用电。

附图说明

图1是现有技术一种控制逆变一体的光伏发电户用系统结构示意图。

图2是本发明一较佳实施例中光伏发电户用系统结构示意图

具体实施方式

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例1

图2示出了本发明第一个实施例提供的光伏发电户用系统结构示意图，参见图2，本实施例提供的光伏发电户用系统，适用于白天用电、即发即用的状况，所述包括：光伏组件1、控制器2、蓄电池3、电子开关4、逆变器5和负载6；

光伏组件1用于采集太阳能并将所述太阳能转化为电能。光伏组件1的电能可以通过第一通道、或第二通道、或第一通道和第二通道同时工作，共三种不同的方式传输到逆变器5，逆变器5将所述电能转换为交流电传输给负载6，为负载6提供电力；

其中，第一通道为光伏组件1与电子开关4相连接，将电能通过电子开关4直接输出到逆变器5；第一通道为单向通道，电能只能从光伏组件1传输到电子开关4，防止蓄电池3中的电能流向光伏组件1。

第二通道为光伏组件1与控制器2连接，将电能输出给控制器2，控制器2将电能充入蓄电池3中储存，控制器2与电子开关4连接，将蓄电池3中储存的电能通过电子开关4传输到逆变器5。其中，蓄电池3与电子开关4之间为单向通道，光伏组件1转化的电能不会直接输入蓄电池中。

电子开关4位于光伏组件1和逆变器2之间，电子开关4用于实现不同通道的切换，光伏组件1可以通过第一通道，即直接连接电子开关4，也可以通过第二通道，即控制器2连接电子开关4，第一通道和第二通道互为补充，无极切换，互不干扰。电子开关4可以防止蓄电池3中的电能输送到光伏组件1，导致光伏组件1损坏，同时防止光伏组件1转化的电能直接输入蓄电池3中，导致电池充爆。

本实施例公开的光伏发电户用系统系统参数如下：

光伏组件功率：1800W

控制器功率：500W

蓄电池容量：2.4KWH

逆变器功率：1000VA

本实施例中光伏组件功率根据控制器和逆变器功率匹配为1500W，为使系统利用率最大，光伏组件应用1800W，60％发电效率下组件实际功率为1000W，使系统利用率达到最大。

在光照时间为10小时的情况下，光伏组件直接通过逆变器供给负载10KWH，蓄电池存储2.4KWH，系统每日发电12.4KWH，远远高于未增加通道时的3.75KWH，大大提高了系统的发电能力。

通常蓄电池的容量由控制器确定，而控制器功率由光伏组件确定，通过改变光伏发电系统的拓扑结构，只需增加光伏组件的数量，系统发电能力提高3倍。

本实施例在不改变系统功能的前提下，在光伏组件和逆变器之间新增一条通道，使得光伏组件转化的电量直接输出给逆变器供负载使用，降低控制器损耗和控制器成本、减小蓄电池容量，提高系统可靠性、方便运输、方便维护，同时大大提高系统的发电能力。

实施例2

一种实施例1所述的光伏发电户用系统的工作方法，通过电子开关4实现光伏组件1在不同电压下所述第一通道、或所述第二通道，或所述第一通道和所述第二通道的切换，具体过程如下：

电子开关4检测光伏组件1的输出电压；

若所述输出电压值高于设定阈值，则电子开关4连接第一通道，切断第二通道，第一通道工作，第二通道只存储电能在蓄电池2中，不输出电能；其中，所述阈值可由所述负载正常工作所需电压值确定；

若所述输出电压值低于所述阈值且大于零，则电子开关4同时连接第一通道和第二通道，根据第一通道和第二通道不同的电压分配电能：

第一通道为主通道，第二通道为旁通道，第一通道和第二通道以不同比例电压互为补偿，一起为负载6供电，使光伏组件1转化的电能和蓄电池3输出的电能共同供负载用电，解决光伏组件1电压不稳定问题；

若所述输出电压值为零，则电子开关4连接所述第二通道，蓄电池3输出电能供负载6用电。

本实施例中蓄电池3所在的旁通道和主通道互为补偿，解决光伏组件1不稳定的问题，降低逆变器5输入电容的大小，降低逆变器5成本，达到系统稳定；采用电子开关4实现光伏组件1在不同电压下通道的切换，实现无极性控制，自适应外部环境变化而变化，稳定输出电源给逆变器5，使逆变器5稳定工作。

以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种光伏发电户用系统，适用于白天用电，即发即用，所述光伏发电户用系统包括光伏组件、控制器、蓄电池、逆变器和负载，其特征在于，

所述系统还包括电子开关；

所述光伏组件用于采集太阳能并将所述太阳能转化为电能；所述光伏组件通过第一通道、或所述第一通道和第二通道、或所述第二通道，连接所述逆变器，所述逆变器将所述电能转换为交流电传输给所述负载；

其中，所述第一通道为所述光伏组件与所述电子开关相连接，将所述电能通过所述电子开关直接输出到所述逆变器；

所述第二通道为所述光伏组件与所述控制器连接，将所述电能输出给所述控制器，所述控制器将所述电能充入所述蓄电池中储存，所述控制器与所述电子开关连接，将所述蓄电池中储存的电能通过所述电子开关传输到所述逆变器。

2.一种如权利要求1所述的光伏发电户用系统的工作方法，其特征在于，所述系统通过所述电子开关实现在所述光伏组件输出不同电压下，切换所述第一通道、或所述第一通道和所述第二通道，或所述第二通道，连接所述逆变器，具体切换过程如下：

所述电子开关检测所述光伏组件输出电压；

若所述输出电压值高于设定阈值，则所述电子开关连接所述第一通道，切断所述第二通道，所述第一通道工作，所述第二通道只存储电能，不输出电能；

若所述输出电压值低于所述阈值且大于零，则所述电子开关同时连接所述第一通道和所述第二通道，根据所述第一通道和所述第二通道不同的电压分配电能，其中，所述第一通道为主通道，所述第二通道为旁通道，所述第一通道和所述第二通道互不干涉、互为补充，一起为所述负载供电；

若所述输出电压值为零，则所述电子开关连接所述第二通道，所述蓄电池输出电能供所述负载用电。

3.如权利要求2所述的光伏发电户用系统的工作方法，其特征在于，所述阈值由所述负载正常工作时所需电压值确定。