CN107979114B - 一种稳定运行的光伏电站 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种稳定运行的光伏电站，所述太阳能电站包括多个太阳能电池板子模块、控制器、逆变器、变压器、最大功率控制模块、温度检测模块；所述逆变器输出端通过交流母线连接变压器，所述变压器通过传输线路连接电网；所述温度检测模块检测太阳能电池板运行的实时温度，所述控制器根据所述实时温度进行运行模式判断，并根据判断结果发送控制指令到所述最大功率控制模块，所述最大功率控制模块根据所述控制指令控制太阳能电池板输出匹配的功率。本发明能够根据温度控制太阳能电站的输出功率，减少太阳能电池板温度过高带来的不稳定，使太阳能电站能够安全运行。

Description

一种稳定运行的光伏电站
技术领域
本发明涉及新能源领域，尤其涉及一种稳定运行的光伏电站。
背景技术
光伏发电是人类利用太阳能的科技手段之一。现有的光伏发电板是将多块光电转换材料集成在一块基底上，最后组装在支架上制作而成的。在大规模光伏发电厂中，会使用数量巨大的光伏发电板排布成阵列，通过串并联电路连接至升压、变流设备将电能存储在蓄电池中或并入电网。
众所周知，光伏材料具有一定的使用寿命，并且由于制造工艺复杂，每一块光伏发电板都可能具有不同的使用寿命。另外，由于集成线路或其他故障的存在，也将导致每一块光伏发电板的寿命不尽相同。还有另一个重要因素，就是半导体硅材料的工作发热问题，严重影响光伏板的工作寿命。
综上所述，大型光伏发电厂中的大量光伏板存在随机的工作寿命终止，或基于发电效益考虑而应当终止使用的情况。太阳能电池板虽然是依靠光照发热发电，但是，其使用寿命根据运行温度，输出功率等多种因素相关，如果不主要控制输出功率而导致太阳能电池板的温度长时间过高，大大降低了其使用寿命，也不利于太阳能电站的稳定运行。
发明内容
为解决上述技术问题：一种稳定运行的光伏电站，所述太阳能电站包括多个太阳能电池板子模块、控制器、逆变器、变压器、最大功率控制模块、温度检测模块；所述太阳能电池板子模块包括多个串并联连接的太阳能电池板；每个太阳能电池板子模块对应连接逆变器，所述逆变器输出端通过交流母线连接变压器，所述变压器通过传输线路连接电网；所述温度检测模块检测太阳能电池板运行的实时温度，所述控制器根据所述实时温度进行运行模式判断，并根据判断结果发送控制指令到所述最大功率控制模块，所述最大功率控制模块根据所述控制指令控制太阳能电池板输出匹配的功率。
所述的一种稳定运行的光伏电站， 所述控制器包括预测模块、计算模块、比较模块，所述预测模块用于进行温度趋势判断，根据光照因数预测未来一段时间的温度趋势；所述计算模块用于根据未来的光照及温度计算太阳能电池子模块输出的电压和电压，计算输出到电网的电压以及计算太阳能电池板能够承受的最高温度阈值；所述比较模块用于比较当前温度和最高温度阈值。
所述的一种稳定运行的光伏电站，所述计算太阳能电池子模块输出的电流
Figure DEST_PATH_IMAGE001
和电压
Figure DEST_PATH_IMAGE003
具体包括为：
Figure 417213DEST_PATH_IMAGE004
Figure DEST_PATH_IMAGE005
其中，in为单个太阳能电池输出的电流，Vpv为单个太阳能电池板的输出电压，N并为并联太阳能电池板的个数，N串为串联太阳能电池板的个数。
所述的一种稳定运行的光伏电站，所述计算输出到电网的电压Vg具体包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
其中，Ei为第i个太阳能电池板子模块对应的修正系数，Vpv1子、Vpv2子、Vpvi子、Vpvn子分别为第1、2、i、n个太阳能电池板子模块的输出电压。
所述的一种稳定运行的光伏电站，所述计算太阳能电池板能够承受的最高温度阈值具体包括：
Figure 869054DEST_PATH_IMAGE008
其中，Tmaxi：太阳能电池板能够承受的最高温度阈值，Vg电网电压；Vmppt标准温度下最大功率输出电压；
Figure DEST_PATH_IMAGE009
串联太阳能电池数量，Ei为调整因子，Gmaxi为；最大光照因子；Tn正常工作的电池温度。
所述的一种稳定运行的光伏电站，所述最大功率控制模块根据所述控制指令控制太阳能电池板输出匹配的功率具体包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE011
其中，Vc为逆变器输出的电压，
Figure 218258DEST_PATH_IMAGE012
为逆变器输出电压的相位角，X为逆变器到电网的电抗，I1、I2、Ii、In为太阳能电池子模块输出的电流；T为检测的当前的太阳能电池运行的温度。
所述的一种稳定运行的光伏电站，所述逆变器由四个IGBT组成，所述变压器包括三个绕组升压变压器。
所述的一种稳定运行的光伏电站，所述光伏电站还包括电动车充电桩，所述充电桩包括功率限额模块、功率总控模块、触摸显示屏、支付模块、快慢充电接口；所述功率限额模块提供等级不同的充电功率，所述功率限额模块连接所述支付模块，不同的充电功率对应不同支付单价；所述功率总控模块用于计算电动车充电到需求电量的总功率，并在开始充电之前发送到所述光伏电站的控制器，所述控制器根据功率相应的调整太阳能电池板；所述触摸显示屏用于进行收费、功率显示；所述快慢充电接口用于根据用户选择的充电功率自动进行充电接口切换。
所述的一种稳定运行的光伏电站，所述充电桩还包括预约模块，所述预约模块根据预约充电时长或预约充电功率发送到功率总控模块，进行功率预留。
所述的一种稳定运行的光伏电站，还包括锁相环，所述锁相环用于检测输出到电网的电压的相位角。
本发明能够根据温度控制太阳能电站的输出功率，减少太阳能电池板温度过高带来的不稳定，使太阳能电站能够安全运行。同时，本申请能够通过大数据分析，预测性的根据温度阈值控制太阳能电池板稳定的输出功率，根据太阳能电池板投入的数量，环境温度因数的影响，以及负载或电网的功率需求等因素进行调节太阳能电池板的输出功率，以使太阳能电池板处于稳定运行状态，延长太阳能电池板的使用寿命。
附图说明
图1为本发明稳定运行的光伏电站结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
如图1所示，为本发明一种稳定运行的光伏电站结构示意图，所述太阳能电站包括多个太阳能电池板子模块、控制器、逆变器、变压器、最大功率控制模块、温度检测模块；所述太阳能电池板子模块包括多个串并联连接的太阳能电池板；每个太阳能电池板子模块对应连接逆变器，所述逆变器输出端通过交流母线连接变压器，所述变压器通过传输线路连接电网；所述温度检测模块检测太阳能电池板运行的实时温度，所述控制器根据所述实时温度进行运行模式判断，并根据判断结果发送控制指令到所述最大功率控制模块，所述最大功率控制模块根据所述控制指令控制太阳能电池板输出匹配的功率。
所述的一种稳定运行的光伏电站， 所述控制器包括预测模块、计算模块、比较模块，所述预测模块用于进行温度趋势判断，根据光照因数预测未来一段时间的温度趋势；所述计算模块用于根据未来的光照及温度计算太阳能电池子模块输出的电压和电压，计算输出到电网的电压以及计算太阳能电池板能够承受的最高温度阈值；所述比较模块用于比较当前温度和最高温度阈值。
所述的一种稳定运行的光伏电站，所述计算太阳能电池子模块输出的电流
Figure DEST_PATH_IMAGE013
和电压
Figure DEST_PATH_IMAGE015
具体包括为：
Figure DEST_PATH_IMAGE017
Figure 439155DEST_PATH_IMAGE019
其中，in为单个太阳能电池输出的电流，Vpv为单个太阳能电池板的输出电压，N并为并联太阳能电池板的个数，N串为串联太阳能电池板的个数。
所述的一种稳定运行的光伏电站，所述计算输出到电网的电压Vg具体包括：
Figure 245306DEST_PATH_IMAGE021
其中，Ei为第i个太阳能电池板子模块对应的修正系数，Vpv1子、Vpv2子、Vpvi子、Vpvn子分别为第1、2、i、n个太阳能电池板子模块的输出电压。
所述的一种稳定运行的光伏电站，所述计算太阳能电池板能够承受的最高温度阈值具体包括：
Figure 981181DEST_PATH_IMAGE022
其中，Tmaxi：太阳能电池板能够承受的最高温度阈值，Vg电网电压；Vmppt标准温度下最大功率输出电压；
Figure 914502DEST_PATH_IMAGE009
串联太阳能电池数量，Ei为调整因子，Gmaxi为；最大光照因子；Tn正常工作的电池温度。
所述的一种稳定运行的光伏电站，所述最大功率控制模块根据所述控制指令控制太阳能电池板输出匹配的功率具体包括：
Figure 317801DEST_PATH_IMAGE024
其中，Vc为逆变器输出的电压，
Figure 45586DEST_PATH_IMAGE025
为逆变器输出电压的相位角，X为逆变器到电网的电抗，I1、I2、Ii、In为太阳能电池子模块输出的电流；T为检测的当前的太阳能电池运行的温度。
所述的一种稳定运行的光伏电站，所述逆变器由四个IGBT组成，所述变压器包括三个绕组升压变压器。
所述的一种稳定运行的光伏电站，所述光伏电站还包括电动车充电桩，所述充电桩包括功率限额模块、功率总控模块、触摸显示屏、支付模块、快慢充电接口；所述功率限额模块提供等级不同的充电功率，所述功率限额模块连接所述支付模块，不同的充电功率对应不同支付单价；所述功率总控模块用于计算电动车充电到需求电量的总功率，并在开始充电之前发送到所述光伏电站的控制器，所述控制器根据功率相应的调整太阳能电池板；所述触摸显示屏用于进行收费、功率显示；所述快慢充电接口用于根据用户选择的充电功率自动进行充电接口切换。
所述的一种稳定运行的光伏电站，所述充电桩还包括预约模块，所述预约模块根据预约充电时长或预约充电功率发送到功率总控模块，进行功率预留。
所述的一种稳定运行的光伏电站，还包括锁相环，所述锁相环用于检测输出到电网的电压的相位角。
本发明能够根据温度控制太阳能电站的输出功率，减少太阳能电池板温度过高带来的不稳定，使太阳能电站能够安全运行。同时，本申请能够通过大数据分析，预测性的根据温度阈值控制太阳能电池板稳定的输出功率，根据太阳能电池板投入的数量，环境温度因数的影响，以及负载或电网的功率需求等因素进行调节太阳能电池板的输出功率，以使太阳能电池板处于稳定运行状态，延长太阳能电池板的使用寿命。

Claims (6)

1.一种稳定运行的光伏电站，其特征在于，所述太阳能电站包括多个太阳能电池板子模块、控制器、逆变器、变压器、最大功率控制模块、温度检测模块；所述太阳能电池板子模块包括多个串并联连接的太阳能电池板；每个太阳能电池板子模块对应连接逆变器，所述逆变器输出端通过交流母线连接变压器，所述变压器通过传输线路连接电网；所述温度检测模块检测太阳能电池板运行的实时温度，所述控制器根据所述实时温度进行运行模式判断，并根据判断结果发送控制指令到所述最大功率控制模块，所述最大功率控制模块根据所述控制指令控制太阳能电池板输出匹配的功率；所述控制器包括预测模块、计算模块、比较模块，所述预测模块用于进行温度趋势判断，根据光照因数预测未来一段时间的温度趋势；所述计算模块用于根据未来的光照及温度计算太阳能电池子模块输出的电压和电压，计算输出到电网的电压以及计算太阳能电池板能够承受的最高温度阈值；所述比较模块用于比较当前温度和最高温度阈值；所述计算太阳能电池子模块输出的电流IPV子和电压VPV子具体包括为：
IPV子＝in·N并
VPV子＝vpv·N串
其中，in为单个太阳能电池输出的电流，Vpv为单个太阳能电池板的输出电压，N并为并联太阳能电池板的个数，N串为串联太阳能电池板的个数；所述计算输出到电网的电压Vg具体包括：
Figure FDA0002161698250000011
其中，Ei为第i个太阳能电池板子模块对应的修正系数，Vpv1子、Vpv2子、Vpvi子、Vpvn子分别为第1、2、i、n个太阳能电池板子模块的输出电压；所述计算太阳能电池板能够承受的最高温度阈值具体包括：
Figure FDA0002161698250000012
其中，Tmaxi为太阳能电池板能够承受的最高温度阈值，Vg为电网电压；Vmppt为标准温度下最大功率输出电压；N串为串联太阳能电池数量，Ei为调整因子，Gmaxi为最大光照因子；Tn为正常工作的电池温度，通过大数据分析，预测性的根据温度阈值控制太阳能电池板稳定的输出功率，根据太阳能电池板投入的数量，环境温度因数的影响，以及负载或电网的功率需求因素进行调节太阳能电池板的输出功率，以使太阳能电池板处于稳定运行状态，延长太阳能电池板的使用寿命。
2.如权利要求1所述的一种稳定运行的光伏电站，其特征在于，所述最大功率控制模块根据所述控制指令控制太阳能电池板输出匹配的功率具体包括：
Figure FDA0002161698250000021
其中，Vc为逆变器输出的电压，δ为逆变器输出电压的相位角，X为逆变器到电网的电抗，I1、I2、Ii、In为太阳能电池子模块输出的电流；T为检测的当前的太阳能电池运行的温度。
3.如权利要求2所述的一种稳定运行的光伏电站，其特征在于，所述逆变器由四个IGBT组成，所述变压器包括三个绕组升压变压器。
4.如权利要求3所述的一种稳定运行的光伏电站，其特征在于，所述光伏电站还包括电动车充电桩，所述充电桩包括功率限额模块、功率总控模块、触摸显示屏、支付模块、快慢充电接口；所述功率限额模块提供等级不同的充电功率，所述功率限额模块连接所述支付模块，不同的充电功率对应不同支付单价；所述功率总控模块用于计算电动车充电到需求电量的总功率，并在开始充电之前发送到所述光伏电站的控制器，所述控制器根据功率相应的调整太阳能电池板；所述触摸显示屏用于进行收费、功率显示；所述快慢充电接口用于根据用户选择的充电功率自动进行充电接口切换。
5.如权利要求4所述的一种稳定运行的光伏电站，其特征在于，所述充电桩还包括预约模块，所述预约模块根据预约充电时长或预约充电功率发送到功率总控模块，进行功率预留。
6.如权利要求5所述的一种稳定运行的光伏电站，其特征在于，还包括锁相环，所述锁相环用于检测输出到电网的电压的相位角。
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