CN110829953A - 基于储能的离网式光伏发电控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例中公开的一种基于储能的离网式光伏发电控制系统及方法，光伏发电组件并不并入电网，其处于离网状态，可以根据用户的需求进行自发电使用，基于储能的离网式光伏发电控制系统中，储能装置可以存储光伏发电组件的电能，并通过逆变装置为负载端供电，通过储能装置为负载端供电，其输出电压更加稳定，此外，通过双电源开关连接储能装置和市电，并能在储能装置和市电之前切换以使用其中之一为负载端供电，当其中任意一个故障时，可以由另一个为负载端供电，供电可靠性较高。另一方面，通过终端设备控制GPRS远程开关来控制负载端，从而达到了远程控制的目的，提高了对负载端的控制的易操作性，提升了用户的体验感。

Description

基于储能的离网式光伏发电控制系统及方法
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种基于储能的离网式光伏发电控制系统及方法。
背景技术
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。其相对于燃油、煤炭等方式而言，具有节能环保的优点，并因此受到了广泛的应用，在光伏发电的发电组件中，PERC(Passivated Emitterand Rear Cell，PERC)电池的技术因铝浆用量、弯折率低、发电增益高以及可靠性高的优点在光伏发电领域被广泛采用，PERC电池可以采用单晶硅或者多晶硅作为基体，其在弱光的条件下就能够达到正常发电量。对于目前的供电技术而言，用电侧的负载必须并入电网取电，当电网的供电线路故障时，用电侧的负载则无法正常取电，供电可靠性较低。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中供电可靠性低的问题。因此，本发明提供一种基于储能的离网式光伏发电控制系统及方法，提高了供电可靠性。
为解决上述问题，本发明的实施方式公开了一种基于储能的离网式光伏发电控制系统，包括：光伏发电组件，所述光伏发电组件用于进行光伏发电，所述光伏发电组件不接入电网以形成所述离网式光伏发电控制系统；
所述离网式光伏发电控制系统还包括：储能装置、逆变装置、双电源开关、GPRS远程开关、通讯模块和终端设备；
所述储能装置与所述光伏发电组件连接，用于储存所述光伏发电组件的电能，所述逆变装置与所述储能装置连接，用于对所述储能装置的电能进行逆变输出至负载端，所述双电源开关接入市电和所述储能装置的逆变回路，用于在所述市电和所述储能装置之间切换以使所述市电和所述储能装置之一为所述负载端供电；
所述GPRS远程开关和所述通讯模块连接，用于通过所述通讯模块接收所述终端设备的指令以执行所述指令描述的对所述负载端的执行动作。
进一步地，本发明的实施方式中，所述离网式光伏发电控制系统还包括：
接入所述负载端的用电回路中的标识码电费支付装置，所述标识码电费支付装置包括：智能电表、控制器、切换开关和应用端；
所述智能电表接入所述负载端的用电回路中，用于对所述负载端的用电量进行记录；
所述应用端基于所述智能电表的唯一标识码生成一目标指令；
所述控制器与所述应用端相关联，基于一所述目标指令控制所述切换开关执行与所述目标指令对应的动作，以为与所述应用端对应的目标负载提供电能。
进一步地，本发明的实施方式中，所述标识码具体为微信二维码，所述微信二维码为与形成于与所述智能电表唯一对应的数字标识。
进一步地，本发明的实施方式中，述储能装置包括：胶体蓄电池组；
所述胶体蓄电池组包括：多个胶体蓄电池，各所述胶体蓄电池相并联或串联；
所述光伏发电组件与所述胶体蓄电池组构成充电回路。
进一步地，本发明的实施方式中，所述逆变装置包括：逆变器、第一显示器、第二显示器和控制模块；
所述逆变器与所述储能装置连接，用于将所述储能装置的输出电流逆变输出至所述负载端；
所述逆变器还与市电连接，用于对所述市电的输出电流逆变输入至所述储能装置以对所述储能装置充电；
所述控制模块分别与所述第一显示器、所述第二显示器、所述光伏发电组件和所述逆变器连接，用于在所述光伏发电组件向所述储能装置充电时，控制所述第一显示器显示充电状态和第一充电电流，在所述市电向所述储能装置充电时，控制所述第二显示器显示充电状态和第二充电电流。
进一步地，本发明的实施方式中，所述第一显示器和第二显示器均为LED显示器。
进一步地，本发明的实施方式中，所述光伏发电组件具体通过MTTP太阳能控制器的控制为所述储能装置充电，即所述MTTP太阳能控制器分别与所述光伏发电组件和所述储能装置连接。
进一步地，本发明的实施方式中，所述光伏发电组件具体为PCRE双玻电池组件，所述通讯模块具体为GPRS通讯模块，所述GPRS通讯模块具体通过GPRS通讯协议与所述终端设备进行通讯。
进一步，本发明的实施方式公开了一种基于储能的离网式光伏发电控制方法，包括：
监测负载端是否接入负载设备；
若是，则控制双电源开关切换至储能装置为所述负载设备供电；
监测所述储能装置的相关参数是否异常；
若异常，则控制所述双电源开关切换至市电为所述负载设备供电。
进一步地，本发明的实施方式中，当所述储能装置的相关参数中的剩余电量低于参考值时，控制所述双电源开关切换至市电为所述负载设备供电并控制光伏发电组件为所述储能装置供电。
本发明实施例公开的一种基于储能的离网式光伏发电控制系统及方法，光伏发电组件并不并入电网，其处于离网状态，可以根据用户的需求进行自发电使用，基于储能的离网式光伏发电控制系统中，储能装置可以存储光伏发电组件的电能，并通过逆变装置为负载端供电，通过储能装置为负载端供电，其输出电压更加稳定，此外，通过双电源开关连接储能装置和市电，并能在储能装置和市电之前切换以使用其中之一为负载端供电，当其中任意一个故障时，可以由另一个为负载端供电，供电可靠性较高。另一方面，通过终端设备控制GPRS远程开关来控制负载端，从而达到了远程控制的目的，提高了对负载端的控制的易操作性，提升了用户的体验感。
本发明其他特征和相应的有益效果在说明书的后面部分进行阐述说明，且应当理解，至少部分有益效果从本发明说明书中的记载变的显而易见。
附图说明
图1为本发明实施例公开的一种基于储能的离网式光伏发电控制系统的结构示意图；
图2为本发明实施例公开的另一种基于储能的离网式光伏发电控制系统的结构示意图；
图3为本发明实施例公开的一种基于储能的离网式光伏发电的控制方法的流程示意图；
图4为本发明实施例公开的一种基于储能的离网式光伏发电的控制方法的流程示意图。
10：光伏发电组件；
20：储能装置；
30：逆变装置；
40：双电源开关；
50：GPRS远程开关；
60：通讯模块；
70：终端设备；
80.标识码电费支付。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
下面结合图1对本发明实施例公开的一种基于储能的离网式光伏发电控制系统进行说明，图1为本发明实施例公开的一种基于储能的离网式光伏发电控制系统的结构示意图，基于储能的离网式光伏发电控制系统包括：
光伏发电组件10，光伏发电组件10用于进行光伏发电，光伏发电组件10不接入电网以形成离网式光伏发电控制系统。
离网式光伏发电控制系统还包括：储能装置20、逆变装置30、双电源开关40、GPRS远程开关50、通讯模块60和终端设备70。
储能装置20与光伏发电组件10连接，用于储存光伏发电组件10的电能，逆变装置30与储能装置20连接，用于对储能装置20的电能进行逆变输出至负载端，双电源开关40接入市电和储能装置20的逆变回路，用于在市电和储能装置20之间切换以使市电和储能装置20之一为负载端供电。
GPRS远程开关50接入负载端的供电回路并和通讯模块60连接，用于通过通讯模块60接收终端设备70的指令以执行指令描述的对负载端的执行动作。
具体的，在本发明的一些实施例中，光伏发电组件10具体为PCRE双玻电池组件，在本发明实施例中，PCRE双玻电池组件可以采用8栅多晶片，利用8栅多晶片的性能提高发电率，目前测试的PCRE双玻电池组件的动态转化率从19.5％达到了23.8％，也就是说在同等瓦数的太阳能组件中，8栅多晶片的PCRE双玻电池组件比其他的组件每天每千瓦可多发电1到2度，对于8栅多晶片的片数的个数可以选为72片，值得注意的是，对于8栅多晶片的个数也可以为其他数值，本发明实施例在此并不作限定。
具体的，在本发明的一些实施例中，光伏发电组件10为PCRE双玻电池组件时，当采用8栅多晶片的PCRE双玻电池组件将光能转换成电能并传输至储能装置20进行储存，当光伏发电组件10故障或者光伏发电组件10的供电线路故障时，将市电通过逆变装置30将市电进行逆变转换为直流电对储能装置20充电。此外，光伏发电组件也可以采用单晶太阳能电池板，光伏发电组件10采用单晶太阳能电池板的规格如表1所示：
表1
Figure BDA0002293717270000061
具体的，在本发明的一些实施例中，光伏发电组件10具体通过MTTP太阳能控制器的控制为储能装置20充电，即MTTP太阳能控制器分别与光伏发电组件10和储能装置20连接。其中，MTTP太阳能控制器又称为最大功率点跟踪”太阳能控制器(Maximum Power PointTracking，MPPT)，其是传统太阳能充放电控制器的升级换代产品。MPPT太阳能控制器能够实时侦测光伏发电组件10的发电电压，并追踪最高电压值，从而使得光伏发电组件10的具有较高的发电效率。
具体的，在本发明的一些实施例中，逆变装置30包括：逆变器、第一显示器、第二显示器和控制模块。
逆变器与储能装置20连接，用于将储能装置20的输出电流逆变输出至负载端，逆变器还与市电连接，用于对市电的输出电流逆变输入至储能装置20以对储能装置20充电，控制模块分别与第一显示器、第二显示器、光伏发电组件10和逆变器连接，用于在光伏发电组件10向储能装置20充电时，控制第一显示器显示充电状态和第一充电电流，在市电向储能装置20充电时，控制第二显示器显示充电状态和第二充电电流。
具体的，在本发明的一些实施例中，第一显示器和第二显示器均为LED显示器或者LCD显示器，在光伏发电组件10向储能装置20充电时，在LED显示器或LCD显示器上显示此时正在充电，以及此时的充电电流的大小，在市电向储能装置20充电时，在LED显示器或LCD显示器显示此时正在充电，以及此时的充电电流的大小。
具体的，逆变器是把储能装置20的直流电能转变成交流电输出至负载端，输出至负载端的交流电一般为220V,50Hz的正弦波，对于逆变器的构成，其可以由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。
具体的，在本发明的一些实施例中，储能装置20包括：胶体蓄电池组；胶体蓄电池组；包括：多个胶体蓄电池，各胶体蓄电池相并联或串联；光伏发电组件与胶体蓄电池组构成充电回路。对于胶体蓄电池的选取规格如下：胶体蓄电池的容量为1600AH，可以为8块的胶体蓄电池，电池型号可以选择为6-YH-200，对于胶体蓄电池的浮充电压，其具体可以为20℃条件下，浮充电压为13.38—13.80V/unit，温度调节系数为－18mV/℃/unit，均充电压为14.28—14.52V/unit，最大充电电流为0.20C10A。
对于双电源开关40可以选用的型号是双电源开关TBBQ3-PC-40/4P，终端设备70可以为手机、笔记本电脑以及台式计算机等，负载端可以为家用电器，如冰箱、洗衣机、灯具以及各种用电设备等，以终端设备70为GSM手机为例，GSM手机通过GPRS通讯网络向GPRS远程开关50发送控制指令后，GPRS远程开关50对应的控制器(可以为51单片机系列)接收终端设备发送的控制指令，基于该控制指令控制GPRS远程开关50的通断，GPRS远程开关50可以对应有多个子开关，每一个子开关都对应连接一个用电器，如冰箱、洗衣机、灯具，当用户通过GSM手机接入GPRS网络后，在GSM手机上对应选择开启或关闭冰箱、洗衣机或者灯具的控制指令，并基于GPRS通信协议远程向GPRS远程开关50发送该控制指令，使得GPRS远程开关50闭合或断开以控制冰箱、洗衣机、灯具的开启或关闭。
胶体蓄电池的基本参数如表2所示的：
表2
Figure BDA0002293717270000081
胶体蓄电池的主要电性能参数如表3所示的：
表3
Figure BDA0002293717270000082
胶体蓄电池的长时放电容量(Ah)如表4所示的：
表4
Figure BDA0002293717270000083
其中，Uf为胶体蓄电池的额定电压。
具体的，在本发明的一些实施例中，通讯模块具体为GPRS通讯模块，GPRS远程开关具体通过GPRS通讯协议与终端设备进行通讯。
更为具体的，具体的，本发明实施例公开了另一种基于储能的离网式光伏发电控制系统，图2为本发明实施例公开的另一种基于储能的离网式光伏发电控制系统的结构示意图，基于储能的离网式光伏发电控制系统还包括：接入负载端的用电回路中的标识码电费支付装置80，标识码电费支付装置80包括：智能电表、控制器、切换开关和应用端。
智能电表接入负载端的用电回路中，用于对负载端的用电量进行记录，应用端基于智能电表的唯一标识码生成一目标指令。控制器与应用端相关联，基于一目标指令控制切换开关执行与目标指令对应的动作(可以为用户进行买电行为后，应用端可以发送开关闭合指令至控制器，由控制器控制切换开关闭合以形成通电回路，并由智能电表进行电能计量)，以为与应用端对应的目标负载提供电能，应用端可以采用快付乐支付平台进行操作，具体是，应用端通过快付乐支付平台绑定智能电表，然后输入需要的电能，然后进行付费操作，对于快付乐支付平台可以参见现有技术，并作为本发明实施例中的一部分。
用电回路中的标识码电费支付装置为微信二维码，微信二维码为与形成于与智能电表唯一对应的数字标识，
请参见图3，图3为本发明实施例公开的一种基于储能的离网式光伏发电的控制方法的流程示意图，一种基于储能的离网式光伏发电的控制方法包括：
S30：监测负载端是否接入负载设备；若是，则进入S31。
S31：控制双电源开关切换至储能装置为负载设备供电；
S32：监测储能装置的相关参数是否异常；若异常，则进入S33。
S33：控制双电源开关切换至市电为负载设备供电。
具体的，在本发明的一些实施例中，在负载端接入负载设备时，此时，首先控制双电源开关切换至储能装置，由储能装置优先为负载设备供电，若储能装置的相关参数异常，则切换双电源开关切换至市电为负载设备供电供电，以保证负载端的负载设备的正常使用，提高供电的可靠性。其中，相关参数包括储能装置的剩余的电量、以及储能装置的供电电路等。
具体的，在本发明的一些实施例中，在当储能装置的相关参数中的剩余电量低于参考值时，为了及时的为储能装置供电保证储能装置的正常储电以及保证储能装置的电量充足，请参见图4，图4为本发明实施例公开的一种基于储能的离网式光伏发电的控制方法的流程示意图，在当储能装置的相关参数中的剩余电量低于参考值时，则进入S33和S34。S34具体如下：
S34：控制光伏发电组件为储能装置供电。
需要说明的是，对于本发明实施例中涉及的现有技术中本领域技术人员所公知的技术手段以及各器件公知的使用原理、应用方法、与各器件相关的控制方法和控制组件也可以作为本发明实施例中的一部分，本发明实施例在此不作详细赘述。
本发明实施例中公开的一种基于储能的离网式光伏发电控制系统及方法，光伏发电组件并不并入电网，其处于离网状态，可以根据用户的需求进行自发电使用，基于储能的离网式光伏发电控制系统中，储能装置可以存储光伏发电组件的电能，并通过逆变装置为负载端供电，通过储能装置为负载端供电，其输出电压更加稳定，此外，通过双电源开关连接储能装置和市电，并能在储能装置和市电之前切换以使用其中之一为负载端供电，当其中任意一个故障时，可以由另一个为负载端供电，供电可靠性较高。另一方面，通过终端设备控制GPRS远程开关来控制负载端，从而达到了远程控制的目的，提高了对负载端的控制的易操作性，提升了用户的体验感。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种基于储能的离网式光伏发电控制系统，包括：光伏发电组件，其特征在于，所述光伏发电组件用于进行光伏发电，所述光伏发电组件不接入电网以形成所述离网式光伏发电控制系统；
所述离网式光伏发电控制系统还包括：储能装置、逆变装置、双电源开关、GPRS远程开关、通讯模块和终端设备；
所述储能装置与所述光伏发电组件连接，用于储存所述光伏发电组件的电能，所述逆变装置与所述储能装置连接，用于对所述储能装置的电能进行逆变输出至负载端，所述双电源开关接入市电和所述储能装置的逆变回路，用于在所述市电和所述储能装置之间切换以使所述市电和所述储能装置之一为所述负载端供电；
所述GPRS远程开关接入所述负载端的供电回路并和所述通讯模块连接，用于通过所述通讯模块接收所述终端设备的指令以执行所述指令描述的对所述负载端的执行动作。
2.如权利要求1所述的基于储能的离网式光伏发电控制系统，其特征在于，所述离网式光伏发电控制系统还包括：
接入所述负载端的用电回路中的标识码电费支付装置，所述标识码电费支付装置包括：智能电表、控制器、切换开关和应用端；
所述智能电表接入所述负载端的用电回路中，用于对所述负载端的用电量进行记录；
所述应用端基于所述智能电表的唯一标识码生成一目标指令；
所述控制器与所述应用端相关联，基于一所述目标指令控制所述切换开关执行与所述目标指令对应的动作，以为与所述应用端对应的目标负载提供电能。
3.如权利要求2所述的基于储能的离网式光伏发电控制系统，其特征在于，所述标识码具体为微信二维码，所述微信二维码为与形成于与所述智能电表唯一对应的数字标识。
4.如权利要求1-3任意一项所述的基于储能的离网式光伏发电控制系统，其特征在于，所述储能装置包括：胶体蓄电池组；
所述胶体蓄电池组包括：多个胶体蓄电池，各所述胶体蓄电池相并联或串联；
所述光伏发电组件与所述胶体蓄电池组构成充电回路。
5.如权利要求4所述的基于储能的离网式光伏发电控制系统，其特征在于，所述逆变装置包括：逆变器、第一显示器、第二显示器和控制模块；
所述逆变器与所述储能装置连接，用于将所述储能装置的输出电流逆变输出至所述负载端；
所述逆变器还与市电连接，用于对所述市电的输出电流逆变输入至所述储能装置以对所述储能装置充电；
所述控制模块分别与所述第一显示器、所述第二显示器、所述光伏发电组件和所述逆变器连接，用于在所述光伏发电组件向所述储能装置充电时，控制所述第一显示器显示充电状态和第一充电电流，在所述市电向所述储能装置充电时，控制所述第二显示器显示充电状态和第二充电电流。
6.如权利要求5所述的基于储能的离网式光伏发电控制系统，其特征在于，所述第一显示器和第二显示器均为LED显示器。
7.如权利要求1-3任意一项所述的基于储能的离网式光伏发电控制系统，其特征在于，所述光伏发电组件具体通过MTTP太阳能控制器的控制为所述储能装置充电，即所述MTTP太阳能控制器分别与所述光伏发电组件和所述储能装置连接。
8.如权利要求1-3任意一项述的基于储能的离网式光伏发电控制系统，其特征在于，所述光伏发电组件具体为PCRE双玻电池组件，所述通讯模块具体为GPRS通讯模块，所述GPRS远程开关具体通过GPRS通讯协议与所述终端设备进行通讯。
9.一种基于储能的离网式光伏发电的控制方法，其特征在于，包括：
监测负载端是否接入负载设备；
若是，则控制双电源开关切换至储能装置为所述负载设备供电；
监测所述储能装置的相关参数是否异常；
若异常，则控制所述双电源开关切换至市电为所述负载设备供电。
10.如权利要求9述的基于储能的离网式光伏发电控制方法，其特征在于，当所述储能装置的相关参数中的剩余电量低于参考值时，控制所述双电源开关切换至市电为所述负载设备供电并控制光伏发电组件为所述储能装置供电。
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CN114513048A (zh) * 2022-02-16 2022-05-17 盘锦广利达电气有限公司大庆分公司 一种智能型井场橇装电控一体化装置

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