CN112003567A - 光伏能源系统 - Google Patents

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曾爽
陈平
孙钦斐
宫成
赵乐
梁安琪
邢其敬
丁屹峰
马麟
赵宇彤
王钊
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S50/00Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
    • H02S50/10Testing of PV devices, e.g. of PV modules or single PV cells
    • H02S50/15Testing of PV devices, e.g. of PV modules or single PV cells using optical means, e.g. using electroluminescence
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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Abstract

本申请提供了一种光伏能源系统。该系统包括:房屋,房屋与农村居民家庭房屋具有相同的结构;光伏能源单元,包括太阳能电池板、储能电池和全光谱辐射灯,太阳能电池板与储能电池电连接,太阳能电池板悬挂在房屋的外墙上,全光谱辐射灯位于房屋的外部,全光谱辐射灯与房屋的外墙具有预定间距,全光谱辐射灯发出的光线照射在太阳能电池板上,储能电池用于存储太阳能电池板产生的电能。该系统实现了对农村居民家中的光伏能源系统的模拟,解决了现有技术中无法利用实验室典型建筑对农村居民家中的光伏能源系统进行模拟的问题。

Description

光伏能源系统
技术领域
本申请涉及光伏能源领域,具体而言,涉及一种光伏能源系统。
背景技术
北京延庆等地农村居民家中包含光伏能源系统,为了对农村居民家中的光伏能源系统的能源利用情况进行分析,而又无需到现场进行实验,就需要建立一套光伏能源系统来模拟农村居民家中的光伏能源系统,然而实验室典型建筑与农村居民家中的房屋有较大的差异,所以无法利用实验室典型建筑对农村居民家中的光伏能源系统进行模拟。
在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解,因此,背景技术中可能包含某些信息,这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种光伏能源系统,以解决现有技术中无法利用实验室典型建筑对农村居民家中的光伏能源系统进行模拟的问题。
为了实现上述目的,根据本申请的一个方面,提供了一种光伏能源系统,包括:房屋,所述房屋与农村居民家庭房屋具有相同的结构;光伏能源单元,包括太阳能电池板、储能电池和全光谱辐射灯,所述太阳能电池板与所述储能电池电连接,所述太阳能电池板悬挂在所述房屋的外墙上,所述全光谱辐射灯位于所述房屋的外部,所述全光谱辐射灯与所述房屋的外墙具有预定间距,所述全光谱辐射灯发出的光线照射在所述太阳能电池板上,所述储能电池用于存储所述太阳能电池板产生的电能。
可选地,所述光伏能源单元还包括逆变器,所述逆变器与所述储能电池电连接,所述逆变器用于将所述储能电池中的电能转换为交流电。
可选地,所述光伏能源单元还包括:控制模块,与所述储能电池电连接,用于确实充电时间,且在所述充电时间到达的情况下,控制所述储能电池放电;电能检测模块,分别与所述储能电池和所述控制模块电连接,用于检测所述储能电池中的所述电能。
可选地,所述光伏能源单元还包括:辐照计,与所述控制模块电连接,用于测量光照强度;温度传感器,与所述控制模块电连接,用于检测当前环境的温度;风速传感器,与所述控制模块电连接,用于检测当前环境的风速。
可选地,所述光伏能源单元还包括:辐射参数调节模块,与所述全光谱辐射灯电连接,用于调节所述全光谱辐射灯的辐射参数,所述辐射参数包括灯具辐射角度、灯具辐射距离和灯具辐射功率。
可选地,所述光伏能源单元还包括:电源模块,分别与所述全光谱辐射灯、所述辐照计、所述温度传感器、所述风速传感器和所述辐射参数调节模块电连接。
可选地,光伏能源单元还包括:计算模块,与所述控制模块电连接,用于根据所述储能电池中的所述电能、所述光照强度和光照时间确定光伏发电效率,所述光照时间为所述全光谱辐射灯发出所述光线的时间。
可选地,所述光伏能源单元还包括:显示模块,分别与所述计算模块和所述控制模块电连接,用于显示所述光照强度、所述温度、所述风速和所述光伏发电效率。
可选地,所述电能检测模块包括电流表和电压表,所述电流表和所述电压表电连接,所述电流表和所述电压表分别与所述逆变器电连接。
可选地,所述太阳能电池板为太阳能薄膜电池板,且所述太阳能薄膜电池板为可折叠式结构。
应用本申请的技术方案,用房屋替代农村居民家庭房屋,用全光谱辐射灯发出的光线替代太阳光,将太阳能电池板悬挂在房屋的外墙上,使得全光谱辐射灯与太阳能电池板具有预定间距,便于全光谱辐射灯发出的光线照射在太阳能电池板上,储能电池存储太阳能电池板产生的电能,该系统实现了对农村居民家中的光伏能源系统的模拟,解决了现有技术中无法利用实验室典型建筑对农村居民家中的光伏能源系统进行模拟的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1示出了根据本申请的实施例的光伏能源系统示意图。
其中,上述附图包括以下附图标记:
01、房屋;02、太阳能电池板;03、全光谱辐射灯。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
应该理解的是,当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时,该元件可直接在该另一元件上,或者也可存在中间元件。而且,在说明书以及权利要求书中,当描述有元件“连接”至另一元件时,该元件可“直接连接”至该另一元件,或者通过第三元件“连接”至该另一元件。
正如背景技术所介绍的,现有技术中无法利用实验室典型建筑对农村居民家中的光伏能源系统进行模拟,为了解决如上无法利用实验室典型建筑对农村居民家中的光伏能源系统进行模拟的问题,本申请的实施例提出了一种光伏能源系统。
本申请的一种典型的实施例,提供了一种光伏能源系统。如图1所示,该系统包括:
房屋01,上述房屋01与农村居民家庭房屋具有相同的结构;
光伏能源单元,包括太阳能电池板02、储能电池和全光谱辐射灯03,上述太阳能电池板02与上述储能电池电连接,上述太阳能电池板02悬挂在上述房屋01的外墙上,上述全光谱辐射灯03位于上述房屋01的外部,上述全光谱辐射灯03与上述房屋01的外墙具有预定间距,上述全光谱辐射灯03发出的光线照射在上述太阳能电池板02上,上述储能电池用于存储上述太阳能电池板02产生的电能。
具体地,上述房屋的结构还可以是与农村居民家庭房屋相似的结构。
具体地,上述房屋可以为木屋和砖混结构的房屋等农村地区的典型的房屋。
具体地,上述预定间距可以为1m、2m、5m等,本领域技术人员可以根据实际情况设置合适的预定间距。
上述方案中,用房屋替代农村居民家庭房屋,用全光谱辐射灯发出的光线替代太阳光,将太阳能电池板悬挂在房屋的外墙上,使得全光谱辐射灯与太阳能电池板具有预定间距,便于全光谱辐射灯发出的光线照射在太阳能电池板上,储能电池存储太阳能电池板产生的电能,该系统实现了对农村居民家中的光伏能源系统的模拟,解决了现有技术中无法利用实验室典型建筑对农村居民家中的光伏能源系统进行模拟的问题。
本申请的一种实施例,如图1所示,上述光伏能源单元还包括逆变器,上述逆变器与上述储能电池电连接,上述逆变器用于将上述储能电池中的电能转换为交流电,产生的交流电便于后续用电设备的使用。
本申请的另一种实施例,如图1所示,上述光伏能源单元还包括控制模块和电能检测模块,控制模块与上述储能电池电连接,用于确实充电时间,且在上述充电时间到达的情况下,控制上述储能电池放电;电能检测模块分别与上述储能电池和上述控制模块电连接,用于检测上述储能电池中的上述电能。储能电池中存储有太阳能电池板02产生的电能,由于储能电池的容量有限,储能电池充电一段时间后需要放电,逆变器将储能电池中的电能转换为交流电,产生的交流电便于后续用电设备的使用;控制模块根据实际的情况确定充电时间,充电时间可以为10min、15min、20min以及25min等。
本申请的又一种实施例,上述光伏能源单元还包括辐照计、温度传感器和风速传感器,辐照计与上述控制模块电连接,用于测量全光谱辐射灯发出的光线的光照强度;温度传感器与上述控制模块电连接,用于检测当前环境的温度;风速传感器与上述控制模块电连接,用于检测当前环境的风速。具体地,辐照计、温度传感器和风速传感器均位于房屋的外部且靠近全光谱辐射灯,辐照计实时检测全光谱辐射灯发出的光线的光照强度,根据光照强度和光照时间可以确定全光谱辐射灯产生的光能,电能检测模块可以检测到光照时间内太阳能电池板产生的电能,电能与光能的比值即为本方案的光伏能源系统的光伏发电效率,利用本方案的光伏能源系统的光伏发电效率模拟真实的农村居民家中的光伏能源系统的能源利用情况,以实现对真实的农村居民家中的光伏能源系统的能源利用情况的分析。
优选地,上述光伏能源单元还包括辐射参数调节模块,辐射参数调节模块与上述全光谱辐射灯电连接,用于调节上述全光谱辐射灯的辐射参数,上述辐射参数包括灯具辐射角度、灯具辐射距离和灯具辐射功率。通过调节灯具辐射角度、灯具辐射距离和灯具辐射功率实现对各种光照强度的太阳光线的模拟,即可有效模拟不同季节、不同区域的逐时太阳辐射强度和太阳辐射角等参数,以实现对农村居民家中的光伏能源系统的精确模拟。
一种具体的实施例中,上述光伏能源单元还包括电源模块,电源模块分别与上述全光谱辐射灯、辐照计、温度传感器、风速传感器和上述辐射参数调节模块电连接,电源模块用于为全光谱辐射灯、辐照计、温度传感器、风速传感器和上述辐射参数调节模块供电。
一种具体的实施方式中,如图1所示,光伏能源单元还包括计算模块,计算模块与上述控制模块电连接,用于根据上述储能电池中的上述电能、上述光照强度和上述光照时间确定光伏发电效率,上述光照时间为上述全光谱辐射灯03发出光线的时间。光照强度乘以光照时间为全光谱辐射灯03产生的光能,在该光照时间内储能电池中的电能为太阳能电池板02产生的电能,电能与光能的比值即为本方案的光伏能源系统的光伏发电效率。
本申请的又一种实施例,如图1所示,上述光伏能源单元还包括显示模块,显示模块分别与上述计算模块和上述控制模块电连接,用于显示上述光照强度、上述温度、上述风速和上述光伏发电效率,以便于操作者实时查看光伏能源系统的实际运行状态。
本申请的一种实施例,上述电能检测模块包括电流表和电压表,上述电流表和上述电压表电连接,上述电流表和上述电压表分别与上述逆变器电连接,上述电能检测模块还包括电能表。
一种更为具体的实施例中,上述太阳能电池板为太阳能薄膜电池板,且上述太阳能薄膜电池板为可折叠式结构。具体地,在房屋南墙设置全面墙的太阳能薄膜电池板,通过吊帘式安装、折叠式存放方式设置在南墙外凸300mm的房檐下方,薄膜定制为300mm宽的可折叠式结构。按照南墙表面积为30㎡设计,太阳能薄膜电池板的参数具体为功率72W,电压18V,展开尺寸2050mm×300mm,折叠方式为三折串联,全光谱辐射灯的最大光强约1200w/m2,整个太阳发电功率为3456W,日均发电量为13824kwh。
从以上的描述中,可以看出,本申请上述的实施例实现了如下技术效果:
本申请的光伏能源系统,用房屋替代农村居民家庭房屋,用全光谱辐射灯发出的光线替代太阳光,将太阳能电池板悬挂在房屋的外墙上,使得全光谱辐射灯与太阳能电池板具有预定间距,便于全光谱辐射灯发出的光线照射在太阳能电池板上,储能电池存储太阳能电池板产生的电能,该系统实现了对农村居民家中的光伏能源系统的模拟,解决了现有技术中无法利用实验室典型建筑对农村居民家中的光伏能源系统进行模拟的问题。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光伏能源系统,其特征在于,包括:
房屋,所述房屋与农村居民家庭房屋具有相同的结构;
光伏能源单元,包括太阳能电池板、储能电池和全光谱辐射灯,所述太阳能电池板与所述储能电池电连接,所述太阳能电池板悬挂在所述房屋的外墙上,所述全光谱辐射灯位于所述房屋的外部,所述全光谱辐射灯与所述房屋的外墙具有预定间距,所述全光谱辐射灯发出的光线照射在所述太阳能电池板上,所述储能电池用于存储所述太阳能电池板产生的电能。
2.根据权利要求1所述的光伏能源系统,其特征在于,所述光伏能源单元还包括逆变器,所述逆变器与所述储能电池电连接,所述逆变器用于将所述储能电池中的电能转换为交流电。
3.根据权利要求2所述的光伏能源系统,其特征在于,所述光伏能源单元还包括:
控制模块,与所述储能电池电连接,用于确实充电时间,且在所述充电时间到达的情况下,控制所述储能电池放电;
电能检测模块,分别与所述储能电池和所述控制模块电连接,用于检测所述储能电池中的所述电能。
4.根据权利要求3所述的光伏能源系统,其特征在于,所述光伏能源单元还包括:
辐照计,与所述控制模块电连接,用于测量光照强度;
温度传感器,与所述控制模块电连接,用于检测当前环境的温度;
风速传感器,与所述控制模块电连接,用于检测当前环境的风速。
5.根据权利要求4所述的光伏能源系统,其特征在于,所述光伏能源单元还包括:
辐射参数调节模块,与所述全光谱辐射灯电连接,用于调节所述全光谱辐射灯的辐射参数,所述辐射参数包括灯具辐射角度、灯具辐射距离和灯具辐射功率。
6.根据权利要求5所述的光伏能源系统,其特征在于,所述光伏能源单元还包括:
电源模块,分别与所述全光谱辐射灯、所述辐照计、所述温度传感器、所述风速传感器和所述辐射参数调节模块电连接。
7.根据权利要求4所述的光伏能源系统,其特征在于,光伏能源单元还包括:
计算模块,与所述控制模块电连接,用于根据所述储能电池中的所述电能、所述光照强度和光照时间确定光伏发电效率,所述光照时间为所述全光谱辐射灯发出所述光线的时间。
8.根据权利要求7所述的光伏能源系统,其特征在于,所述光伏能源单元还包括:
显示模块,分别与所述计算模块和所述控制模块电连接,用于显示所述光照强度、所述温度、所述风速和所述光伏发电效率。
9.根据权利要求3所述的光伏能源系统,其特征在于,所述电能检测模块包括电流表和电压表,所述电流表和所述电压表电连接,所述电流表和所述电压表分别与所述逆变器电连接。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的光伏能源系统,其特征在于,所述太阳能电池板为太阳能薄膜电池板,且所述太阳能薄膜电池板为可折叠式结构。
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