CN112701755A - 离网光伏系统剩余发电功率利用方法、离网光伏系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及离网光伏系统剩余发电功率利用方法和离网光伏系统，属于新能源技术领域，该离网光伏系统剩余发电功率利用方法包括，确定系统中剩余发电功率情况；在存在剩余发电功率时，基于PWM技术将发电剩余功率向系统中预先设置的附加负载输出；附加负载包括用于实现对蓄电池工作环境温度调节的加热装置和制冷装置。本申请可有效利用剩余发电功率来驱动加热装置或制冷装置工作，避免了发电能量的浪费。

Description

离网光伏系统剩余发电功率利用方法、离网光伏系统
技术领域
本申请属于新能源技术领域，具体涉及一种离网光伏系统剩余发电功率利用方法、离网光伏系统。
背景技术
目前，相关技术中，光伏系统分为并网光伏系统和离网光伏系统，离网光伏系统中，控制器将光伏组件发出的电进行变换和管理为负载供电及为系统中蓄电池充电。
且具体的，这类离网光伏系统中，一般情况下，控制器将光伏组件发出的电变换电压后给负载供电，同时给蓄电池供电。当光伏组件电能不足时，控制器控制蓄电池给负载供电作为补充或者全部由蓄电池供电。而在实际充电时，存在着当蓄电池充满后，光伏组件发出的电只给负载供电的情况。由前文所述可知，此时光伏组件所能发出的最大电能是远大于负载所需电能的，即光伏组件存在剩余发电功率，而现有技术中这时控制器只能输出够负载所需电能，而剩余发电功率被光伏组件发热所消耗掉了，这导致了光伏组件的低效利用，浪费了发电能量。
并且离网光伏系统一般应用在室外(如山区设置的太阳能路灯)，室外环境的高温或低温都会影响蓄电池的寿命和容量，进而影响设备的使用。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种离网光伏系统剩余发电功率利用方法、及离网光伏系统，可有效利用光伏充电剩余功率，并降低室外环境的高温或低温对蓄电池的影响。
为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：
第一方面，
本申请提出一种离网光伏系统剩余发电功率利用方法，该方法包括如下步骤：
确定系统中剩余发电功率情况；
在存在剩余发电功率时，基于PWM技术将所述发电剩余功率向系统中预先设置的附加负载输出；
其中，所述附加负载包括用于实现对蓄电池工作环境温度调节的加热装置和制冷装置。
可选地，所述判断确定系统中剩余发电功率情况，包括；
检测并获取系统中蓄电池组件的当前电池电压值及当前电池电流值；
在当前电池电压值等于预设电压值、且当前电池电流值小于预设电流值时，确定系统中存在发电剩余功率。
可选地，所述基于PWM技术将所述发电剩余功率向系统中预先设置的加热装置和制冷装置输出，包括：
获取对蓄电池工作环境温度的当前采样数据；
根据该采样数据对温度控制变量进行更新；
将更新后的温度控制变量与预设门限值进行比较，
当温度控制变量的值小于低温门限值时，控制制冷装置关闭，并继续判断是否存在发电剩余功率，
若存在发电剩余功率，则控制加热装置打开并增加给加热装置的输出功率，之后继续获取当前采样数据并进行温度控制变量更新，否则直接继续获取当前采样数据并进行温度控制变量更新，
当温度控制变量的值高于高温门限值时，控制加热装置关闭，并继续判断是否存在发电剩余功率，
若存在发电剩余功率，则控制制冷装置打开并增加给制冷装置的输出功率，之后继续获取当前采样数据并进行温度控制变量更新，否则直接继续获取当前采样数据并进行温度控制变量更新，
当温度控制变量的值大于等于低温门限值且小于等于高温门限值，控制加热装置和制冷装置关闭，并继续获取当前采样数据并进行温度控制变量更新。
第二方面，
本申请提供一种离网光伏系统，该系统包括控制器，以及与所述控制器分别电连接的光伏组件、蓄电池组件和负载，该系统
还包括用于检测蓄电池组件工作环境温度的温度传感器，以及用于实现对蓄电池工作环境温度调节的加热装置和制冷装置；
所述控制器，还用于实现上述所述的方法的步骤。
可选地，所述温度传感器、加热装置和制冷装置分别与所述控制器电连接；
所述温度传感器设置在用于容置所述蓄电池组件的电池箱内；
所述加热装置为加热垫，所述加热垫紧贴设置在电池箱的两侧箱壁的内侧上；
所述制冷装置为半导体制冷片，所述半导体制冷片嵌设在电池箱的一端箱壁上。
可选地，所述加热垫为金属电阻加热型加热垫。
可选地，所述半导体制冷片上还包覆有散热片，所述散热片高出端箱壁表面、暴露在端箱壁外。
可选地，所述加热垫与所述蓄电池组件之间还填充有蓄热材料。
可选地，所述蓄热材料为相变材料。
可选地，所述电池箱的箱壁内还设置有保温夹层。
本申请采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
本申请可有效利用剩余发电功率来驱动加热装置或制冷装置工作，避免了发电能量的浪费，并更好的实现了蓄电组件工作环境温度的调节。
本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本申请实施例的附图与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，但并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为本申请一个实施例提供的离网光伏系统剩余发电功率利用方法的流程示意图；
图2为本申请一个实施例提供的离网光伏系统剩余发电功率利用方法中加热装置及制冷装置的控制流程示意图；
图3为本申请一个实施例提供的离网光伏系统的系统结构示意图；
图4为本申请一个实施例提供的离网光伏系统的电池箱的结构示意图。
图中，110-控制器；120-光伏组件；130-蓄电池组件；140-负载；150-温度传感器；160-加热装置；170-制冷装置；
210-电池箱；220-加热垫；230-半导体制冷片；240-散热片；250-蓄热材料；260-保温夹层。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。
针对背景技术中提到的问题及缺陷，本申请提出一种离网光伏系统剩余发电功率利用方法，如图1所示，该方法包括：
步骤S110，确定系统中剩余发电功率情况；
具体的，该实施例中，检测并获取系统中蓄电池组件的当前电池电压值及当前电池电流值；
在当前电池电压值等于预设电压值、且当前电池电流值小于预设电流值时，确定系统中存在发电剩余功率，这里的预设电压值基于蓄电池的满电电压值设定，预设电流值基于蓄电池的涓流充电电流值设定。
步骤S120，在存在剩余发电功率时，基于PWM技术将发电剩余功率向系统中预先设置的附加负载输出；这里的附加负载包括，用于实现对蓄电池工作环境温度调节的加热装置和制冷装置。
举例而言，通过PWM技术控制附加负载的驱动电路中功率开关管的导通等效时间，来实现将发电剩余功率向附加负载输出。
本申请采用上述技术方案，可有效利用剩余发电功率来驱动加热装置或制冷装置工作，避免了发电能量的浪费。
在前文的实施例的基础上，为有效利用剩余发电功率，更好的实现对蓄电组件工作环境温度的调节，在本申请另一实施例中，如图2所示，对加热装置及制冷装置的控制过程具体包括：
获取对蓄电池工作环境温度的当前采样数据，即对蓄电池工作环境进行温度采样，获取得到当前采样数据，举例而言，在系统电池箱内设置温度传感器，通过硬件变换电路将温度传感器的输出模拟量进行模数变换，以得到当前采样数据；
根据该采样数据对温度控制变量T1进行更新；
将更新后的温度控制变量T1与预设门限值进行比较(图2中，为与低温门限T2及高温门限T3进行比较)，
当温度控制变量的值小于低温门限值时，控制制冷装置关闭(图2中的如果制冷装置打开，则关闭制冷装置)，并继续判断是否存在发电剩余功率，
若存在发电剩余功率，则控制加热装置打开并增加给加热装置的输出功率(即本发明中功率输送控制是线性的，非直接的开关控制，如增加1％的输出)，之后继续获取当前采样数据并进行温度控制变量更新，否则直接继续获取当前采样数据并进行温度控制变量更新，
当温度控制变量的值高于高温门限值时，控制加热装置关闭(图2中的如果加热装置打开，则关闭加热装置)，并继续判断是否存在发电剩余功率，
若存在发电剩余功率，则控制制冷装置打开并增加给制冷装置的输出功率，之后继续获取当前采样数据并进行温度控制变量更新，否则直接继续获取当前采样数据并进行温度控制变量更新，
在温度控制变量的值大于等于低温门限值且小于等于高温门限值，控制加热装置和制冷装置关闭，并继续获取当前采样数据并进行温度控制变量更新。
如前文所述，对发电剩余功率的判断确定是基于对蓄电池组件的电池电压、电池电流进行的。举例而言，根据系统控制器监测到的电池电压及电池电流进行判断，电池电压及电池电流的监测获取属于现有技术中系统控制器的已有功能，这里就不进行详述了。
且具体的，在该实施例中，对发电剩余功率情况的判断确定过程中，先判断当前电池电压是否等于预设电压值，在当前电池电压等于预设电压值时再进行当前电池电流是否小于预设电流值的判断，从而来实现是否存在发电剩余功率的判断。在离线光伏系统中，相对于光伏组件，在充电状态下的蓄电池也是一种“负载”，换言之，本申请中是基于蓄电池这种“负载”的耗电情况来反向判断是否存在发电剩余功率。
本申请还提出了一种离网光伏系统。
在一实施例中，如图3和图4所示，该离网光伏系统，包括控制器110，以及与控制器110分别电连接的光伏组件120(包括太阳能板、太阳能板支架等)、蓄电池组件130和负载140，该系统还包括用于检测蓄电池组件工作环境温度的温度传感器150，以及用于实现对蓄电池工作环境温度调节的加热装置160和制冷装置170；
该实施例中的控制器110，在实现将光伏组件120发出的电进行变换和管理为负载140供电及为系统中蓄电池组件130充电之外，
其还用于基于对蓄电池组件的充电情况以及其工作环境温度的检测判断，利用光伏组件的发电剩余功率驱动加热装置或制冷装置工作，以降低系统所处环境气温对蓄电池组件的影响，这里关于利用发电剩余功率的相关实现方法已在前文方法实施例中进行了说明，这里就不在重复了。
该实施例中，温度传感器150、加热装置160和制冷装置170分别与控制器110电连接；温度传感器150设置在用于容置蓄电池组件130的电池箱210内，如图4所示为电池箱的俯视剖面示意图。
该实施例中，加热装置为加热垫，如图4所示，加热垫220紧贴设置在电池箱的两侧箱壁的内侧上，作为一种具体的实施方式，加热垫220为金属电阻加热型加热垫，其尺寸根据加热大小来计算确定。
该实施例中，制冷装置为半导体制冷片，如图4所示，半导体制冷片230嵌设在电池箱210的一端箱壁上，半导体制冷片230上还包覆有散热片240，散热片240高出端箱壁表面、暴露在端箱壁外，作为一种具体的实施方式，散热片的材质为铝，厚度为10mm-50mm，尺寸根据散热量来计算确定。
该实施例中，如图4所示，加热垫220与蓄电池组件130之间还填充有蓄热材料，蓄热材料为相变材料，设置蓄热材料可更好的维持对蓄电池组件工作环境温度的调节效果。
该实施例中，电池箱可采用上翻盖或侧开门结构，制作材质可选用金属材质或玻璃钢材质，如采用Q235普通钢板、不锈钢钢板、铝板等进行制作。箱体的尺寸基于具体的需求而定，最大尺寸可达到2000mm*1000mm*2200mm(长*宽*高)。
如图4所示，电池箱的箱壁内还设置有保温夹层260，保温夹层260的材料为相变保温材料、发泡水泥、玻璃棉、岩棉、酚醛泡沫材料、硅酸铝保温材料中的一种或多种。举例而言，保温夹层为岩棉夹层，厚度为20mm-50mm。
本申请技术方案，通过在离网光伏系统中设置温度传感器、加热装置和制冷装置，通过对控制器进行具体配置，可有效利用剩余发电功率来驱动加热装置或制冷装置工作，避免了发电能量的浪费。并且相比直接使用蓄电池能量输送给加热装置或制冷装置，无需对蓄电池额外预留容量，降低了系统成本，从另一角度更好的实现了对蓄电池组件的工作环境温度调节，从而延长了蓄电池组件的寿命、保证了其容量性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种离网光伏系统剩余发电功率利用方法，其特征在于，包括如下步骤，
确定系统中剩余发电功率情况；
在存在剩余发电功率时，基于PWM技术将所述发电剩余功率向系统中预先设置的附加负载输出；
其中，所述附加负载包括用于实现对蓄电池工作环境温度调节的加热装置和制冷装置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断确定系统中剩余发电功率情况，包括；
检测并获取系统中蓄电池组件的当前电池电压值及当前电池电流值；
在当前电池电压值等于预设电压值、且当前电池电流值小于预设电流值时，确定系统中存在发电剩余功率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于PWM技术将所述发电剩余功率向系统中预先设置的加热装置和制冷装置输出，包括：
获取对蓄电池工作环境温度的当前采样数据；
根据该采样数据对温度控制变量进行更新；
将更新后的温度控制变量与预设门限值进行比较，
当温度控制变量的值小于低温门限值时，控制制冷装置关闭，并继续判断是否存在发电剩余功率，
若存在发电剩余功率，则控制加热装置打开并增加给加热装置的输出功率，之后继续获取当前采样数据并进行温度控制变量更新，否则直接继续获取当前采样数据并进行温度控制变量更新，
当温度控制变量的值高于高温门限值时，控制加热装置关闭，并继续判断是否存在发电剩余功率，
若存在发电剩余功率，则控制制冷装置打开并增加给制冷装置的输出功率，之后继续获取当前采样数据并进行温度控制变量更新，否则直接继续获取当前采样数据并进行温度控制变量更新，
当温度控制变量的值大于等于低温门限值且小于等于高温门限值，控制加热装置和制冷装置关闭，并继续获取当前采样数据并进行温度控制变量更新。
4.一种离网光伏系统，该系统包括控制器，以及与所述控制器分别电连接的光伏组件、蓄电池组件和负载，其特征在于，
还包括用于检测蓄电池组件工作环境温度的温度传感器，以及用于实现对蓄电池工作环境温度调节的加热装置和制冷装置；
所述控制器，还用于实现权利要求1至3中任一项所述的方法。
5.根据权利要求4所述的离网光伏系统，其特征在于，所述温度传感器、加热装置和制冷装置分别与所述控制器电连接；
所述温度传感器设置在用于容置所述蓄电池组件的电池箱内；
所述加热装置为加热垫，所述加热垫紧贴设置在电池箱的两侧箱壁的内侧上；
所述制冷装置为半导体制冷片，所述半导体制冷片嵌设在电池箱的一端箱壁上。
6.根据权利要求5所述的离网光伏系统，其特征在于，所述加热垫为金属电阻加热型加热垫。
7.根据权利要求5所述的离网光伏系统，其特征在于，所述半导体制冷片上还包覆有散热片，所述散热片高出端箱壁表面、暴露在端箱壁外。
8.根据权利要求5所述的离网光伏系统，其特征在于，所述加热垫与所述蓄电池组件之间还填充有蓄热材料。
9.根据权利要求8所述的离网光伏系统，其特征在于，所述蓄热材料为相变材料。
10.根据权利要求5所述的离网光伏系统，其特征在于，所述电池箱的箱壁内还设置有保温夹层。
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CN116315301A (zh) * 2023-05-16 2023-06-23 惠州市乐亿通科技有限公司 储能系统电池加热管理方法和装置
CN116315301B (zh) * 2023-05-16 2023-08-18 惠州市乐亿通科技有限公司 储能系统电池加热管理方法和装置

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