CN203707794U - 一种太阳能家用一体式并网智能发电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种太阳能家用一体式并网智能发电系统，包括太阳能光伏组件、直流汇流装置、并网逆变器、交流配电装置、智能监控装置，太阳能光伏组件的输出端通过直流汇流装置与并网逆变器连接，并网逆变器与交流配电装置连接，交流配电装置分别连接交流负载和公共电网；直流汇流装置、并网逆变器、交流配电装置分别与智能监控装置连接，智能监控装置通过远程通信网络与监控系统主站连接。本实用新型不仅可以避免使用蓄电池，不会造成环境污染，而且系统稳定性、工作效率更高，同时减少能量损耗，降低系统投资成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能光伏技术领域，尤其涉及一种太阳能家用一体式并网智能发电系统。
背景技术
据前瞻网《2013-2017年中国光伏发电产业市场前瞻与投资战略规划分析报告》[3]调查数据显示，2011年，全球光伏新增装机容量约为27.5GW，较上年的18.1GW相比，涨幅高达52%，全球累计安装量超过67GW。全球近28GW的总装机量中，有将近20GW的系统安装于欧洲，但增速相对放缓，其中意大利和德国市场占全球装机增长量的55%，分别为7.6GW和7.5GW。2011年以中日印为代表的亚太地区光伏产业市场需求同比增长129%，其装机量分别为2.2GW，1.1GW和350MW。此外，在日趋成熟的北美市场，去年新增安装量约2.1GW，增幅高达84%。
光伏发电是根据光生伏打效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件，所以，光伏发电设备极为精炼，可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源可以无处不在。
但是，由于家用太阳能光伏装机区域的特殊性，以及为了光伏发电系统发电量的最大化，对太阳能光伏发电并网系统监控装置要求越来越高，而且用户也对监控装置的智能化、人性化要求也越来越高。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于：提供一种太阳能家用一体式并网智能发电系统，不仅可以避免使用蓄电池，不会造成环境污染，而且系统稳定性、工作效率更高，同时减少能量损耗，降低系统运行成本。
为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种太阳能家用一体式并网智能发电系统，包括太阳能光伏组件、直流汇流装置、并网逆变器、交流配电装置、智能监控装置，所述太阳能光伏组件的输出端通过直流汇流装置与并网逆变器连接，所述并网逆变器与交流配电装置连接，所述交流配电装置分别连接交流负载和公共电网；所述直流汇流装置、并网逆变器、交流配电装置分别与智能监控装置连接，所述智能监控装置通过远程通信网络与监控系统主站连接。
进一步地，还包括与智能监控装置连接的数据采集装置。
进一步地，所述远程通信网络采用以太网有线通信方式、光纤有线通信方式；或采用全球移动通讯系统、通用无线分组业务、码分多址、第三代数字通信、全球微波互联接入或无线保真的适用于远程无线网络连接的方式中的一种以及两种或多种方式的组合。
进一步地，所述直流汇流装置中设有第一防雷器和第一断路器。
进一步地，所述并网逆变器采用MPPT控制器。
进一步地，所述交流配电装置中设有第二防雷器和第二断路器。
进一步地，还包括外部防雷装置，所述外部防雷装置包括接闪器、与接闪器连接的引下线以及与引下线连接的接地地网。
上述技术方案至少具有如下有益效果：本实用新型将太阳能光伏组件的输出端通过直流汇流装置与并网逆变器连接，并网逆变器与交流配电装置连接，交流配电装置分别连接交流负载和公共电网；直流汇流装置、并网逆变器、交流配电装置分别与智能监控装置连接，智能监控装置通过远程通信网络与监控系统主站连接。不仅可以避免使用蓄电池，不会造成环境污染，而且系统稳定性、工作效率更高，同时减少能量损耗，降低系统投资成本。
附图说明
图1是本实用新型太阳能家用一体式并网智能发电系统的结构示意图。
图2是本实用新型太阳能家用一体式并网智能发电系统的流程示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图对本实用新型做进一步描述。
实施例一
如图1、图2所示，本实用新型实施例的太阳能家用一体式并网智能发电系统包括太阳能光伏组件1、直流汇流装置2、并网逆变器3、交流配电装置4、智能监控装置5，太阳能光伏组件1的输出端通过直流汇流装置2与并网逆变器3连接，并网逆变器3与交流配电装置4连接，交流配电装置4分别连接交流负载和公共电网；直流汇流装置2、并网逆变器3、交流配电装置4分别与智能监控装置5连接，智能监控装置5通过远程通信网络6与监控系统主站7连接。
太阳能光伏组件1采用晶体硅太阳能电池板利用光生伏特效应将太阳辐射的能量转换为直流电，经逆变后并入公共电网，与市电一起为家庭用电负载提供电力输出。太阳能电池板中的单体太阳电池是一种利用光生伏特效应将太阳辐射能转换成电能的器件，所以需要在户外接受阳光照射，由于其易破碎、易被腐蚀，如果直接暴露在空气中，它的光电转换效率会由于潮湿、灰尘、酸雨等多种影响而大幅度下降。因此，为了满足太阳电池在户外使用的要求，通常采用胶封、层压等方式进行封装处理，并且由于单体太阳电池的输出功率较小，为满足常规负载的实际用电需求，通常在封装时对单体太阳电池进行一定的串、并联组合，太阳电池组件的最基本元件是太阳电池，有单晶硅、多晶硅、非晶硅和其它薄膜电池等。
直流汇流装置2的作用是根据输入的直流电压和电流范围，把一定数量、规格相同的光伏组件串联组成一个光伏组件串列，再将若干个串列进行汇流，通过第一防雷器与第二断路器后输出，最终接入并网逆变器3。直流汇流装置2需根据光伏系统的实际需要进行定制且必须进行接地处理，直流汇流装置2除汇流作用之外，还可通过第一防雷器提供防雷保护，通过第二断路器提供过流保护，智能监控装置5监测太阳能光伏组件1的电流、电压和第一防雷器、第一断路器的状态。所述直流汇流装置中设有第一防雷器和第一断路器。
并网逆变器3的作用是将太阳能光伏组件1输出的直流电通过电力电子转换装置转换成符合上网要求的交流电。并网逆变器3的工作原理是：利用单片机、DSP等高性能微处理器控制大功率电力电子开关器件工作，对光伏组件阵列输出的直流电进行转换，使设备输出为满足电网电压、相位及频率要求的交流电。并网逆变器3最特别之处在于，为保证太阳能光伏组件1始终能够以最大功率输出电能，系统中采用最大功率跟踪（MPPT）控制技术。并网逆变器3具有过／欠电压、过／欠频率、防孤岛效应、短路保护、逆向功率保护等保护功能，同时可将其电压（或者电流）总谐波畸变率控制在较小的范围内，以尽可能减少对电网的干扰。并网逆变器3配置有高性能滤波电路，使得并网逆变器3交流输出的电能质量很高，能够满足各项国家标准对公共电网电能质量的要求，不会对公共电网质量造成污染。在运行过程中，并网逆变器3还可以实时进行电网检测使得逆变器的交流输出电流与电网电压的相位保持一致，因此功率因数能保持在相当高的水平，接近1.0左右。具体标准参见GB/T19939-2005《光伏系统并网技术要求》。
交流配电装置4是一种铠装式金属封闭低压开关设备，适宜户内安装。通过单元的组合及元件仪表的选取，很容易组成适用于系统的多种解决方案。太阳能家用一体式智能发电系统内部的维护、开关的接地均可在柜前操作，设备可靠墙摆放。交流配电装置4内装设新型的传感器和智能型控制／保护单元，以实时监测直流侧电流电压、交流侧电流电压，控制交流负载的接入和断开。为保护并网逆变器3不受市电引入感应雷破坏，交流配电装置4中设有第二防雷器和第二断路器，交流部分的防雷可以将第二防雷器串接第二断路器再并入交流输出线上，且第二防雷器接地端须与地线可靠连接。
智能监控装置5可采用本地监控与远程遥测结合的方式，由计算机监控系统完成全部发电站的监视控制，并向监控系统主站7发送信息。智能监控装置5中的计算机监控系统应能实现所有开关量的采集，并与直流汇流装置2、并网逆变器3、交流配电装置4实现通信，监控内容包括直流侧太阳能光伏组件1的电流、电压和交流侧的电流、电压和频率以及环境参数的监测和交流负载的接入、断开控制和保护。
远程通信网络6采用以太网有线通信方式、光纤有线通信方式；或采用全球移动通讯系统、通用无线分组业务、码分多址、第三代数字通信、全球微波互联接入或无线保真的适用于远程无线网络连接的方式中的一种以及两种或多种方式的组合。具体地，本实施例中对光伏发电系统的遥控与遥测的技术，可利用以下两种方式实现：
（1）利用公众电话网的方式，目前可以使用常见的modem或者ADSL的方式实现远程监控。基本方式是将逆变器或者其它控制器的控制参数通过RS485总线和监控计算机连接，将监控计算机作为服务器，本地进行数据处理，然后通过modem或者ADSL连接互联网进行远程的数据交换。该方式成本相对比较低，但是监控计算机长期连接在互联网上，有感染计算机病毒的危险，数据的安全性相对较低。
（2）利用公众无线网络的方式，目前可以使用SMS短信服务，也可以使用无线网卡等无线终端，实现数据的实时远程传输。基本方式是将逆变器或者其它控制器的控制参数通过工业总线和无线终端相连，将实时数据通过无线网络终端发射，然后在异地使用无线网络终端接收并上传到异地的主控制计算机。该方式不会有计算机感染病毒的危险，但无线传输的成本相对较高，而且在无线传输的过程中还存在数据被监听的可能性。
对于通迅较为方便的地区，适合采用利用公众电话网ADSL的方式进行遥控遥测；对于有线网络未能覆盖的地区，可采用SMS短信或者无线网卡等终端设备进行通信。
同时，监控系统还可以在楼层大厅等明显位置安装大型屏幕显示器，将太阳能光伏发电系统的相关信息直观展示出来，如实时发电量、直流电压、直流电流、交流电压及电流、历史发电量和CO2减排量等，让参观者可以真切地感受到光伏系统的节能减排效果。
公共电网其作用是吸收并网光伏逆变器产生的电能，通常可以将其看作一个无限大的交流储能装置，可以与光伏发电系统互为补充，一起为负载提供连续、稳定、可靠的电力输出。
实施例二
本实施例与实施例一的不同之处在于，本实施例的太阳能家用一体式并网智能发电系统还包括外部防雷装置8，外部防雷装置8包括接闪器、与接闪器连接的引下线以及与引下线连接的接地地网，雷电对太阳能光伏发电系统设备的影响，主要由以下几个方面造成：
（1）直击雷：太阳电池组件大多都是安装在室外屋顶或是空旷区域，所以雷电很可能直接击中太阳电池组件，造成设备的损坏而无法正常工作。
（2）感应雷：远处的雷电闪击，由于电磁脉冲空间传播的缘故，会在太阳电池组件到控制器或者是逆变器、控制器到直流负载、逆变器到配电柜以及配电柜到交流负载等的供电线路上产生浪涌过电压，损坏电气设备。
（3）地电位反击：在有外部防雷保护的光伏发电系统中，由于外部防雷装置8将雷电引入大地，从而导致地网上产生高电压，高电压通过设备的接地线进入设备，从而损坏控制器、逆变器或者是交、直流负载等设备。
外部防雷装置8作用是提供直击雷电流泄放通道，使雷电不会直接击中太阳电池组件。太阳能光伏发电系统必须有相对完善的外部防雷措施，以保证裸露在室外的太阳电池组件不被直接雷击损坏。
实施例三
本实施例与实施例一的不同之处在于，本实施例的太阳能家用一体式并网智能发电系统还包括与智能监控装置5连接的数据采集装置9，数据采集装置9对太阳能光伏组件1使用环境中的辐照度、温度、风速等重要环境参数的采集，为智能监控装置5提供参考数据。
本实用新型本系统以减少成本、优化投资、增加系统稳定性、提高系统效率、安装方便和可持续发展为理念，系统负载通过控制系统装置，实现系统的智能监控和智能控制，在负载过多的时候可自动控制部分负载的断开；在光伏发电较多的情况下，自动控制部分负载的接入。系统可以实时监测直流侧光伏组串的电流、电压和交流侧的电流、电压和频率，且数据采集装置9可采集包括辐照度、环境温度、组件工作温度、风速等环境参数并通过面板实时显示系统各部分的运行状况和环境监测状况。太阳能家用一体式智能发电系统中负载优先使用太阳能所发电力，不足部分由市电补充，多余的部分送入公共电网。这一方面解决了投资效益问题；另一方面在使用中也让用户提高环保意识和注意节约用电。
以上所述是本实用新型的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种太阳能家用一体式并网智能发电系统，其特征在于，包括太阳能光伏组件（1）、直流汇流装置（2）、并网逆变器（3）、交流配电装置（4）、智能监控装置（5），所述太阳能光伏组件（1）的输出端通过直流汇流装置（2）与并网逆变器（3）连接，所述并网逆变器（3）与交流配电装置（4）连接，所述交流配电装置（4）分别连接交流负载和公共电网；所述直流汇流装置（2）、并网逆变器（3）、交流配电装置（4）分别与智能监控装置（5）连接，所述智能监控装置（5）通过远程通信网络（6）与监控系统主站（7）连接。
2.如权利要求1所述的太阳能家用一体式并网智能发电系统，其特征在于，还包括与智能监控装置（5）连接的数据采集装置（9）。
3.如权利要求1所述的太阳能家用一体式并网智能发电系统，其特征在于，所述远程通信网络（6）采用以太网有线通信方式、光纤有线通信方式；或采用全球移动通讯系统、通用无线分组业务、码分多址、第三代数字通信、全球微波互联接入或无线保真的适用于远程无线网络连接的方式中的一种以及两种或多种方式的组合。
4.如权利要求1所述的太阳能家用一体式并网智能发电系统，其特征在于，所述直流汇流装置（2）中设有第一防雷器和第一断路器。
5.如权利要求1所述的太阳能家用一体式并网智能发电系统，其特征在于，所述并网逆变器（3）采用MPPT控制器。
6.如权利要求1所述的太阳能家用一体式并网智能发电系统，其特征在于，所述交流配电装置（4）中设有第二防雷器和第二断路器。
7.如权利要求1所述的太阳能家用一体式并网智能发电系统，其特征在于，还包括外部防雷装置（8），所述外部防雷装置（8）包括接闪器、与接闪器连接的引下线以及与引下线连接的接地地网。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20140709 |