CN206471838U - 一种基于分时电价政策的光伏发电并网优化装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种基于分时电价政策的光伏发电并网优化装置，包括光伏电池阵列、逆变器、蓄电池、电压检测单元和控制器，光伏电池阵列与充电开关的一端、放电开关的一端相连，充电开关的另一端与蓄电池相连，放电开关的另一端经逆变器、发电计量电能表与负载供电开关的一端相连，负载供电开关的另一端与本地负载相连，电压检测单元的输入端与蓄电池相连，输出端与控制器相连，控制器分别与充电开关、放电开关、负载供电开关相连。本实用新型通过控制器控制充电开关、断电开关、并网开关、负载供电开关和购电开关的通断，从而优化光伏发电的储能与供用电，使用户合理避开电价峰值段购电，减少用户额外电费支出，提高光伏电站建设的整体收益。

Description

一种基于分时电价政策的光伏发电并网优化装置
技术领域
本实用新型涉及电力设备技术领域，特别涉及一种基于分时电价政策的光伏发电并网优化装置。
背景技术
分时电价是指在不同的时段收取不同电费价格，一般是根据电力负荷大小将一天按时段性分为“峰、谷、平”三个电价。我国大部分省（自治区、直辖市）将晚19点－22点设为电价峰值段，凌晨为电价谷值段。分时电价政策让用户从经济角度上更加合理地调整用电需求的时间及需求量，是电网负荷削峰填谷、提高能源利用效率、提高电力生产效率、降低电力供应成本、减少停电损失的一种有效手段。目前全国大部分的省（自治区、直辖市）都在实施分时电价政策与阶梯电价政策。
新能源产业是国家战略性新型产业，国家出台系列政策鼓励太阳能、风能的应用，光伏发电已成为当前建设与投资的热点，并作为我国农村精准扶贫的项目之一。目前我国大部分光伏发电的并网采用“即发即上”的直接并网式，这种方式虽降低了投资成本，但对电网冲击较大，售电价格固定，电能没有储存。而市电电价的峰值段一般在晚19点－22点，安装了“即发即上”光伏电站的用户同样不能规避晚间消费“峰值电价”的高价电，不能充分发挥光伏电站的利好因素。
发明内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、能源利用率高的基于分时电价政策的光伏发电并网优化装置。
本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种基于分时电价政策的光伏发电并网优化装置，包括光伏电池阵列、充电开关、放电开关、负载供电开关、逆变器、蓄电池、电压检测单元和控制器，所述光伏电池阵列的输出端与充电开关的一端、放电开关的一端相连，充电开关的另一端与蓄电池相连，放电开关的另一端与逆变器的输入端相连，逆变器的输出端经发电计量电能表与负载供电开关的一端相连，负载供电开关的另一端与本地负载相连，所述电压检测单元的输入端与蓄电池相连，电压检测单元的输出端与控制器相连，控制器分别与充电开关的控制端、放电开关控制端、负载供电开关控制端相连。
上述基于分时电价政策的光伏发电并网优化装置还包括并网开关和上网售电电能表，所述并网开关的一端连接在发电计量电能表的输出端与负载供电开关之间，并网开关的另一端经上网售电电能表与电力网相连，并网开关的控制端与控制器相连。
上述基于分时电价政策的光伏发电并网优化装置还包括购电开关和购电电能表，所述购电开关的一端与本地负载相连，购电开关的另一端经购电电能表与电力网相连，购电开关的控制端与控制器相连。
上述基于分时电价政策的光伏发电并网优化装置，所述控制器包括单片机、显示模块、按键、驱动模块、LED指示灯、存储器和时钟模块，所述单片机分别与显示模块、按键、驱动模块、LED指示灯、存储器、时钟模块相连。
上述基于分时电价政策的光伏发电并网优化装置，所述单片机采用STC12C5A60S2。
上述基于分时电价政策的光伏发电并网优化装置，所述时钟模块的主芯片采用DS1302。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型根据当地的分时电价政策以及光伏发电规律，通过控制器控制充电开关、断电开关、并网开关、负载供电开关和购电开关的通断，从而自动优化光伏发电的储能与供用电，使用户合理避开电价“峰值段”购电，减少用户额外电费支出，提高家庭光伏电站建设的整体收益。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图。
图2为图1中控制器的结构框图。
图3为图2的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示，本实用新型包括光伏电池阵列、充电开关、放电开关、负载供电开关、逆变器、蓄电池、电压检测单元、购电开关、购电电能表、并网开关、上网售电电能表和控制器，所述光伏电池阵列的输出端与充电开关的一端、放电开关的一端相连，充电开关的另一端与蓄电池相连，放电开关的另一端与逆变器的输入端相连，逆变器的输出端经发电计量电能表与负载供电开关的一端相连，负载供电开关的另一端与本地负载相连，所述电压检测单元的输入端与蓄电池相连，电压检测单元的输出端与控制器相连，控制器分别与充电开关的控制端、放电开关控制端、负载供电开关控制端相连。
所述并网开关的一端连接在发电计量电能表的输出端与负载供电开关之间，并网开关的另一端经上网售电电能表与电力网相连，并网开关的控制端与控制器相连。
所述购电开关的一端与本地负载相连，购电开关的另一端经购电电能表与电力网相连，购电开关的控制端与控制器相连。
光伏电池阵列输出36V直流电压，蓄电池为24V铅酸蓄电池，充电开关实现蓄电池的充放电控制，放电开关实现光伏电池阵列或蓄电池的电能输出控制，逆变器是将放电开关输出的直流电逆变成220V交流电，发电计量电能表计量光伏发电的总功率，以便根据国家政策获得相关补贴，电压检测单元是通过分压电阻的方式检测蓄电池电压，以便实现蓄电池的充放电保护。
如图2所示，所述控制器包括单片机、显示模块、按键、驱动模块、LED指示灯、存储器和时钟模块，所述单片机分别与显示模块、按键、驱动模块、LED指示灯、存储器、时钟模块相连。
如图3所示，所述单片机采用STC12C5A60S2，其完全兼容8051系统，并集成8路高速10位A/D转换以及60K FLASH ROM，满足本设计的A/D转换及存储器容量的需求。显示模块采用128*64阵列的黑白液晶显示屏，可显示汉字、英文字符及图片，其与单片机P0口进行数据交换；时钟模块采用时钟芯片DS1302，用来提供系统时间，以便设置分时电价时间，其与单片机的P2.2－P2.5口相连；存储器FM24C256为8*32Kbit的I2C串行口EEPROM，由于单片机没有I2C串行口，因此将P2.0、P2.1虚拟成SDA、SDL实现数据读写。单片机P1.0、P1.1口接按键，通过两只按键的交互使用实现功能设置，P1.2为蓄电池电压检测输入端，通过内部的A/D转换判断蓄电池电压值，从而实现蓄电池充放电控制；P2.5、P2.6、P2.7、P1.3、P1.4分别用来实施蓄电池充电控制、蓄电池放电控制、负载供电控制、并网售电控制以及购电控制，通过控制由CMOS管构成的电子开关实现对应功能，P1.5、P1.6、P1.7分别用来控制指示灯LED1、LED2、LED3。
本实用新型的工作原理如下：全国各地的分时电价划分不完全相同，但一般是将上午9点－11：30以及晚上19点－22点设为峰值电价，23点-7点为谷值电价，其他时段为平值电价。用户根据当地分时电价政策分别设置好“峰、平、谷”时段，控制器根据“峰、平、谷”时段数据自动配置光伏发电的应用。
在上午7点－9点为电价平值段，此时光伏电池阵列已开始发电，光伏发电设置成为蓄电池充电模式。控制器控制充电开关闭合，并网开关、放电开关断开，购电开关闭合，此时光伏电池阵列向蓄电池充电，本地负载完全由电网供电；当蓄电池充电饱和时，充电开关断开，放电开关闭合，负载供电开关闭合，并网开关断开，光伏电池阵列通过放电开关、逆变器、负载供电开关为负载供电，不足部分通过闭合的购电开关由电网补充。
在上午9点－11点30为电价峰值段，同时太阳能较为充裕，光伏发电设置为自发自用、余电上网模式。控制器控制蓄电池充电开关闭合，放电开关闭合，负载供电开关闭合，并网开关断开，购电开关断开，本地负载由光伏电池阵列与蓄电池共同供电。如检测出负载较轻，并网开关闭合，多余电能售电上网。
11：30－19点为电价平值段，此时太阳能十分充裕，光伏发电设置成为蓄电池充电、余电上网模式。控制器首先控制充电开关闭合，放电开关断开，并网开关断开，购电开关闭合，光伏阵列为蓄电池充电，负载由电网供电；蓄电池充电完成后，充电开关断开，放电开关闭合，并网开关闭合，由光伏电池阵列为负载供电，多余电能通过并网开关上网售电，不足部分通过购电开关补充市电。
19点－22点为电价峰值段，此时太阳能已基本不能发电，此时供电设置成蓄电池供电模式。控制器控制充电开关闭合，放电开关闭合，并网开关断开，购电开关断开，本地负载完全由蓄电池供电，当蓄电池亏电时，再切换成电网供电。
23点－7点为电价谷值段，设置成电网供电模式。此时，负载供电开关断开，购电开关闭合，本地负载完全由电网供电。

Claims (6)

1.一种基于分时电价政策的光伏发电并网优化装置，其特征在于：包括光伏电池阵列、充电开关、放电开关、负载供电开关、逆变器、蓄电池、电压检测单元和控制器，所述光伏电池阵列的输出端与充电开关的一端、放电开关的一端相连，充电开关的另一端与蓄电池相连，放电开关的另一端与逆变器的输入端相连，逆变器的输出端经发电计量电能表与负载供电开关的一端相连，负载供电开关的另一端与本地负载相连，所述电压检测单元的输入端与蓄电池相连，电压检测单元的输出端与控制器相连，控制器分别与充电开关的控制端、放电开关控制端、负载供电开关控制端相连。
2.根据权利要求1所述的基于分时电价政策的光伏发电并网优化装置，其特征在于：还包括并网开关和上网售电电能表，所述并网开关的一端连接在发电计量电能表的输出端与负载供电开关之间，并网开关的另一端经上网售电电能表与电力网相连，并网开关的控制端与控制器相连。
3.根据权利要求1所述的基于分时电价政策的光伏发电并网优化装置，其特征在于：还包括购电开关和购电电能表，所述购电开关的一端与本地负载相连，购电开关的另一端经购电电能表与电力网相连，购电开关的控制端与控制器相连。
4.根据权利要求1所述的基于分时电价政策的光伏发电并网优化装置，其特征在于：所述控制器包括单片机、显示模块、按键、驱动模块、LED指示灯、存储器和时钟模块，所述单片机分别与显示模块、按键、驱动模块、LED指示灯、存储器、时钟模块相连。
5.根据权利要求4所述的基于分时电价政策的光伏发电并网优化装置，其特征在于：所述单片机采用STC12C5A60S2。
6.根据权利要求4所述的基于分时电价政策的光伏发电并网优化装置，其特征在于：所述时钟模块的主芯片采用DS1302。
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