光伏分配系統的製作方法

2023-05-24 19:23:51 1

專利名稱：光伏分配系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種光伏應用設備，主要應用對象是家庭或者其他小規模光伏發電的場合，屬於獨立運行的光伏。
背景技術：
光伏(PVor photovoltaic)是太陽能光伏發電系統(photovoltaic powersystem)的簡稱。是ー種利用太陽電池半導體材料的光伏效應，將太陽光輻射能直接轉換為電能的ー種新型發電系統，有獨立運行和併網運行兩種方式。公知的，光伏板組件是ー種暴露在陽光下便會產生直流電的發電裝置，由幾乎全部以半導體物料(例如矽)製成的薄身固體光伏電池組成。由於沒有活動的部分，故可以長時間操作而不會導致任何損耗。簡單的光伏電池可為手錶及計算器提供能源，較複雜的光伏系統可為房屋提供照明，並為電網供電。獨立運行的光伏在很多時候不是單純的使用一塊電池板，更多的時候是一組電池板串聯使用，使用原理和應用領域均受到很大限制。並且目前絕大多數光伏發電系統，包括獨立運行的光伏發電系統將發出的直流電通過逆變器變成交流電後向外輸出，這過程中既增加了轉換環節的電量損耗，又増加了發電設備的投入，這對想方設法降低發電成本、提高發電效率的光伏發電系統來說難以承受的。

發明內容
因此，本發明的目的在於能夠有效提高光伏利用率的光伏分配系統，用於獨立運行的光伏。本發明採用的技術方案為:
一種光伏分配系統，包括ー組光伏電池板，還包括蓄電池以及控制裝置，其中所述控制裝置包括串並聯切換電路，用於該組光伏電池板輸出充電的並聯狀態與輸出用電的串聯狀態的切換，且包括用於檢測蓄電池電量的檢測裝置，以在檢測值低於設定值時，切換為並聯狀態對蓄電池充電。從上述方案可以看出，區分於常規的通過串聯方式並採用逆變方式驅動負載的ー般應用，本發明採用串並聯轉換的方式並結合蓄電池以提高光伏利用率。串聯的電池組兩端的電壓等於所有電池板的電壓和，而並聯的電池組的驅動電壓為單塊電池板的輸出電壓(並聯要求採用輸出電壓一致的電池板)，從而，在相對高壓狀態時也就是並聯狀態提供負載供電，提高電壓級別，降低線損。而在相對低壓狀態時，對應地，功率一定的情況下，電流増大，能夠對完成快速充電，從而在蓄電池充電狀態時對其他負載的影響減小。另ー方面，顯然光伏電池板主要用於白天發電，晚上靠蓄電池驅動負載，蓄電池處於驅動側，匹配連接光伏的線路比較短，線損可以忽略。因而，依據上述方案，消除了逆變所帶來的損耗，直接採用串並聯方式提供驅動電壓，大大提高了能源的利用率。
上述光伏分配系統，所述控制裝置輸出用電的電路有多支，對應地，該控制裝置還配有用於檢測不用電電路使用狀態的傳感器，以在較高優先級用電電路處於使用狀態時，且總供應電量低於總使用電量時，截止低優先級用電電路。上述光伏分配系統，用於對蓄電池充電的電路含有手動開關。上述光伏分配系統，還配有接入交流電網的開關，以在該系統總功率不足時，接入外接電源。上述光伏分配系統，所述切換電路為開關電路，除首尾光伏電池板外，每一光伏電池板的一對輸出電纜其一配有用於轉換連接主電路與相鄰光伏電池板的轉換開關，另ー則設有連接於主電路的動斷開關，首尾光伏電池板ー塊ー電纜設有連接對應主電路的動斷開關，另ー塊ー電纜匹配設有轉換開關，從而在所述串聯狀態時，通過轉換開關使光伏電池板順次連接，並通過頭尾光伏電池板接入主電路。上述光伏分配系統,所屬光伏電池板的的數目為8。


圖1為依據本發明的一種串並聯轉換結構示意圖。圖2為ー種光伏分配系統的結構原理圖。
具體實施例方式應當理解，大部分的家用電器都是可以直流驅動的，如電熱水器、電爐、燈具、電視等，諸如家用電腦這樣的設備，稍加改造也可以使用直流電，畢竟電腦上的主要元器件都是直流驅動的。因此，單純的家用或者一般的獨立運行的光伏提供直流驅動是可行的。一個層面的目的是通過對多組光伏電池板電路的動態組合，在不使用逆變器的情況下，實現光伏發電利用的最大化，從而減少逆變器造成的功耗和資金投入，並將光伏電站發出的電能合理分配、充分利用，儘可能減少電站空轉。通過多塊光伏電池板或者以系統為單元同時使用，相互並聯形成系統組，相互調劑富餘的光伏電能，實現光伏利用的最大化。一個層面的目的是針對不同用電器和儲電器的需求，分別設定用電優先權，自動輸送多組不同的電流和電壓。原理:根據每塊光伏電池板的電壓和電流，依據用電需求，分別依靠系統，自動採取串聯或並聯的方式，匹配出合適的直流電電源參數，在輸出端還可以通過分壓方式進行對應用電設備的適配。另ー層面根據用電優先權的級別，保證優先權級別較高的電器設備首先能夠正常使用。如圖2所示的光伏分配系統，其負載如LED燈、電視機、個人計算機、電熱水器，成為輸出用電側，而蓄電池構成一定情況下的電源，如晚上，未儲能側。其包括ー組光伏電池板，在圖2中改組光伏電池板通過光伏智能分配系統進行分配，實際為光粉分配系統的控制部分，也就是控制裝置，這裡把檢測部分也納入到控制裝置部分，如檢測蓄電池電量的傳感器，用電電路是否有電流流過的傳感器等。圖1則給出了ー種具體的純粹由開關構成的切換結構，其自身可以整體封裝構造為ー個開關模塊。也可以配置其他的開關電路實現串並聯的切換。
其側重點在於串並聯的切換，無論哪種狀態，其輸出功率基本不變，所改變的是輸出電路和輸出電壓，針對不同的應用，使用不同的制式，提高匹配性，從而減小單ー模式下的變換所造成的額外能耗。家用電器大多能夠為直流電壓所驅動，因此，發明人認為，逆變在一些情況下是畫蛇添足，無實際價值。匹配將各光伏電池板串聯起來或者並聯起來的出發點，配置串並聯切換電路，用於該組光伏電池板輸出充電的並聯狀態與輸出用電的串聯狀態的切換。白天用電量比較小，用於儲能，因而這種變換頻率並不是很高，當然，在不同的應用中，可能白天負載或者說輸出用電側的需求會更大，無論哪種情況，提供用於檢測蓄電池電量的檢測裝置，以在檢測值低於設定值時，切換為並聯狀態對蓄電池充電，使蓄電池處於一種相對的能夠被可靠使用的狀態更為重要。不過基於此應當理解，蓄電池有一定的自持能力，即便是白天負載用電比較多，設定合適的切換狀態，對負載的適用也不會有大大的影響。加以匹配的，本文側重於採用並聯狀態對蓄電池進行充電，低壓大電流，充電速度更快。另ー方面，蓄電池的充電電壓一般都比較低，因而採用低壓狀態具有更好的匹配性。蓄電池在充電時也可以向外提供驅動能力，不過最好不採用這種方式，當用電不穩時，容易使蓄電池發熱嚴重。因而，在一些應用中，作為整體的驅動電源，可以附加交流電網，在為蓄電池充電時，可以使用交流電網供電。優選地，所述控制裝置輸出用電的電路有多支，對應地，該控制裝置還配有用於檢測不用電電路使用狀態的傳感器，這裡的傳感器主要採用電流傳感器，也可以採用電壓傳感器，僅僅提供一種正在使用的狀態，這兩個量值比較直接，從而在較高優先級用電電路處於使用狀態時，且總供應電量低於總使用電量時，截止低優先級用電電路。例如，一定條件下的照明設備，因需要隨時使用，所以設為最高級。其次是計算機和電視機，因需要經常使用，所以設為第二級。蓄電池可以納入優先級行列，是保證光伏系統不發電時也能用電的必需設備，可以設為第三級。電熱水器因為有較大的熱存儲功能，何時用電影響不大，所以可以將其設為最後ー級。各個優先級的電路在支路側設置傳感器就可以採集其狀態。應當理解，優先級高低並不表示優先級高的會屏蔽掉優先級低的電氣設備的適用，如所說的第一優先級的照明設備，在光伏工作吋，恰恰是白天，其使用也只是在一定條件下的使用，因而其對整個系統的電壓電流波動通常不會產生顯著的影響，級別雖高，但通常不會影響第二、第三優先級用電設備的使用。在一些應用中，用於對蓄電池充電的電路設置手動開關，強制斷開蓄電池與系統主電路的連接，以在用戶認為需要強制保證其他用電設備工作時，消除蓄電池的影響。在圖1所示的結構中，所述切換電路為開關電路，除首尾光伏電池板外，如圖中最上和最下的光伏電池板，也就是PVl和PVn，其中n是自然數，顯然匹配為光伏電池板組內光伏電池板的塊數。圖中使用聯動的開關組，顯然也可以為ー個信號驅動的多個開關，KA表示轉換開關，K表示普通開關，在這裡採用動斷開關，參見PVl和PV2，信號驅動的線圈(圖中虛線上面的方框)動作吋，Kl斷開，KAl轉換到與Kl的PV2側端子相連，當然，在圖中如此表示，並不表示兩者共用端子，以此類推，就完成了並聯狀態到串聯狀態的轉換，圖1實際表示的是並聯狀態，動作後表示為串聯狀態。依據上例，那麼從原理上，圖1所示的結構具有以下特點:
除首尾光伏電池板外，每一光伏電池板的一對輸出電纜其一配有用於轉換連接主電路與相鄰光伏電池板的轉換開關，另ー則設有連接於主電路的動斷開關，首尾光伏電池板一塊ー電纜設有連接對應主電路的動斷開關，另ー塊ー電纜匹配設有轉換開關，從而在所述串聯狀態吋，通過轉換開關使光伏電池板順次連接，並通過頭尾光伏電池板接入主電路。這裡主電路為區別於光伏電池板的単元區分的，本領域的技術人員通過對上述內容的閱讀，應當對此有清楚的理解。每塊光伏電池板的輸出電壓一般為12伏。經過研究發現，匹配一般家用電器的應用，所述光伏電池板的的數目為8，對應有串聯狀態的96V輸出電壓，可以處於一種節能的狀態。為有利於理解，依據上述內容，參考說明書附圖2，ー種智能配置系統的工作任務當光伏系統發電時，智能配電系統根據各用電器的優先級別輸送相應的直流電，其剩餘電能送到電熱水器。當電熱水器的溫度達到最高設定值，富餘的電能橫向輸出到其他用智能分配系統。當本系統發電量不足時，可向其他系統借電，當其他系統無富餘電量外借時，智能系統將逐步減少供電量，直至光伏發電系統停止工作。此時需用電時，將所需用電器(不包括蓄電池)轉接到公共電網。
權利要求
1.一種光伏分配系統，包括ー組光伏電池板，其特徵在於，還包括蓄電池以及控制裝置，其中所述控制裝置包括串並聯切換電路，用於該組光伏電池板輸出充電的並聯狀態與輸出用電的串聯狀態的切換，且包括用於檢測蓄電池電量的檢測裝置，以在檢測值低於設定值時，切換為並聯狀態對蓄電池充電。
2.根據權利要求1所述的光伏分配系統，其特徵在於，所述控制裝置輸出用電的電路有多支，對應地，該控制裝置還配有用於檢測不用電電路使用狀態的傳感器，以在較高優先級用電電路處於使用狀態時，且總供應電量低於總使用電量時，截止低優先級用電電路。
3.根據權利要求1或2所述的光伏分配系統，其特徵在於，用於對蓄電池充電的電路含有手動開關。
4.根據權利要求1或2所述的光伏分配系統，其特徵在於，還配有接入交流電網的開關，以在該系統總功率不足時，接入外接電源。
5.根據權利要求1或2所述的光伏分配系統，其特徵在於，所述切換電路為開關電路，除首尾光伏電池板外，每一光伏電池板的一對輸出電纜其一配有用於轉換連接主電路與相鄰光伏電池板的轉換開關，另ー則設有連接於主電路的動斷開關，首尾光伏電池板ー塊ー電纜設有連接對應主電路的動斷開關，另ー塊ー電纜匹配設有轉換開關，從而在所述串聯狀態時，通過轉換開關使光伏電池板順次連接，並通過頭尾光伏電池板接入主電路。
6.根據權利要求1所述的光伏分配系統，其特徵在於，所述光伏電池板的數目為8。
全文摘要
本發明公開了一種光伏分配系統，包括一組光伏電池板，還包括蓄電池以及控制裝置，其中所述控制裝置包括串並聯切換電路，用於該組光伏電池板輸出充電的並聯狀態與輸出用電的串聯狀態的切換，且包括用於檢測蓄電池電量的檢測裝置，以在檢測值低於設定值時，切換為並聯狀態對蓄電池充電。依據本發明能夠有效提高光伏利用率。
文檔編號H02J7/35GK103094977SQ201310059878
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月26日 優先權日2013年2月26日
發明者張捷英, 李衍山, 駱書晶 申請人:張捷英