一种大型太阳能光伏电站剩余电能收集系统
专利汇可以提供一种大型太阳能光伏电站剩余电能收集系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开一种大型 太阳能 光伏电站剩余 电能 收集系统， 硬件 是由直流高压 电子 开关 (1)、恒流器(6)、DC/DC变换器(2)、充电 控制器 (3)、储能电瓶(5)、PLC可编程工业控制器(4)和照度计(7)构成。控 制模 式是通过PLC可编程工业控制器(4)控制直流高压电子开关(1)。在现有的大型太阳能光伏并网发电系统 基础 上，首先提出“剩余电量”概念，提出针对大型太阳能光伏电站剩余电能收集适用具体系统，具有较强的适用性。通过采用高可靠电子原器件及线路结构设计，对光伏电站剩余电能收集，可以最大限度的利用太阳光的 辐射 能量 ，提高光伏电站的产能效率。储存起来的电能可以多种用途，充分利用大型太阳能光伏电站剩余电能，达到节能减排功效。，下面是一种大型太阳能光伏电站剩余电能收集系统专利的具体信息内容。
1、一种大型太阳能光伏电站剩余电能收集系统，其特征在于：
硬件是由直流高压电子开关(1)、恒流器(6)、DC/DC变换器(2)、充电控 制器(3)、储能电瓶(5)、PLC可编程工业控制器(4)和照度计(7)构成；
控制模式是通过PLC可编程工业控制器(4)控制直流高压电子开关(1)开 启，具体为：
设太阳能板能够产出0.25A时的太阳光照度为T0，任一时刻的照度Tt，控 制量为φ1，则控制量φ1＝Tt-T0
当φ1≤0时，输入端为高电位
取储能电瓶(5)电压V0＝26.5V时为电瓶欠压值，任一时刻的电压Vt，控 制量为φ2，则控制量φ2＝Vt-V0
当φ2≤0时，输入端为高电位
只有当控制量φ1、φ2均≤0，两个输入端均为高电位时，PLC可编程工业 控制器(4)输出24V控制电压，打开直流高压电子开关(1)，从汇流箱接入的 电流通充电控制器(3)给储能电瓶(5)充电。反之，当控制量φ1、φ2有一 个大于零，PLC可编程工业控制器(4)均不输出24V控制电压，直流高压电子 开关(1)关闭。直流高压电子开关(1)关闭后，太阳能板产出的电能，全部 供逆变器发电，
控制模式确定后，再通过相应的电子电路，即可实施对剩余电能收集。
一、技术领域
本发明涉及太阳能光伏电站电能综合利用技术，特别是一种对于大型太阳能 光伏电站剩余电能的收集系统。
二、背景技术
光伏发电是根据光生伏打效应的原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化 为电能。光伏电池在有光照的情况下，就能产生光照电能，电能的多少与光照 的强度相关。光照的辐射能越强，产生的电能越多。在太阳能光伏并网发电系 统中，光伏电池所产生直流电能，需经过逆变器换成交流电能才能并入市电网； 在大型太阳能光伏并网发电系统里使用大型逆变器，要启动这种逆变器工作， 需要太阳能电池提供足够大的直流电能，即需要有足够强的太阳辐射能量才能 驱动逆变器正常工作。
然而，每天在逆变器正常启动工作之前及逆变器停止工作以后，由于有光照 辐射，太阳能电池中已经有一定量的电能，但达不到逆变器工作要求，所以逆 变器不工作，这部份电能一直是白白浪费，非常可惜。
三、发明内容
本发明的目的是提供一种大型太阳能光伏电站剩余电能收集系统，在现有的 大型太阳能光伏并网发电系统基础上，通过采用高可靠电子原器件及线路结构 设计，可直接将太阳能电池板上的电能收集并储存在储能电瓶中，充分利用大 型太阳能光伏电站剩余电能，达到节能减排功效。
具体方案为：
一种大型太阳能光伏电站剩余电能收集系统，其硬件是由直流高压电子开 关、恒流器、DC/DC变换器、充电控制器、储能电瓶、PLC可编程工业控制器 和照度计构成。其中，直流高压电子开关的作用是接通或断开从光伏发电站汇 接的电流；恒流器的作用是限制DC/DC变换器输入电流；DC/DC变换器作用是 将太阳能电池板上的直流高压转换成需要的低压直流；充电控制器的作用是对 电瓶充电电流、负载电流及过载进行控制和保护；储能电瓶用于收集储存电能； PLC可编程控制器是剩余电能收集系统的控制核心，通过其完成对整个系统的 自动控制；照度计是根据太阳光的强度通过PLC可编程控制器控制直流高压电 子开关的开或关。
剩余电能是指光伏并网发电系统中，系统不向电网发电时从太阳能板上所能 收集得到的电能。剩余电能收集利用必须不影响电站正常发电。因此，什么时 间可以收集电能，什么时候必须停止收集，是本系统控制的关键。控制由PLC 工业控制器通过编程控制实现，PLC可根据储存在芯片中电站地的天文资料及 每天太阳辐射强度，计算启动逆变器的时间及逆变器停止工作的时间，同时检 测储能电瓶的电压，进而控制高压电子开关的动作时间，最大限度的收集太阳 能电池板上的剩余电能。
本发明的控制模式是通过PLC可编程工业控制器控制直流高压开关开启，具 体为：
若每一组串电流0.3A为启动并网逆变器工作必需的电流，我们取电能收集 的截止电流为0.25A。设太阳能板能够产出0.25A电流时的太阳光照度为T0， 任一时刻的照度Tt，控制量为φ1，则控制量φ1＝Tt-T0
当φ1≤0时，输入端为高电位
取储能电瓶电压V0＝26.5V时为电瓶欠压值，任一时刻的电压Vt，控制量 为φ2，则控制量φ2＝Vt-V0
当φ2≤0时，输入端为高电位
只有当控制量φ1、φ2均≤0，两个输入端均为高电位时，PLC控制器输出 24V控制电压，打开高压电子开关，从汇流箱接入的电流通充电控制器给储能 电瓶充电。反之，当控制量φ1、φ2有一个大于零，PLC控制器均不输出24V 控制电压，高压电子开关关闭。高压电子开关关闭后，太阳能板产出的电能， 全部供逆变器发电。
控制模式确定后，再通过相应的电子电路，即可实施对剩余电能收集。
本发明在现有的大型太阳能光伏并网发电系统基础上，首先提出“剩余电量” 概念，提出针对大型太阳能光伏电站剩余电能收集适用具体系统，具有较强的 适用性。通过采用高可靠电子原器件及线路结构设计，对光伏电站剩余电能收 集，可以最大限度的利用太阳光的辐射能量，提高光伏电站的产能效率。储存 起来的电能可以多种用途，充分利用大型太阳能光伏电站剩余电能，达到节能 减排功效。
四、附图说明
图1是本发明的电原理框图
图2是本发明的系统实验图
图3是本发明的PLC控制模式图
五、具体实施方式
一种大型太阳能光伏电站剩余电能收集系统，其硬件是由直流高压电子开关 (1)、恒流器(6)、DC/DC变换器(2)、充电控制器(3)、储能电瓶(5)、PLC 可编程工业控制器(4)和照度计(7)构成；
控制模式是通过PLC可编程工业控制器(4)控制直流高压电子开关(1)开 启。
剩余电能的估算：
为了能够相对准确估算出太阳能发电系统的剩余电能，专门建立实验系统进 行数据统计实验。系统由20块每块165瓦的太阳能板及一台1.8千瓦的并网逆 变器组成。每10块组成一个组串，一个组串接入并网逆变器的输入端，另一个 组串接剩余电量收集系统。
“并网发电组”记录并网逆变器的启动时间及对应电流，“剩余电量收集组” 负责记录收集电流及相应时间。实验时间：4月6日至5月16日
统计数据如下：
上午收集时间 及对应电流 逆变器启动 工作时电流 上午收集时间 及对应电流 逆变器停止 工作时电流 6:50～8:00 0.10A～0.35A 0.30A～0.34A 平均0.32A 19:00～20:00 0.40A～0.10A 0.35A～0.30A 平均0.225A
通过一个多月的实验，平均下来，维持1.8KWp并网逆变器工作的电流必需 在0.3A以上。为保证逆变器启动有充分的时间，我们取电能收集的截止电流为 0.25A；收集时间为2小时；将这些电能收集到24V的储能电瓶(5)里；这样， 就可以估算每一个组串每天能收集到的电能：
平均电流：(0.10A+0.25A)/2＝0.175A
电能＝0.175A×2h×24V＝8.4Wh
我们以1MWp的发电系统为例，来计算该系统每天能收集到的剩余电能。一 般情况，1MWp的发电系统按16～18块太阳能板组成一个串。若按18块组串， 该系统应有336个组串，按上面得出每一组串的电能，则，1MWp的发电系统 剩余电能约为：8.4Wh×336＝2723Wh≒2.7KWh＝2.7度电
即1MWp的发电系统每天最少可以收集到2.7度的剩余电能。
控制模式的建立：
剩余电能收集系统是通过电站智能跟踪系统中使用的PLC控制平台，来达到 自动控制的目的。
控制直流高压电子开关(1)工作的前提条件有两个：一是在逆变器停止工 作状态；二是储能电瓶(5)处于欠压状态。逆变器停止工作状态的信息，可以 从多个方面获得，比如按时间段划分，通过统计数字可获得逆变器工作及停止 工作的时间段；另外也可以从太阳光照度量来获得逆变器的工作状态信息，什 么照度下逆变器停止工作，什么照度下逆变器正常工作。相比较，用太阳光照 度信息来判定逆变器的工作状态更准确且容易获取。
因此，PLC可编程工业控制器(4)的输入信息之一是取至太阳光照度信息， 照度低于某一值时，直流高压电子开关(1)才能打开；输入信息之二是储能电 瓶(5)的电压信息，储能电瓶(5)处于欠压状态下时，直流高压电子开关(1) 才能打开；否则，直流高压电子开关(1)关闭。
设太阳能板能够产出0.25A时的太阳光照度为T0，任一时刻的照度Tt，控 制量为φ1，则控制量φ1＝Tt-T0
当φ1≤0时，输入端为高电位
取储能电瓶(5)电压V0＝26.5V时为电瓶欠压值，任一时刻的电压Vt，控 制量为φ2，则控制量φ2＝Vt-V0
当φ2≤0时，输入端为高电位
只有当控制量φ1、φ2均≤0，两个输入端均为高电位时，PLC可编程工业 控制器(4)输出24V控制电压，打开直流高压电子开关(1)，从汇流箱接入的 电流通充电控制器(3)给储能电瓶(5)充电。反之，当控制量φ1、φ2有一 个大于零，PLC可编程工业控制器(4)均不输出24V控制电压，直流高压电子 开关(1)关闭。直流高压电子开关(1)关闭后，太阳能板产出的电能，全部 供逆变器发电。
控制模式确定后，再通过相应的电子电路，即可实施对剩余电能收集。
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