[发明专利]一种大型太阳能光伏电站剩余电能收集系统

说明书

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＝T_t-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。