[发明专利]一种高效太阳能储能装置

说明书

技术领域

本发明涉及光伏储能技术领域，尤其涉及一种高效太阳能储能装置。

背景技术

目前，太阳能电池因其资源巨大、清洁无污、安装方便的优点正广泛应用于电站、监控、路灯、草坪灯等方面。在实际应用中，太阳能电池的一般储能设备为铅酸蓄电池、锂电池、超级电容等。对于铅酸蓄电池而言，体积庞大，不利于安装，使用寿命短，冬季恶劣气候下无法给负载正常供电。因此，锂电池因其相同容量下，体积更小，重量更轻，然而因为锂电池系统复杂、造价高，其应用也收到一定的局限性。

现有技术中，以晶硅太阳能电池为供电设备，蓄电池为储能设备的监控系统，使用寿命短，体积庞大，重量较重，且系统在弱光条件下充电能力不足，导致太阳能利用率不高。主要原因是单晶硅太阳能电池在低辐照下不产生电流或产生小电流，而无法给铅酸蓄电池充电，使得系统效率降低至50％～60％，尤其是在雾霾天较多的地方。且铅酸蓄电池的一般寿命为2～3年，使用寿命短，以铅酸蓄电池为储能电源的光伏离网系统甚至冬季恶劣气候下无法正常启动，且单晶硅电池组件重量较重，在高山等的场所不易运输，人工成本高，安全性低，维护成本高，在电网等重要领域甚至易造成重大生命安全隐患。

现有技术中，公告为205212526U的中国发明专利公开了一种《基于薄膜太阳能电池的长效一体化的电源系统》，“包括薄膜光伏组件、超级电容模组、充放电控制器、稳压模组和锂电池组件组成的储能设备，薄膜光伏组件的输出端连接所述的超级电容模组的输入端，超级电容模组的输出端连接充放电控制器的输入端，充放电控制器的输出端连接所述的稳压模组；锂电池组件与所述的充放电控制器相连；薄膜光伏组件为柔性或刚性的薄膜太阳能电池；薄膜光伏组件的额定电压高于锂电池组件的最大电压。”提出了一种轻便、高效、长寿命的基于薄膜太阳能电池的长效一体化的电源系统，充分利用薄膜光伏组件的弱光发电性和超级电容的低压充电性，具有高效弱光发电、整体系统效率高的优点。

然而在上述技术方案中，当超级电容模组的电压高于锂电池电压时，触发智能控制器以连续脉冲的方式给锂电池组件充电，直到超级电容模组电压接近于锂电池组件电压；当超级电容模组的电压小于或等于锂电池组件电压时，锂电池组件不充电。那么，在光照条件较弱的条件下，如阴天、傍晚，太阳光强度降低到一定程度时，超级电容模组将无法给锂电池组件实现充电。从而导致太阳能储能系统太阳能利用率还不够高，能量存储率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效太阳能储能装置，能够有效解决现有太阳能储能系统利用率低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种高效太阳能储能装置，包括固定在壳体内的系统模块，所述系统模块包括太阳能供电模组、电池管理模组、锂电池组件、电压监测模块和数据传输模块，所述太阳能供电模组包括太阳能电池、超级电容和第一稳压模块，所述太阳能电池、超级电容和第一稳压模块包括二种可相互切换的连接模式：

模式一，太阳能电池连接超级电容，超级电容连接电池管理模组；

模式二，太阳能电池与电池管理模组之间通过并联的超级电容和第一稳压

模块连接；

所述太阳能供电模组的输出端连接电池管理模组的输入端，所述电池管理模组与锂电池组件相连接，所述锂电池组件输出端连接有电压监测模块，电压监测模块输出端连接有数据传输模块。

优选的，所述电池管理模组包括电池管理系统、动态监测模块和第二稳压模块，所述电池管理系统与太阳能供电模组连接，电池管理系统上连接有动态监测模块用以监测所述太阳能供电模组的电压，电池管理系统还通过第二稳压模块连有负载。动态监测模块用以监测太阳能电池的电压；第二稳压模块可以提高负载的工作稳定性。

优选的，超级电容对所述电池管理模组充电方式为PWM三段式脉冲方式，所述PWM三段脉冲方式包括电流充电、电压充电和浮充充电。采用PWM三段式脉冲充电方式，简化了硬件电路，降低了硬件成本，减少了对电池的冲击破坏。

优选的，所述太阳能电池包括直接带隙半导体，所述的太阳能电池为柔性或刚性的薄膜太阳能电池。直接带隙半导体的弱光性能更佳，与同等功率下的单晶硅太阳能电池相比日照时间更长；柔性薄膜太阳能电池可以减轻电源系统的重量，提高发电量；刚性薄膜太阳能电池，具有更高的光电转换效率。

优选的，所述电压检测模块包括控制组、接线组、采集组、显示组合通信组，结构紧凑，体积小，重量轻，安装方便，具有过压、欠压、缺相保护功能。