[发明专利]一种智能光伏发电装置及其控制方法

说明书

本发明涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种智能光伏发电装置及其控制方法。本发明有效地将光伏发电与氢燃料电池结合在一起；采用电解水触发机制，电解池，氢气储能装置，氧气储能装置，氢气进气口，氧气进气口，氢燃料电池进行电化学反应产生电能；运用最大功率点跟踪原理，追踪光伏阵列输出电压和电流，调整占空比进行阻抗匹配，同时通过计算最佳的光照方位，使光伏阵列始终处于最大照度状态，提高了光伏发电电能转化效率，进一步地，还可利用物联网平台获取云服务中天气数据，实现手机APP远程监控系统电能数据以及控制光伏电池阵列转向。

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种智能光伏发电装置及其控制方法。

背景技术

在过去几十年，我国经济高速发展，尤其是煤炭、钢铁行业发展十分成熟，但由于持续开采原煤、石油、天然气等，我国的不可再生能源急剧减少，生态环境遭到破坏，因此，开发绿色可再生能源是保证人类可持续发展的必要措施。自然界中最丰富的电能来源就是太阳能，而我国地狱辽阔，太阳光照资源十分丰富，据统计，全国各地日照辐射总量平均约为4KWh/m²，西藏地区甚至高达6KWh/m²。结合我国地理优势，大力推广光伏太阳能发电技术，不断提高光伏发电系统的智能化水平和转化效率，解决更多的用电难题。现有的光伏发电系统电能转化效率低，系统成本高，故如今世界各国的光伏发电行业依赖政府财政补贴来支持其运行，其大规模应用十分困难。

发明内容

针对上述光伏发电中的不足，本发明改进了太阳能光伏发电系统的控制算法，对光伏发电系统的发电功率进行有效的实时跟踪，以保证系统能够一直在最大功率点附近工作，从而达到提高光电转化率的目的，此外，本发明设有光伏储能装置储存光伏发电系统剩余电能作为补充电能并入光伏发电功率电路中一起给负载供电，进一步地，结合物联网和大数据技术，可根据手机APP获取云端天气数据对光伏电池阵列方位进行调整，手机端还可以实时查看光伏发电功率值。

为了实现上述目的，采用以下技术方案：

一种智能光伏发电装置及其控制方法，它包括光伏电池阵列、光伏储能装置、驱动组件、传感器组件、控制系统、物联网平台、通讯模块、电解水触发机制、冷却水入口、电解池、氢气储能装置、氢气进气口、氧气储能装置、氧气进气口、氢燃料电池、逆变器、交流负载、直流负载，所述驱动组件可对光伏电池阵列实现两个自由度的旋转移动，所述传感器组件将感知到的环境数据传送到控制系统，控制系统通过wifi 通讯模块与物联网平台进行数据收发，所述电解水触发机制与电解池连接，所述电解池是水电解发生场所，冷却水入口通入电解所需水，电解池连接氢气和氧气储能装置，所述两个装置分别连接氢气进气口和氧气进气口，进而将两种气体通入氢燃料电池中进行电化学反应产生电能，所述交流和直流负载由控制系统分配电能，所述逆变器的作用是将直流电转化为交流电。所述光伏电池阵列吸收来自太阳光照的辐射热能和光能，经光伏效应转化为直流电能，所述控制系统对电能进行控制与调整。一部分电能用于驱动直流负载与交流负载，另一部分根据电能使用情况，将剩余的电能输送到光伏储能装置中存储，以备交直流负载或者夜晚时使用，所述控制系统通过比较光伏电池阵列功率合成值及负载功率消耗值的大小确定是否运行电解水触发机制，水电解产生的氢气用于与氢燃料电池进行电化学反应产生电能供给负载端。控制系统还有一个作用是保护氢燃料电池，即控制电池不被过量放电。所述控制系统通过WiFi通讯模块与物联网平台实现数据的收发，所述物联网平台的载体为上位机，可在上位机中查看光伏电池阵列和氢燃料电池的电功率，也可控制驱动组件在两个自由度上调整光伏电池阵列方位，使其始终处于最大光照度方位角，进一步，物联网平台可将未来的天气及温度信息、历史天气数据发送到控制系统，从而发出控制指令。为了实现性能优化，其进一步措施是：