[發(fā)明專(zhuān)利]一種智能光伏發(fā)電裝置及其控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110022400.2
• 申請(qǐng)日: 2021-01-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112838808A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚屏;何劍朋;唐賀清;賓坤;陳曄
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣東技術(shù)師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02S10/10
• 分類(lèi)號(hào): H02S10/10;H02S10/20;H02S40/30;H02S50/00;H02J1/10;H02J13/00;H01M8/0656;H01M8/04082;H01M8/04089
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉及光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種智能光伏發(fā)電裝置及其控制方法。本發(fā)明有效地將光伏發(fā)電與氫燃料電池結(jié)合在一起；采用電解水觸發(fā)機(jī)制，電解池，氫氣儲(chǔ)能裝置，氧氣儲(chǔ)能裝置，氫氣進(jìn)氣口，氧氣進(jìn)氣口，氫燃料電池進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能；運(yùn)用最大功率點(diǎn)跟蹤原理，追蹤光伏陣列輸出電壓和電流，調(diào)整占空比進(jìn)行阻抗匹配，同時(shí)通過(guò)計(jì)算最佳的光照方位，使光伏陣列始終處于最大照度狀態(tài)，提高了光伏發(fā)電電能轉(zhuǎn)化效率，進(jìn)一步地，還可利用物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)獲取云服務(wù)中天氣數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)手機(jī)APP遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)電能數(shù)據(jù)以及控制光伏電池陣列轉(zhuǎn)向。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種智能光伏發(fā)電裝置及其控制方法。

背景技術(shù)

在過(guò)去幾十年，我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，尤其是煤炭、鋼鐵行業(yè)發(fā)展十分成熟，但由于持續(xù)開(kāi)采原煤、石油、天然氣等，我國(guó)的不可再生能源急劇減少，生態(tài)環(huán)境遭到破壞，因此，開(kāi)發(fā)綠色可再生能源是保證人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展的必要措施。自然界中最豐富的電能來(lái)源就是太陽(yáng)能，而我國(guó)地獄遼闊，太陽(yáng)光照資源十分豐富，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)各地日照輻射總量平均約為4KWh/m²，西藏地區(qū)甚至高達(dá)6KWh/m²。結(jié)合我國(guó)地理優(yōu)勢(shì)，大力推廣光伏太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)，不斷提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的智能化水平和轉(zhuǎn)化效率，解決更多的用電難題?，F(xiàn)有的光伏發(fā)電系統(tǒng)電能轉(zhuǎn)化效率低，系統(tǒng)成本高，故如今世界各國(guó)的光伏發(fā)電行業(yè)依賴(lài)政府財(cái)政補(bǔ)貼來(lái)支持其運(yùn)行，其大規(guī)模應(yīng)用十分困難。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述光伏發(fā)電中的不足，本發(fā)明改進(jìn)了太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制算法，對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)跟蹤，以保證系統(tǒng)能夠一直在最大功率點(diǎn)附近工作，從而達(dá)到提高光電轉(zhuǎn)化率的目的，此外，本發(fā)明設(shè)有光伏儲(chǔ)能裝置儲(chǔ)存光伏發(fā)電系統(tǒng)剩余電能作為補(bǔ)充電能并入光伏發(fā)電功率電路中一起給負(fù)載供電，進(jìn)一步地，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，可根據(jù)手機(jī)APP獲取云端天氣數(shù)據(jù)對(duì)光伏電池陣列方位進(jìn)行調(diào)整，手機(jī)端還可以實(shí)時(shí)查看光伏發(fā)電功率值。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案：

一種智能光伏發(fā)電裝置及其控制方法，它包括光伏電池陣列、光伏儲(chǔ)能裝置、驅(qū)動(dòng)組件、傳感器組件、控制系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、通訊模塊、電解水觸發(fā)機(jī)制、冷卻水入口、電解池、氫氣儲(chǔ)能裝置、氫氣進(jìn)氣口、氧氣儲(chǔ)能裝置、氧氣進(jìn)氣口、氫燃料電池、逆變器、交流負(fù)載、直流負(fù)載，所述驅(qū)動(dòng)組件可對(duì)光伏電池陣列實(shí)現(xiàn)兩個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，所述傳感器組件將感知到的環(huán)境數(shù)據(jù)傳送到控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過(guò)wifi 通訊模塊與物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，所述電解水觸發(fā)機(jī)制與電解池連接，所述電解池是水電解發(fā)生場(chǎng)所，冷卻水入口通入電解所需水，電解池連接氫氣和氧氣儲(chǔ)能裝置，所述兩個(gè)裝置分別連接氫氣進(jìn)氣口和氧氣進(jìn)氣口，進(jìn)而將兩種氣體通入氫燃料電池中進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，所述交流和直流負(fù)載由控制系統(tǒng)分配電能，所述逆變器的作用是將直流電轉(zhuǎn)化為交流電。所述光伏電池陣列吸收來(lái)自太陽(yáng)光照的輻射熱能和光能，經(jīng)光伏效應(yīng)轉(zhuǎn)化為直流電能，所述控制系統(tǒng)對(duì)電能進(jìn)行控制與調(diào)整。一部分電能用于驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載與交流負(fù)載，另一部分根據(jù)電能使用情況，將剩余的電能輸送到光伏儲(chǔ)能裝置中存儲(chǔ)，以備交直流負(fù)載或者夜晚時(shí)使用，所述控制系統(tǒng)通過(guò)比較光伏電池陣列功率合成值及負(fù)載功率消耗值的大小確定是否運(yùn)行電解水觸發(fā)機(jī)制，水電解產(chǎn)生的氫氣用于與氫燃料電池進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能供給負(fù)載端。控制系統(tǒng)還有一個(gè)作用是保護(hù)氫燃料電池，即控制電池不被過(guò)量放電。所述控制系統(tǒng)通過(guò)WiFi通訊模塊與物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)，所述物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的載體為上位機(jī)，可在上位機(jī)中查看光伏電池陣列和氫燃料電池的電功率，也可控制驅(qū)動(dòng)組件在兩個(gè)自由度上調(diào)整光伏電池陣列方位，使其始終處于最大光照度方位角，進(jìn)一步，物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可將未來(lái)的天氣及溫度信息、歷史天氣數(shù)據(jù)發(fā)送到控制系統(tǒng)，從而發(fā)出控制指令。為了實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)化，其進(jìn)一步措施是：