樓宇光伏發(fā)電供電智能化系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種樓宇光伏發(fā)電供電智能化系統(tǒng)，包括光伏陣列模塊、逆變模塊、控制模塊、監(jiān)測模塊、局域電網(wǎng)；其中：光伏陣列模塊產(chǎn)生的直流電輸入到逆變模塊中，通過逆變模塊變成交流電；控制模塊連接逆變模塊，對逆變模塊進行控制；監(jiān)測模塊用于監(jiān)控測量逆變模塊的電壓；局域電網(wǎng)與逆變模塊相連接。本實用新型實現(xiàn)了太陽能光伏建筑一體化，且電能轉(zhuǎn)化率高，系統(tǒng)設(shè)計簡潔，易于安裝和維護，運行可靠，生命周期長。本實用新型具有非常實際的應(yīng)用價值，設(shè)計新穎、高度集成，能適應(yīng)環(huán)境的實際需求，效率高、運行可靠。
【專利說明】樓宇光伏發(fā)電供電智能化系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種樓宇光伏發(fā)電供電智能化系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今世界，能源已成為人類生活生產(chǎn)的必需品，也是可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，為保護環(huán)境，防止大氣污染，石化類燃料產(chǎn)生大量的污染物質(zhì)，使用會越來越少，清潔能源尤其是太陽能光伏能源，以它獨特的穩(wěn)定性能占據(jù)一定的重要地位。充分利用現(xiàn)有建筑物的屋頂，設(shè)置光伏陣列，采用最先進的智能化逆變系統(tǒng)，將直流電變成交流電與公共電網(wǎng)相連接和局域電網(wǎng)連接，將太陽能光伏直流電能轉(zhuǎn)化成交流電能送上電網(wǎng)，包括樓宇并網(wǎng)型屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)(BIPV，BUILDING INTEGRATED PHOTOVOLTAIC)，是當(dāng)今世界太陽能光伏發(fā)電發(fā)展的主流趨勢。太陽能光伏發(fā)電，是可循環(huán)利用清潔能源，是清潔能源中的重要組成部分，替代石化類燃料發(fā)電，減少二氧化碳排放，可以減少霧霾，減少環(huán)境污染，可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，也是當(dāng)今世界清潔能源發(fā)展的方向。
[0003]采用模塊化智能化精細化集成系統(tǒng)，特別是光伏電力智能化模塊化集成系統(tǒng)，為樓宇提供獨立電源，在世界上是熱門的研究課題，而且市場前景非常廣闊。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的是解決太陽能光伏建筑一體化(Building IntegratedPhotovoltaic for short BIPV)問題。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種樓宇光伏發(fā)電供電智能化系統(tǒng)，包括光伏陣列模塊、逆變模塊、控制模塊、監(jiān)測模塊、局域電網(wǎng)；其中:所述光伏陣列模塊產(chǎn)生的直流電輸入到所述逆變模塊中，通過逆變模塊變成交流電；所述控制模塊連接逆變模塊，對逆變模塊進行控制；所述監(jiān)測模塊用于監(jiān)控測量逆變模塊的電壓；所述局域電網(wǎng)與逆變模塊相連接。
[0006]進一步地,所述光伏陣列模塊包括光伏電池板陣列和光伏電池板支架。
[0007]進一步地，所述光伏電池板陣列由單晶硅光伏電池板組成。
[0008]進一步地，所述逆變模塊包括逆變單元、連接局域電網(wǎng)的電路和交流電源保護電路。
[0009]進一步地，所述連接局域電網(wǎng)的電路由多個接觸器和空氣開關(guān)組成。
[0010]進一步地，所述交流電源保護電路由過電壓過電流電路組成。
[0011]進一步地，所述監(jiān)測模塊包括電壓檢測單元和測量模塊。
[0012]進一步地，還包括自動控制開關(guān)，所述自動控制開關(guān)由控制模塊所控制，按照控制單元的指令打開或閉合。
[0013]進一步地,還包括顯示單元,所述顯示單元優(yōu)選為工業(yè)控制計算機顯示器,與控制模塊相連接。
[0014]進一步地，還包括無線遠程控制設(shè)備，所述無線遠程控制設(shè)備通過無線方式與控制模塊相連接。
[0015]本實用新型通過采用智能化模塊集成系統(tǒng)，對各單元進行無縫連接，實現(xiàn)動態(tài)控制，根據(jù)局域電網(wǎng)的電壓、頻率進行全方位的測試，然后與其同步最佳控制系統(tǒng)，解決了光伏發(fā)電并網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)問題，實現(xiàn)了太陽能光伏建筑一體化(Building IntegratedPhotovoltaic for short BIPV),且電能轉(zhuǎn)化率高,系統(tǒng)設(shè)計簡潔,易于安裝和維護,運行可靠，生命周期長。本實用新型具有非常實際的應(yīng)用價值，設(shè)計新穎、高度集成，能適應(yīng)環(huán)境的實際需求，效率聞、運行可靠。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的系統(tǒng)原理圖。
[0017]圖2為本實用新型的設(shè)備組態(tài)拓撲圖。
[0018]圖3為本實用新型的光伏陣列示意圖。
[0019]圖4為本實用新型的測量儀表系統(tǒng)示意圖。

【具體實施方式】
[0020]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0021]如圖1所示的樓宇光伏發(fā)電供電智能化系統(tǒng)原理圖。在本實施例中，設(shè)計功率為8.8kw的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器，將太陽能光伏電池產(chǎn)生的直流電直接轉(zhuǎn)換成交流380V/50HZ的工頻正弦交流電輸出。在該系統(tǒng)中，光伏電池板陣列(Solar Panel)主要由太陽能光伏電池板組成最佳矩陣，每行11塊，2行為一組，共4行，分成A組，B組，輸出直流電壓600V，電流16A ;直流斷路器QFl，用于對直流電路進行過載保護；直流接觸器KMl —側(cè)連接直流斷路器QFl,另一側(cè)連接逆變單元(Inverter),位于逆變單元(Inverter)的前端和主電路的直流電源側(cè)，是直流電源與交流電源的閘門，用于閉合和打開直流主電路，直接控制逆變單元(Inverter)與直流電源的連接；光伏電池板陣列(Solar Panel)發(fā)的直流電輸入逆變單元(Inverter),通過逆變單元(Inverter)變成交流電,實現(xiàn)直流電到交流電的轉(zhuǎn)變，直流輸入為600DC，變成三相交流電壓380V、50HZ、相位差為120度的交流電；逆變單元(Inverter)對交流電進行正弦波濾波,將交流電變成標準的50HZ,并對正弦波形包括幅度進行處理，提升交流電源質(zhì)量；斷路器QF2，連接逆變單元的輸出，逆變單元輸出三相交流電壓380V、50HZ、相位差為120度的交流電；接觸器KM2在交流電主電路中，連接逆變單元(Inverter)和電網(wǎng)變壓器,起到控制開關(guān)的作用；局域電網(wǎng)(Local Voltage)(或電網(wǎng)變壓器(Grid Transformer))電網(wǎng)變壓器功能模塊的主要任務(wù)是將光伏逆變發(fā)電(3相4線制的380V 50HZ正弦波交流電)傳輸并入電網(wǎng)；負載(Loads)，包括辦公設(shè)備(如打印機、計算機、曬圖機、各種試驗設(shè)備、電動機等)以及家電(如電視、洗衣機、微波爐等)；控制模塊(Controller)是控制電路中的核心部件,連接逆變單元(Inverter),并對逆變單元(Inverter)進行控制；電壓檢測單元Vl (交流AC電源側(cè))，在交流AC主電路中,連接逆變單元(Inverter)輸出側(cè)和電網(wǎng)變壓器的輸入側(cè)，起到檢測作用；電壓檢測單元V2 (電網(wǎng)GRID或交流負載側(cè))，在交流AC主電路中，連接電網(wǎng)變壓器的輸出側(cè)，起到檢測作用；測量模塊(Meter)，對電流、電壓、頻率、功率(無功功率、有功功率、視在功率)、電能等進行檢測。
[0022]如圖2所示的樓宇光伏發(fā)電供電智能化系統(tǒng)設(shè)備組態(tài)拓撲圖，其中，光伏電池板陣列(Solar Panel)發(fā)出的直流電輸入逆變單元(Inverter)的輸入端,通過逆變單元(Inverter)變成交流電，實現(xiàn)直流電到交流電的轉(zhuǎn)變，直流輸入為600DC，變成三相交流電壓380V、50HZ、相位差為120度的交流電，將交流電變成標準的正弦波形(包括幅度、頻率)的交流電；連接開關(guān)用于將逆變單元(Inverter)與局域電網(wǎng)(Local Voltage)相連接；局域電網(wǎng)(Local Voltage), 10KV/380V(局域電網(wǎng)或電網(wǎng)變壓器(Grid Transformer))電網(wǎng)變壓器功能模塊的主要任務(wù)是將光伏逆變發(fā)電(3相4線制的380V 50HZ正弦波交流電)傳輸并入電網(wǎng)；負載(Loads)，包括辦公設(shè)備(如打印機、計算機、曬圖機、各種試驗設(shè)備、電動機等)以及家電(如電視、洗衣機、微波爐等)；控制模塊(Controller)用于控制各種設(shè)備以滿足自動化需求，將微處理器、輸入和輸出電路、高速運動控制I/O及模擬量輸入組合到一個設(shè)計緊湊功能強大的控制器中，CPU將監(jiān)控應(yīng)用中的設(shè)備所需的邏輯，CPU根據(jù)用戶程序邏輯監(jiān)視輸入并更改輸出，用戶程序包含布爾邏輯、計數(shù)、定時、復(fù)雜數(shù)學(xué)運算以及其它智能設(shè)備的通信、數(shù)字量輸入輸出、模擬量輸入輸出、熱電偶和熱電阻模擬量輸入、模擬量輸出等，具有強大的處理功能，其與存儲、數(shù)據(jù)通訊、PR0FINET接口等組成遠距離控制，具有靈活可擴展的功能，在本系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用，是核心部件，它連接逆變單元(Inverter)和測量模塊(Meter)工業(yè)組態(tài),是智能化控制的核心基礎(chǔ)；電壓檢測單元Vl (交流AC電源側(cè))，在交流AC主電路中，連接逆濾波模塊輸出側(cè)和電網(wǎng)變壓器的輸入側(cè)，起到檢測作用；電壓檢測單元V2(電網(wǎng)GRID或交流負載側(cè))，在交流AC主電路中，連接局域電網(wǎng)或變壓器的輸出側(cè)，起到信號傳輸和檢測作用；測量模塊(Meter)可以讀出各種技術(shù)參數(shù)，如電壓、電流、功率、KWH、HZ、峰值電壓等，還可以通過PLC將其傳輸?shù)狡渌@示儀表上。
[0023]如圖3所示的樓宇光伏發(fā)電供電智能化系統(tǒng)的光伏陣列圖，其中，光伏陣列主要由太陽能光伏電池板組成最佳矩陣，由2組(矩陣A和矩陣B)共4行長方形矩陣排列組成，U行排列，每行10塊，2行為一組，共4行，采用雙回路為一組最佳矩陣，形成矩陣A和矩陣B，矩陣A由光伏電池板A001……A020組成，矩陣B由B001……B020組成，各個光伏電池板之間有一定距離以減少風(fēng)阻，使用最短的導(dǎo)線連接，獲取最大功率；使用最新制造的可調(diào)節(jié)角度的太陽能光伏板支架(圖中未示出)，獲取最大太陽光輻射能量，可以提高15%左右的效能，光伏電池板可調(diào)整太陽能光伏板支架的角度跟蹤太陽光；光伏陣列還包括太陽光跟蹤系統(tǒng)(圖中未示出)，主要分為手動(簡潔易操作可靠無電能量消耗)和自動(結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度高、全時段、有電能消耗)跟蹤系統(tǒng)，本系統(tǒng)采用根據(jù)不同環(huán)境可以使用角度根據(jù)季節(jié)(重點是太陽仰角變化)手動可調(diào)節(jié)的光伏支架，設(shè)置在太陽能光伏電池板的底部，用于調(diào)整光伏電池板迎陽光線的俯仰角度，實現(xiàn)太陽能光伏發(fā)電量的最大化利用。太陽能光伏電池板組成最佳矩陣排列，所用光伏電池板為200瓦單晶硅光伏電池板，每行10塊，每組20 ±夾，每塊200瓦，額定電壓為24伏，額定電流為8.33安培，每組總串聯(lián)電壓約為600V，每組串聯(lián)電流為8.33安培；2組直流電DC，600V, 16安培輸出。矩陣A連接有斷路器QF-A，矩陣B連接有斷路器QF-B，斷路器QF-A與斷路器QF-B通過斷路器QF-AB線連接，通過斷路器QF-A、斷路器QF-B和斷路器QF-AB將矩陣A和矩陣B產(chǎn)生的電流匯集成一路。
[0024]如圖4所示的樓宇光伏發(fā)電供電智能化系統(tǒng)的測量儀表系統(tǒng)示意圖，其中，測量模塊(Meter)在輸出側(cè)與局域電網(wǎng)和負載端相連接，主要測量交流電能的輸出各個技術(shù)參數(shù)，如輸出電壓(包括線電壓、相電壓)、輸出電流(包括線電流、相電流)、功率(包括有功功率、無功功率、視在功率等)、電能(千瓦小時)、峰值電壓、峰值電流等數(shù)據(jù)測量顯示，其接線方式為3相4線不平衡負載，電壓500V，不帶電壓互感器，帶3個電流互感器。
[0025]另外，本實用新型的樓宇光伏發(fā)電供電智能化系統(tǒng)，還包括自動控制開關(guān)，其與局域電網(wǎng)相連接，由控制模塊所控制，是系統(tǒng)控制中最關(guān)鍵的組成部分，由電壓監(jiān)測兩端輸出信號給控制模塊，自動控制開關(guān)按照控制模塊發(fā)出的指令打開或閉合，連接逆變單元輸出的交流電與局域電網(wǎng)交流電非常一致，電壓、相位角、頻率等完全一致。
[0026]本實用新型的樓宇光伏發(fā)電供電智能化系統(tǒng)，還包括顯示單元，優(yōu)選為工業(yè)控制計算機顯示器，其與控制模塊相連接，結(jié)合控制模塊，可以在顯示器面板上直接顯示系統(tǒng)流程、電壓、電流、功率、頻率、電量以及設(shè)備診斷信息，并可通過數(shù)據(jù)線相連，達到控制并監(jiān)控整個系統(tǒng)正常運行，并且無需添加另外診斷硬件，并能快速查找錯誤，協(xié)助提高設(shè)備可用性。
[0027]本實用新型的樓宇光伏發(fā)電供電智能化系統(tǒng)，還包括無線遠程控制設(shè)備，如IPAD、IPHONE、計算機等，遠距離顯示檢測控制，與INTERNET連接，并且可以通過許可證、工業(yè)以太網(wǎng)關(guān)安全系統(tǒng)進入工業(yè)以太網(wǎng)、INDUSTRY PR0FINET對可編程控制器進行控制，檢測HMI等設(shè)備，實現(xiàn)人機對話，對于工業(yè)組態(tài)設(shè)備智能化遠距離檢測控制。
[0028]本實用新型解決了光伏發(fā)電并網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)問題，實現(xiàn)了光伏建筑一體化(BIPV)，且電能轉(zhuǎn)化率高，系統(tǒng)設(shè)計簡潔，易于安裝和維護，運行可靠，生命周期長。
[0029]以上所述實施例僅表達了本實用新型的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。
【權(quán)利要求】
1.一種樓宇光伏發(fā)電供電智能化系統(tǒng)，其特征在于，包括光伏陣列模塊、逆變模塊、控制模塊、監(jiān)測模塊、局域電網(wǎng)；其中:所述光伏陣列模塊產(chǎn)生的直流電輸入到所述逆變模塊中，通過逆變模塊變成交流電；所述控制模塊連接逆變模塊，對逆變模塊進行控制；所述監(jiān)測模塊用于監(jiān)控測量逆變模塊的電壓；所述局域電網(wǎng)與逆變模塊相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的樓宇光伏發(fā)電供電智能化系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏陣列模塊包括光伏電池板陣列和光伏電池板支架。
3.如權(quán)利要求2所述的樓宇光伏發(fā)電供電智能化系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏電池板陣列由單晶硅光伏電池板組成。
4.如權(quán)利要求1所述的樓宇光伏發(fā)電供電智能化系統(tǒng)，其特征在于，所述逆變模塊包括逆變單元、連接局域電網(wǎng)的電路和交流電源保護電路。
5.如權(quán)利要求4所述的樓宇光伏發(fā)電供電智能化系統(tǒng)，其特征在于，所述連接局域電網(wǎng)的電路由多個接觸器和空氣開關(guān)組成。
6.如權(quán)利要求4所述的樓宇光伏發(fā)電供電智能化系統(tǒng)，其特征在于，所述交流電源保護電路由過電壓過電流電路組成。
7.如權(quán)利要求1所述的樓宇光伏發(fā)電供電智能化系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測模塊包括電壓檢測單元和測量模塊。
8.如權(quán)利要求1所述的樓宇光伏發(fā)電供電智能化系統(tǒng)，其特征在于，還包括自動控制開關(guān)，所述自動控制開關(guān)由控制模塊所控制，按照控制單元的指令打開或閉合。
9.如權(quán)利要求1所述的樓宇光伏發(fā)電供電智能化系統(tǒng)，其特征在于，還包括顯示單元，所述顯示單元優(yōu)選為工業(yè)控制計算機顯示器，與控制模塊相連接。
10.如權(quán)利要求1所述的樓宇光伏發(fā)電供電智能化系統(tǒng)，其特征在于，還包括無線遠程控制設(shè)備，所述無線遠程控制設(shè)備通過無線方式與控制模塊相連接。
【文檔編號】H02J3/38GK204190402SQ201420590144
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】趙曉波 申請人:唐山京兆科技開發(fā)有限公司