本實(shí)用新型涉及一種光伏發(fā)電并網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)，屬于光伏發(fā)電應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于負(fù)載空氣能熱泵的光伏發(fā)電智能并網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著傳統(tǒng)能源的消耗日益增加，資源緊缺與環(huán)境污染問題成為了世界關(guān)注的焦點(diǎn)問題?？稍偕茉窗l(fā)電為解決資源與環(huán)境問題提供了有效途徑。

以光伏發(fā)電為例，現(xiàn)今的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)已經(jīng)處于相對成熟的技術(shù)水平，尤其是分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目，得到了廣泛的推廣，在我國各地紛紛建起了大大小小的光伏電站。在日常太陽光照射強(qiáng)烈時，光伏發(fā)電系統(tǒng)要把由光能轉(zhuǎn)化成的電能并入公共電網(wǎng)。在并入公共電網(wǎng)時，要求光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出電壓高于公共電網(wǎng)電壓才能正常并網(wǎng)。但是公共電網(wǎng)的電壓是與其承載的負(fù)荷相關(guān)的，當(dāng)公共電網(wǎng)上負(fù)載少時，電網(wǎng)負(fù)荷降低，公共電網(wǎng)電壓升高，光伏發(fā)電系統(tǒng)無法正常并入公共電網(wǎng)，只能通過提高自身發(fā)電電壓來實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。但光伏發(fā)電系統(tǒng)中的逆變器不能承載過高的電壓，其存在一個限壓保護(hù)，發(fā)電電壓超過該限值，光伏系統(tǒng)自動停止發(fā)電。因此，當(dāng)公共電網(wǎng)負(fù)荷低時，即使太陽光照射再強(qiáng)烈，光伏系統(tǒng)也無法將太陽能充分利用起來，造成能源的極大浪費(fèi)。

因此，如何實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)高效、穩(wěn)定并網(wǎng)成為長期困擾本領(lǐng)域技術(shù)人員的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型為解決光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)困難的技術(shù)問題，設(shè)計(jì)了一種基于負(fù)載空氣能熱泵的光伏發(fā)電智能并網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)。光伏發(fā)電系統(tǒng)為熱水供應(yīng)系統(tǒng)供電，充分利用了新能源，并通過智能調(diào)節(jié)，提高太陽能的利用效率，清潔能源監(jiān)控智能化，監(jiān)控系統(tǒng)多樣化，同時也把用戶融入光伏發(fā)電系統(tǒng)中，實(shí)用性強(qiáng)，家庭節(jié)能減排效果好，便于推廣使用。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是：

基于負(fù)載空氣能熱泵的光伏發(fā)電智能并網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)，包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、公共電網(wǎng)，關(guān)鍵是所述調(diào)控系統(tǒng)中還包括基于空氣能熱泵的熱水供應(yīng)系統(tǒng)、配電箱以及智能控制終端，光伏發(fā)電系統(tǒng)中的并網(wǎng)逆變器、公共網(wǎng)絡(luò)及空氣能熱泵分別連接配電箱的三個電接口；并網(wǎng)逆變器的數(shù)據(jù)采集端和空氣能熱泵的數(shù)據(jù)采集端分別與智能控制終端的輸入端連接，配電箱的受控端與智能控制終端的控制輸出端連接。

進(jìn)一步的，所述空氣能熱泵借助配電箱與光伏發(fā)電系統(tǒng)連接或斷開。

本實(shí)用新型包含兩部分，一部分是由光伏發(fā)電系統(tǒng)、公共電網(wǎng)、空氣能熱泵及配電箱組成的主回路，一部分是由智能控制終端與并網(wǎng)逆變器、空氣能熱泵及配電箱等組成的控制回路。智能控制終端通過對配電箱的控制，實(shí)現(xiàn)對主回路中空氣能熱泵與并網(wǎng)逆變器的連接或切斷，從而達(dá)到平衡光伏發(fā)電系統(tǒng)與公共電網(wǎng)的目的。

進(jìn)一步的，所述熱水供應(yīng)系統(tǒng)中設(shè)有至少一組空氣能熱泵。

進(jìn)一步的，所述調(diào)控系統(tǒng)中還包括環(huán)境檢測儀，環(huán)境檢測儀的數(shù)據(jù)采集端與智能控制終端的輸入端連接。

進(jìn)一步的，所述光伏發(fā)電系統(tǒng)中包括：采集太陽能的光伏電池板、與光伏電池板連接的光伏控制器、與光伏控制器連接的并網(wǎng)逆變器。

進(jìn)一步的，所述熱水供應(yīng)系統(tǒng)中包括空氣能熱泵、及帶有冷水進(jìn)水管及熱水出水管的保溫水箱。

基于負(fù)載空氣能熱泵的光伏發(fā)電智能并網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)，包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、公共電網(wǎng)，關(guān)鍵是：所述采暖系統(tǒng)中還包括基于空氣能熱泵的熱水供應(yīng)系統(tǒng)、配電箱以及智能控制終端、遠(yuǎn)程服務(wù)器和用戶端設(shè)備，光伏發(fā)電系統(tǒng)中的并網(wǎng)逆變器、公共網(wǎng)絡(luò)及空氣能熱泵分別連接配電箱的三個電接口；并網(wǎng)逆變器的數(shù)據(jù)采集端和空氣能熱泵的數(shù)據(jù)采集端分別與智能控制終端的輸入端連接，配電箱的受控端與智能控制終端的控制輸出端連接；智能控制終端借助通信接口與遠(yuǎn)程服務(wù)器連接，用戶端設(shè)備借助通信接口與遠(yuǎn)程服務(wù)器連接。

進(jìn)一步的，所述通信接口是無線網(wǎng)絡(luò)通訊接口或有線網(wǎng)絡(luò)通訊接口。

進(jìn)一步的，所述調(diào)控系統(tǒng)中還包括環(huán)境檢測儀，環(huán)境檢測儀的數(shù)據(jù)采集端與智能控制終端的輸入端連接。環(huán)境檢測儀包括：太陽輻照度測量，風(fēng)向測量，風(fēng)速測量，環(huán)境溫度測量，電池板溫度測量等功能。

進(jìn)一步的，所述熱水供應(yīng)系統(tǒng)中包括空氣能熱泵、及帶有冷水進(jìn)水管及熱水出水管的保溫水箱。

本實(shí)用新型中包括，由太陽能電池板，光伏控制器，并網(wǎng)逆變器組成光伏發(fā)電系統(tǒng)；由配電箱，環(huán)境檢測儀，空氣能熱泵，保溫水箱組成熱水供應(yīng)系統(tǒng)；由用戶端設(shè)備，遠(yuǎn)程服務(wù)器，智能控制終端組成光伏監(jiān)控互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)；所述的智能控制終端采集光伏發(fā)電系統(tǒng)和熱水供應(yīng)系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)，通過互聯(lián)網(wǎng)上傳到遠(yuǎn)程服務(wù)器，遠(yuǎn)程服務(wù)器對大數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將有價值的信息推送到用戶端，用戶端根據(jù)監(jiān)控信息遠(yuǎn)程控制光伏發(fā)電系統(tǒng)和熱水供應(yīng)系統(tǒng)的運(yùn)行。

本實(shí)用新型的有益效果是：利用智能終端將光伏發(fā)電系統(tǒng)和熱水供應(yīng)系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系起來，智能控制空氣能熱泵運(yùn)行，優(yōu)化并網(wǎng)條件，使并網(wǎng)逆變器順利并網(wǎng)；控制光伏發(fā)電功率緊鄰最大功率點(diǎn)，減小偏移，降低并網(wǎng)功率變化率，充分利用太陽能，電網(wǎng)接納能力降低時，將能量轉(zhuǎn)化為熱能，經(jīng)過保溫水箱存儲，用于家庭采暖和生活熱水供應(yīng)；分時有序控制空氣能熱泵運(yùn)行，避免負(fù)載同時運(yùn)行給電網(wǎng)造成影響；根據(jù)不同需求隨時隨地遠(yuǎn)程控制光熱系統(tǒng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)清潔能源的智能監(jiān)控，節(jié)能減排，利益最大化。

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型中第一個光伏發(fā)電智能并網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本實(shí)用新型中第二個光伏發(fā)電智能并網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

圖1是第一個光伏發(fā)電智能并網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，包括由光伏電池板、光伏控制器、并網(wǎng)逆變器組成的光伏發(fā)電系統(tǒng)；由配電箱，環(huán)境檢測儀、空氣能熱泵、保溫水箱組成熱水供應(yīng)系統(tǒng)；由用戶端設(shè)備、遠(yuǎn)程服務(wù)器、智能控制終端組成光伏監(jiān)控互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)；智能控制終端通過RS485總線采集光伏發(fā)電系統(tǒng)和熱水供應(yīng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)。圖1包含兩部分，一部分是由光伏發(fā)電系統(tǒng)、公共電網(wǎng)、空氣能熱泵及配電箱組成的主回路，一部分是由智能控制終端與并網(wǎng)逆變器、空氣能熱泵及配電箱等組成的控制回路。智能控制終端通過對配電箱的控制，實(shí)現(xiàn)對主回路中空氣能熱泵與并網(wǎng)逆變器的連接或切斷，從而達(dá)到平衡光伏發(fā)電系統(tǒng)與公共電網(wǎng)的目的。

圖2是第二個光伏發(fā)電智能并網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，包括由光伏電池板、光伏控制器、并網(wǎng)逆變器組成光伏發(fā)電系統(tǒng)；由配電箱、環(huán)境檢測儀、空氣能熱泵、保溫水箱組成熱水供應(yīng)系統(tǒng)；由用戶端、遠(yuǎn)程服務(wù)器、智能控制終端組成光伏監(jiān)控互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)；智能控制終端通過RS485總線采集光伏發(fā)電系統(tǒng)和熱水供應(yīng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳到遠(yuǎn)程服務(wù)器。

本實(shí)用新型中光伏發(fā)電系統(tǒng)工作如下：太陽能電池板利用光生伏特效應(yīng)將太陽光能轉(zhuǎn)化為直流電能，直流電能經(jīng)過光伏并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)化為符合電網(wǎng)電能質(zhì)量要求的交流電，通過配電箱后，分別接入智能控制終端，空氣能熱泵，環(huán)境檢測儀和公用電網(wǎng)。

本實(shí)用新型中熱水供應(yīng)系統(tǒng)工作如下：空氣能熱泵由光伏發(fā)電供電，根據(jù)逆卡諾原理通過蒸發(fā)器，壓縮機(jī)，冷凝器膨脹閥，經(jīng)過介質(zhì)循環(huán)將空氣中的熱量轉(zhuǎn)換為水的熱能，供應(yīng)整個熱水系統(tǒng)。

本實(shí)用新型中光伏監(jiān)控互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)工作如下：智能控制終端自動采集并網(wǎng)逆變器，空氣能熱泵和環(huán)境檢測儀等應(yīng)用設(shè)備的數(shù)據(jù)，通過互聯(lián)網(wǎng)上傳到遠(yuǎn)程服務(wù)器，遠(yuǎn)程服務(wù)器通過互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)分析推送到用戶端。

其中在自動模式下時，智能控制終端自動采集并網(wǎng)逆變器，空氣能熱泵和環(huán)境檢測儀等應(yīng)用設(shè)備的數(shù)據(jù)，智能控制空氣能熱泵，智能運(yùn)行，增加系統(tǒng)負(fù)載，保證并網(wǎng)逆變器順利并網(wǎng)；根據(jù)發(fā)電功率變化情況，控制空氣能熱泵運(yùn)行，平抑發(fā)電功率曲線，避免發(fā)電功率偏移最大功率點(diǎn)，當(dāng)電網(wǎng)接納能力降低時，將部分能量轉(zhuǎn)化為熱能，經(jīng)過保溫水箱存儲，用于家庭采暖和生活熱水供應(yīng)；對于同時段運(yùn)行的空氣能熱泵，經(jīng)過心跳周期的0.1～1.5倍的隨機(jī)延時（單位以秒計(jì)）后，再發(fā)送控制命令，減小空氣能熱泵運(yùn)行給電網(wǎng)造成的影響；

其中在個性模式下時，智能控制終端自動采集并網(wǎng)逆變器，空氣能熱泵和環(huán)境檢測儀等應(yīng)用設(shè)備的數(shù)據(jù)，并網(wǎng)過程同自動模式，同時用戶端根據(jù)個人需求隨時隨地遠(yuǎn)程控制空氣能熱泵運(yùn)行，削峰填谷，適時產(chǎn)生熱水，便于生活需求。

其中用戶端可以利用移動設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時監(jiān)測光伏電站運(yùn)行信息，當(dāng)前環(huán)境信息，發(fā)電收益信息，歷史數(shù)據(jù)對比，新能源利好政策等，根據(jù)需要定制不同的業(yè)務(wù)，遠(yuǎn)程服務(wù)器根據(jù)不同的業(yè)務(wù)提供不同的服務(wù)，用戶端可以隨時隨地通過互聯(lián)網(wǎng)控制熱水供應(yīng)，根據(jù)需要遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)供熱系統(tǒng)中熱水供應(yīng)時段。

綜上所述，本實(shí)用新型合理利用發(fā)電系統(tǒng)提供的電力驅(qū)動空氣能熱泵吸收空氣中的熱能來提供大量的熱水，供應(yīng)生產(chǎn)和生活的需要，同時光伏發(fā)電余電并入電網(wǎng)，充分利用資源，增加收益。

光伏電力是清潔能源，光伏發(fā)電不會造成環(huán)境污染，目前，分布式光伏發(fā)展迅猛，充分利用太陽能發(fā)電，供電熱效率高的空氣能把空氣中的熱量轉(zhuǎn)換為熱能，可以全天24小時大水量，高水壓，恒溫提供不同熱水需求，滿足人們對生活質(zhì)量越來越高的要求。

其中智能控制終端自動采集并網(wǎng)逆變器，空氣能熱泵和環(huán)境檢測儀等應(yīng)用設(shè)備的數(shù)據(jù)，通過互聯(lián)網(wǎng)上傳到遠(yuǎn)程服務(wù)器，遠(yuǎn)程服務(wù)器通過互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)分析推送到用戶端。光伏發(fā)電并網(wǎng)時，智能控制終端智能控制空氣能熱泵運(yùn)行，增加負(fù)載，保證并網(wǎng)逆變器順利并網(wǎng)。光伏發(fā)電系統(tǒng)正常運(yùn)行時，智能控制終端根據(jù)發(fā)電輸出功率變化，削峰填谷，使得實(shí)際的發(fā)電功率曲線平滑。當(dāng)公共電網(wǎng)負(fù)載較小，接納能力很低時，智能控制終端根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)的狀態(tài)，智能控制有源負(fù)載運(yùn)行，將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能存儲起來，充分利用光伏能源，避免棄光限電。智能控制終端有序控制空氣能熱泵運(yùn)行，對于相同時間段運(yùn)行的空氣能熱泵，經(jīng)過心跳周期的0.1～1.5倍的隨機(jī)延時（單位以秒計(jì)）后，發(fā)送控制命令，減小空氣能熱泵運(yùn)行給電網(wǎng)造成的影響。

智能控制終端實(shí)時監(jiān)控逆變器，當(dāng)并網(wǎng)逆變器發(fā)電功率偏移最大功率點(diǎn)時，控制空氣能熱泵運(yùn)行，增加電網(wǎng)系統(tǒng)負(fù)載，使之工作在最大功率點(diǎn)，將能量轉(zhuǎn)換為熱能存儲起來，用于家庭采暖和生活熱水供應(yīng)。

其中遠(yuǎn)程服務(wù)器負(fù)責(zé)接收光伏發(fā)電系統(tǒng)具體的運(yùn)營信息，智能控制終端通過互聯(lián)網(wǎng)將各個光伏發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)時信息傳送到遠(yuǎn)程服務(wù)器，遠(yuǎn)程服務(wù)器經(jīng)過存儲，計(jì)算，篩選，挖掘后，通過互聯(lián)網(wǎng)將有價值的信息推送到用戶端。

其中用戶端可以利用移動設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時監(jiān)測光伏電站信息，根據(jù)需要定制不同的業(yè)務(wù)，遠(yuǎn)程服務(wù)器根據(jù)不同的業(yè)務(wù)提供不同的服務(wù)，用戶可以隨時隨地通過互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控光伏電站的信息，查看新政策，新資訊，調(diào)節(jié)光熱系統(tǒng)中熱水供應(yīng)時段。