本實用新型涉及電力節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域，特別是一種逆變節(jié)能控制裝置及控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著人民生活水平的提高，電力需求也越來越高，為了適應(yīng)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活對電力的需求快速的發(fā)展，用電量不斷增加，裝機(jī)容量不斷加大，電網(wǎng)用電峰谷差越來越大，嚴(yán)重威脅著發(fā)電與輸電的安全，運(yùn)行負(fù)荷的不均衡性導(dǎo)致電網(wǎng)運(yùn)行不穩(wěn)定，導(dǎo)致故障的增加以及事故的發(fā)生，給安全生產(chǎn)和民眾生活帶來極大的沖擊。不安全，不穩(wěn)定，不科學(xué)的因素直接影響到可持續(xù)發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。現(xiàn)有技術(shù)中，采用拉閘限電來應(yīng)對用電高峰導(dǎo)致的電力緊張問題，隨之而來的問題是工廠停工，居民日常生活受到影響。

由此可見，拉閘限電，實行峰谷電價等手段來平衡用電，都是以犧牲機(jī)組壽命、降低能源利用率，給生產(chǎn)帶來不便為代價的，未從根本上解決問題，只是以犧牲正常需求為代價的治標(biāo)不治本。綜上所述，只有用技術(shù)的手段來解決用電不均衡問題，才能做到科學(xué)和行之有效。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于：針對管理方案解決用電不均衡問題帶來的犧牲機(jī)組壽命以及降低能源利用率的缺陷，提供一種延緩發(fā)電裝機(jī)容量和輸電以及保護(hù)設(shè)備建設(shè)、提高能源利用率，減少對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響的節(jié)能控制裝置、系統(tǒng)及節(jié)能控制方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為：

一種逆變節(jié)能控制裝置，包括第一充電控制器、市電充電控制器、蓄電池、電能表、逆變器和微控制器，所述第一充電控制器和所述市電充電控制器為所述蓄電池充電，所述電能表用于測量所述蓄電池充、放電過程參數(shù)，所述逆變器連接所述蓄電池，所述微控制器與所述第一充電控制器、市電充電控制器、電能表和逆變器連接。

所述第一充電控制器用于控制采用第一能源發(fā)電后的充電過程，通常選用常見的清潔能源作為第一能源，如太陽能、風(fēng)能和潮汐能等。

作為優(yōu)選的實施方式，所述第一能源為太陽能，所述第一充電控制器為太陽能充電控制器。

作為可選的實施方式，所述第一能源為風(fēng)能或者潮汐能。

作為進(jìn)一步的實施方式，所述逆變節(jié)能控制裝置還包括第二充電控制器。所述第二充電控制器用于控制采用第二能源發(fā)電后的充電過程。

作為一種具體的實施方式，當(dāng)所述第一充電控制器為太陽能充電控制器時，所述第二充電控制器為風(fēng)能充電控制器。多于一種的發(fā)電方式，進(jìn)一步提高了能源利用效率，確保所述蓄電池儲能足夠，清潔能源發(fā)電同時起到減排的有益效果。

進(jìn)一步地，所述蓄電池采用石墨烯電池。所述石墨烯電池為新能源電池，相較于常規(guī)蓄電池，其具有更高的功率密度，即單位質(zhì)量或單位體積的所述蓄電池具有更大的充、放電功率?，F(xiàn)有投入商用的石墨烯電池，其功率密度可以達(dá)到常規(guī)蓄電池的4倍以上。

進(jìn)一步地，所述節(jié)能控制裝置還包括RS485自動轉(zhuǎn)換收發(fā)模塊。所述RS485自動轉(zhuǎn)換收發(fā)模塊實現(xiàn)各組成單元無需與所述微控制單獨(dú)連接收發(fā)控制線，數(shù)據(jù)信息自動轉(zhuǎn)換收發(fā)。作為一種具體的實施方式，采用MAX485芯片作為RS485自動轉(zhuǎn)換收發(fā)模塊，RS485輸出端串聯(lián)有電阻，起到防止RS485芯片損壞的功能。

作為優(yōu)選的實施方式，所述第一充電控制器為MPPT控制器，其包括MPPT控制電路和光照檢測電路。MPPT(Maximum PowerPoint Tracking)即，最大功率點(diǎn)跟蹤太陽能控制器，其能夠?qū)崟r偵測太陽能板的發(fā)電電壓，并追蹤最高電壓電流值(VI)，使系統(tǒng)以最大功率輸出對蓄電池充電。

進(jìn)一步地，所述節(jié)能控制裝置通過所述逆變器連接用電設(shè)備或并入輸電網(wǎng)。所述逆變器連接用電設(shè)備，在用電不均衡或者停電時段，為所述用電設(shè)備供電。同時，當(dāng)所述蓄電池儲能滿足用電設(shè)備日常用電需求，仍有富余時，所述節(jié)能控制裝置還可通過所述逆變器向輸電網(wǎng)饋電。

進(jìn)一步地，所述電能表用于所述蓄電池充、放電電壓、電流、功率，電能、功率因數(shù)等的測量與輸出過流過載保護(hù)。作為一種具體的實施方式，所述電能表采用ATT7026A電能表芯片。

作為本實用新型的另一方面，提供了一種基于上述節(jié)能控制裝置的節(jié)能控制系統(tǒng)，在上述節(jié)能控制裝置的基礎(chǔ)上，還包括與所述微控制器連接的上位機(jī)。所述上位機(jī)用于根據(jù)所述微控制器獲取的蓄電池充、放電狀態(tài)信息做出充、放電方案決策。

更進(jìn)一步地，所述節(jié)能控制系統(tǒng)還包括與所述上位機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接的遠(yuǎn)程計算機(jī)，實現(xiàn)對所述節(jié)能控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

采用所述節(jié)能控制系統(tǒng)的節(jié)能控制方法為：所述上位機(jī)根據(jù)第一能源和/或第二能源日均發(fā)電能力，決策是否需要使用市電為所述蓄電池充電；

所述上位機(jī)根據(jù)用電峰谷數(shù)據(jù)和/或所述蓄電池剩余電量，決策所述逆變器是否輸出電能。

具體地，充電方案選擇時，包括方案1：太陽能發(fā)電設(shè)備(第一能源發(fā)電)為所述蓄電池充電，風(fēng)力發(fā)電(第二能源發(fā)電)為所述蓄電池充電，市電經(jīng)降壓后也為所述蓄電池充電。

方案2：在太陽能發(fā)電設(shè)備(第一能源發(fā)電)發(fā)電高峰期，主要采用太陽能發(fā)電設(shè)備為所述蓄電池充電，風(fēng)力發(fā)電(第二能源發(fā)電)作為補(bǔ)充能源為所述蓄電池充電，可以不采用市電為所述蓄電池充電。

方案3：在風(fēng)力發(fā)電(第二能源發(fā)電)發(fā)電高峰期，主要采用風(fēng)力發(fā)電設(shè)備為所述蓄電池充電，太陽能發(fā)電設(shè)備(第一能源發(fā)電)作為補(bǔ)充能源為所述蓄電池充電，可以不采用市電為所述蓄電池充電。

所述上位機(jī)按照上述3種方式根據(jù)各種充電能源供電能力決策所述蓄電池充電方案，具體地，可以按照特定應(yīng)用區(qū)域、特定應(yīng)用時間段設(shè)定三種供電方式的日均供電能力閾值，從而自動采取合理的充電方案。

需要說明的是，太陽能發(fā)電(第一能源發(fā)電)和風(fēng)力發(fā)電(第二能源發(fā)電)是為了更清楚地說明充電方案而做的列舉，包括潮汐能、生物能發(fā)電等也可作為上述充電方案的電力來源。

進(jìn)一步地，所述蓄電池根據(jù)用電需求通過所述逆變器自動放電。具體地，所述逆變器輸出是在用電高峰期或者市電停電時段自動切換為放電模式。優(yōu)選地，當(dāng)所述蓄電池儲能滿足用電仍有富余，所述蓄電池通過所述逆變器向電網(wǎng)饋電。

本實用新型的有益效果是：

本實用新型采用清潔能源配合市電充電蓄能的方式，延緩了發(fā)電裝機(jī)容量和輸電設(shè)備、保護(hù)設(shè)備的建設(shè)，提高了能源利用率，減少了溫室氣體排放，起到了節(jié)能環(huán)保的有益效果；有效減少了拉閘限電對工農(nóng)業(yè)生成的影響，同時提高了發(fā)電、用電設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性；對于目前大多采用的核電而言，可以有效緩解其固有功率調(diào)節(jié)緩慢的問題；具有停電應(yīng)急功能；可以實現(xiàn)利用峰谷用電價差節(jié)省電費(fèi)支出；兼容多種能源發(fā)電的電力儲存；可以實現(xiàn)富余電力反饋至電網(wǎng)。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例1節(jié)能控制裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本實用新型實施例1電能表電路圖；

圖3是本實用新型實施例1RS485自動轉(zhuǎn)換收發(fā)模塊電路圖；

圖4是本實用新型實施例1MPPT控制電路圖；

圖5是本實用新型實施例1液晶屏顯示示意圖；

圖中標(biāo)記：100-控制裝置，200-上位機(jī)，300-遠(yuǎn)程控制終端，400-太陽能電池板，500-風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，600-市電設(shè)備，700-用電設(shè)備，101-蓄電池，102-MPPT控制器，103-風(fēng)電充電控制器，104-市電充電控制器，逆變器-105。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本實用新型作詳細(xì)的說明。

為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)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。

實施例1

一種逆變節(jié)能控制裝置100，如圖1所示，包括2個MPPT控制器102、各個所述MPPT控制器102分別連接太陽能電池板400和蓄電池101，所述MPPT控制器102實時偵測太陽能板的發(fā)電電壓，控制所述太陽能電池板400以最大功率對所述蓄電池101充電。風(fēng)力充電控制器103連接風(fēng)電發(fā)電設(shè)備500與所述蓄電池101，將風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)生的電能經(jīng)過整流、濾波等常規(guī)處理后向所述蓄電池101充電。所述蓄電池101還包括第三電力來源，即市電設(shè)備600。市電設(shè)備600通過市電充電控制器401降壓后，為所述蓄電池101提供電能。

此外，所述控制裝置100還包括電能表和微控制器。所述電能表用于測量所述蓄電池101充、放電過程參數(shù)，如圖2所示，所述電能表采用ATT7026A電能表芯片。所述微控制器與所述MPPT控制器102、風(fēng)電充電控制器103、市電充電控制器104、電能表和逆變器105連接。所述微控制器接收與其連接的所述MPPT控制器102、風(fēng)電充電控制器103、市電充電控制器104、電能表和逆變器105的狀態(tài)參數(shù)或測量參數(shù)，并向所述MPPT控制器102、風(fēng)電充電控制器103、市電充電控制器104、電能表和逆變器105發(fā)送控制信號。

如圖4所示為MPPT控制器102電路圖。由電阻R1，R2檢測太陽能電池板400電壓，R1與R2之間的分壓A/D與所述微控制器連接獲得所述太陽能電池板400電壓，R3處的A/D與所述微控制器連接，得到太陽能充電電流，通過控制PWM1的脈寬，由微控制器計算出太陽能充電最大功率點(diǎn)，以此獲得太陽能的最大功率輸出，使得太陽能發(fā)電得到充分的利用。Q2用于太陽能光照檢測，可變電阻R2上面的A/D轉(zhuǎn)換也與所述微控制器連接，并將光照強(qiáng)度信號，傳送給計算機(jī)進(jìn)行分析處理。

所述蓄電池101采用石墨烯電池。所述石墨烯電池為新能源電池，相較于常規(guī)蓄電池，其具有更高的功率密度，即單位質(zhì)量或單位體積的所述蓄電池具有更大的充、放電功率?，F(xiàn)有投入商用的石墨烯電池，其功率密度可以達(dá)到常規(guī)蓄電池的4倍以上。

所述控制裝置100還包括RS485自動轉(zhuǎn)換收發(fā)模塊。所述RS485自動轉(zhuǎn)換收發(fā)模塊實現(xiàn)各組成單元無需與所述微控制單獨(dú)連接收發(fā)控制線，數(shù)據(jù)信息自動轉(zhuǎn)換收發(fā)。如圖3所示，所述RS485自動轉(zhuǎn)換收發(fā)模塊采用MAX485芯片，RS485輸出端串聯(lián)有R11電阻，起到防止RS485芯片損壞的功能。

所述控制裝置100通過所述逆變器105連接用電設(shè)備700或并入輸電網(wǎng)。所述逆變器連接用電設(shè)備，在用電不均衡或者停電時段，為所述用電設(shè)備供電。同時，當(dāng)所述蓄電池儲能滿足用電設(shè)備日常用電需求，仍有富余時，所述節(jié)能控制裝置還可通過所述逆變器向輸電網(wǎng)饋電。

如圖5所示，為所述控制裝置100適配的液晶顯示屏，用于實時顯示電壓、電流、頻率、過流和過載等參數(shù)。

作為本實用新型的另一方面，提供了一種基于上述節(jié)能控制裝置的節(jié)能控制系統(tǒng)，在上述節(jié)能控制裝置的基礎(chǔ)上，還包括與所述微控制器連接的上位機(jī)200。所述上位機(jī)200用于根據(jù)所述微控制器獲取的蓄電池充、放電狀態(tài)信息做出充、放電方案決策。

為了增加遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，所述節(jié)能控制系統(tǒng)還包括與所述上位機(jī)200通過網(wǎng)絡(luò)連接的遠(yuǎn)程計算機(jī)300，實現(xiàn)對所述節(jié)能控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

采用所述節(jié)能控制系統(tǒng)的節(jié)能控制方法為：所述上位機(jī)200根據(jù)太陽能發(fā)電和風(fēng)力日均發(fā)電能力，決策是否需要使用市電設(shè)備600為所述蓄電池101充電；

所述上位機(jī)200根據(jù)用電峰谷數(shù)據(jù)和/或所述蓄電池101剩余電量，決策所述逆變器105是否輸出電能。

具體地，充電方案選擇時，包括方案1：采用太陽能電池板400為所述蓄電池101充電，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備500為所述蓄電池101充電，市電設(shè)備600經(jīng)降壓后也為所述蓄電池101充電。

方案2：在太陽能發(fā)電高峰期，主要采用太陽能電池板400為所述蓄電池101充電，風(fēng)力發(fā)電作為補(bǔ)充能源為所述蓄電池101充電，可以不采用市電為所述蓄電池101充電。

方案3：在風(fēng)力發(fā)電發(fā)電高峰期，主要采用風(fēng)力發(fā)電設(shè)備500為所述蓄電池充電，太陽能發(fā)電作為補(bǔ)充能源為所述蓄電池101充電，可以不采用市電為所述蓄電池101充電。

所述上位機(jī)200按照上述3種方式根據(jù)各種充電能源供電能力決策所述蓄電池101充電方案，具體地，可以按照特定應(yīng)用區(qū)域、特定應(yīng)用時間段設(shè)定三種供電方式的日均供電能力閾值，從而自動采取合理的充電方案。

所述蓄電池101根據(jù)用電需求通過所述逆變器105自動放電。具體地，所述逆變器105輸出是在用電高峰期或者市電停電時段自動切換為放電模式。當(dāng)所述蓄電池101儲能滿足用電仍有富余或者需要所述蓄電池101饋電時，所述蓄電池101通過所述逆變器105向電網(wǎng)饋電。

實施例2

實施例2提供一種節(jié)能控制裝置，其與實施例1的區(qū)別在于，所述蓄電池的供電來源僅包括2方面，第一方面來自于市電供電，第二方面來源于太陽能發(fā)電，或者風(fēng)力發(fā)電，或者其他發(fā)電方式。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。