一種采用集中管理模式的光電轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，是一種采用集中管理模式的光電轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)全世界供電系統(tǒng)是以大機(jī)組、大電網(wǎng)、高電壓為主要特征的集中式單一供電系統(tǒng)。雖然全世界90%的電力負(fù)荷都由這種集中單一的大電網(wǎng)供電，但是當(dāng)今社會對能源與電力供應(yīng)的質(zhì)量與安全可靠性要求越來越高，大電網(wǎng)由于自身的缺陷已經(jīng)不能滿足這種要求。由于大電網(wǎng)中任何一點(diǎn)的故障所產(chǎn)生的擾動都會對整個電網(wǎng)造成較大影響，嚴(yán)重時可能引起大面積停電甚至是全網(wǎng)崩潰，造成災(zāi)難性后果，這樣的事故在國外時有發(fā)生；而且這種大電網(wǎng)又極易受到戰(zhàn)爭或恐怖勢力的破壞，嚴(yán)重時將危害國家的安全，如科索沃戰(zhàn)爭和海灣戰(zhàn)爭等；另外集中式大電網(wǎng)還不能跟蹤電力負(fù)荷的變化，而為了短暫的峰荷建造發(fā)電廠其花費(fèi)是巨大的，經(jīng)濟(jì)效益也非常低。根據(jù)西方國家的經(jīng)驗(yàn):大電網(wǎng)系統(tǒng)和分布式發(fā)電系統(tǒng)相結(jié)合是節(jié)省投資，降低能耗，提高系統(tǒng)安全性和靈活性的主要方法。
[0003]分布式發(fā)電指的是在用戶現(xiàn)場或靠近用電現(xiàn)場配置較小的發(fā)電機(jī)組(一般低于30MW)，以滿足特定用戶的需要，支持現(xiàn)存配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，或者同時滿足這兩個方面的要求。這些小的機(jī)組包括燃料電池，小型燃?xì)廨啓C(jī)，小型光伏發(fā)電，小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電，或燃?xì)廨啓C(jī)與燃料電池的混合裝置。由于靠近用戶提高了服務(wù)的可靠性和電力質(zhì)量。技術(shù)的發(fā)展，公共環(huán)境政策和電力市場的擴(kuò)大等因素的共同作用使得分布式發(fā)電成為新世紀(jì)重要的能源選擇。
[0004]通過分布式發(fā)電和集中供電系統(tǒng)的配合應(yīng)用有以下優(yōu)點(diǎn):
分布式發(fā)電系統(tǒng)中各電站相互獨(dú)立，用戶由于可以自行控制，不會發(fā)生大規(guī)模停電事故，所以安全可靠性比較高；
分布式發(fā)電可以彌補(bǔ)大電網(wǎng)安全穩(wěn)定性的不足，在意外災(zāi)害發(fā)生時繼續(xù)供電，已成為集中供電方式不可缺少的重要補(bǔ)充；
可對區(qū)域電力的質(zhì)量和性能進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，非常適合向農(nóng)村、牧區(qū)、山區(qū)，發(fā)展中的中、小城市或商業(yè)區(qū)的居民供電，可大大減小環(huán)保壓力；
分布式發(fā)電的輸配電損耗很低，甚至沒有，無需建配電站，可降低或避免附加的輸配電成本，同時土建和安裝成本低；
可以滿足特殊場合的需求，如用于重要集會或慶典的(處于熱備用狀態(tài)的)移動分散式發(fā)電車；
調(diào)峰性能好，操作簡單，由于參與運(yùn)行的系統(tǒng)少，啟?？焖伲阌趯?shí)現(xiàn)全自動。
[0005]光伏發(fā)電作為分布式發(fā)電的一種，其基本原理就是“光伏效應(yīng)”。光子照射到金屬上時，它的能量可以被金屬中某個電子全部吸收，電子吸收的能量足夠大，能克服金屬內(nèi)部引力做功，離開金屬表面逃逸出來，成為光電子。
[0006]光照使不均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬結(jié)合的不同部位之間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。它首先是由光子(光波)轉(zhuǎn)化為電子、光能量轉(zhuǎn)化為電能量的過程；其次，是形成電壓過程。有了電壓，就像筑高了大壩，如果兩者之間連通，就會形成電流的回路。
[0007]光伏發(fā)電的主要原理是半導(dǎo)體的光電效應(yīng)。硅原子有4個電子，如果在純硅中摻入有5個電子的原子如磷原子，就成為N型半導(dǎo)體；若在純硅中摻入有3個電子的原子如硼原子，形成P型半導(dǎo)體。當(dāng)P型和N型結(jié)合在一起時，接觸面就會形成電勢差，成為太陽能電池。當(dāng)太陽光照射到P — N結(jié)后，空穴由N極區(qū)往P極區(qū)移動，電子由P極區(qū)向N極區(qū)移動，形成電流。
[0008]多晶硅經(jīng)過鑄錠、破錠、切片等程序后，制作成待加工的硅片。在硅片上摻雜和擴(kuò)散微量的硼、磷等，就形成P — N結(jié)。然后采用絲網(wǎng)印刷，將精配好的銀漿印在硅片上做成柵線，經(jīng)過燒結(jié)，同時制成背電極，并在有柵線的面涂一層防反射涂層，電池片就至此制成。電池片排列組合成電池組件，就組成了大的電路板。一般在組件四周包鋁框，正面覆蓋玻璃，反面安裝電極。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于設(shè)計出一種采用集中管理模式的光電轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)及方法，在現(xiàn)有分布式發(fā)電管理系統(tǒng)的個體獨(dú)立管理的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)管控及中心集成的智能性，通過多節(jié)點(diǎn)光伏發(fā)電系統(tǒng)的集中管理控制模式，有效提高發(fā)電效率，并提高并網(wǎng)的安全性及可持續(xù)性，整個系統(tǒng)具有設(shè)計科學(xué)合理、安全穩(wěn)定、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。
[0010]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種采用集中管理模式的光電轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，包括太陽能電池板陣列、積流箱、直流柜、逆變系統(tǒng)、升壓系統(tǒng)、監(jiān)控數(shù)據(jù)采集器、現(xiàn)場計算機(jī)，所述太陽能電池板陣列連接積流箱，所述積流箱連接直流柜，所述直流柜連接逆變系統(tǒng)，所述逆變系統(tǒng)連接升壓系統(tǒng)，所述升壓系統(tǒng)連接在高壓電網(wǎng)上，所述監(jiān)控數(shù)據(jù)采集器連接在逆變系統(tǒng)上，所述現(xiàn)場計算機(jī)連接在監(jiān)控數(shù)據(jù)采集器上；還包括遠(yuǎn)程計算機(jī)，所述遠(yuǎn)程計算機(jī)通過互聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)場計算機(jī)連接用于完成集中管理控制。
[0011]進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述系統(tǒng)，能夠?qū)χ苓叚h(huán)境及現(xiàn)場環(huán)境的溫度進(jìn)行監(jiān)測，從而形成良好的控制策略，特別設(shè)置有下述結(jié)構(gòu):還包括用于進(jìn)行現(xiàn)場溫度及周邊環(huán)境的溫度監(jiān)測的測溫儀，所述測溫儀連接在監(jiān)控數(shù)據(jù)采集器上。
[0012]進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，能夠?qū)庹諒?qiáng)度進(jìn)行監(jiān)測從而形成合理的發(fā)電策略，使得整個系統(tǒng)工作效率更高，特別設(shè)置有下述結(jié)構(gòu):還包括用于對光照度進(jìn)行監(jiān)測的輻照儀，所述輻照儀連接監(jiān)控數(shù)據(jù)采集器。
[0013]一種采用集中管理模式的光電轉(zhuǎn)換控制方法，包括以下步驟:
O太陽能轉(zhuǎn)換電能:太陽能電池板陣列將太陽能轉(zhuǎn)換為電能；
2)直流電能初次匯集:積流箱將步驟I)內(nèi)所形成的電能進(jìn)行有效匯集，形成可進(jìn)行傳輸?shù)拇箅娏鳎?br> 3)電流DC-DC轉(zhuǎn)換:直流柜將多處積流箱所匯集過來的直流電能進(jìn)行DC-DC轉(zhuǎn)換，從而達(dá)到一個電壓穩(wěn)定、電流穩(wěn)定的直流電壓；
4)電源逆變及集中管控:經(jīng)步驟3)后，直流電壓將輸入至逆變系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行直流變交流的逆變，達(dá)到同高壓電網(wǎng)內(nèi)的電能同頻同相的交流電能；在此過程中，遠(yuǎn)程計算機(jī)將利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通信，通過現(xiàn)場計算機(jī)將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行集中控制； 5)升壓:經(jīng)步驟4)后，逆變系統(tǒng)內(nèi)輸出的交流電能將利用升壓系統(tǒng)進(jìn)行升壓，達(dá)到同高壓電網(wǎng)內(nèi)的電能同壓，而后并網(wǎng)輸入到高壓電網(wǎng)內(nèi)。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
(I)本發(fā)明在現(xiàn)有分布式發(fā)電管理系統(tǒng)的個體獨(dú)立管理的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)管控及中心集成的智能性，通過多節(jié)點(diǎn)光伏發(fā)電系統(tǒng)的集中管理控制模式，有效提高發(fā)電效率，并提高并網(wǎng)的安全性及可持續(xù)性，整個系統(tǒng)具有設(shè)計科學(xué)合理、安全穩(wěn)定、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。
[0015](2)本發(fā)明采用現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)個體獨(dú)立管理模式與遠(yuǎn)程集中管理模式相結(jié)合的運(yùn)營管理模式，能夠在其中任意一種管理運(yùn)營數(shù)據(jù)出現(xiàn)故障時，也不會造成當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)癱瘓現(xiàn)象發(fā)生，能有效滿足當(dāng)前節(jié)點(diǎn)所產(chǎn)生電能安全穩(wěn)定的進(jìn)行并網(wǎng)運(yùn)營。
[0016](3)本發(fā)明可利用現(xiàn)場安裝的諸如測溫儀、輻照儀等測試設(shè)備對現(xiàn)場的溫度、周邊環(huán)境溫度及光照度進(jìn)行測試，從而可根據(jù)這些參數(shù)形成良好的控制策略，以保障能最優(yōu)化的利用太陽能進(jìn)行發(fā)電，并形成穩(wěn)定的并網(wǎng)電壓，避免因電壓輸入不穩(wěn)定而影響并網(wǎng)輸入。
[0017](4)本發(fā)明所述方法能夠在進(jìn)行光伏發(fā)電現(xiàn)場管理的同時，也完成遠(yuǎn)程集中式管理，能有效提尚發(fā)電效率及多余電能的回收利用率。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明所述系統(tǒng)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0020]實(shí)施例1:
一種采用集中管理模式的光電轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，如圖1所示，包括太陽能電池板陣列、積流箱、直流柜、逆變系統(tǒng)、升壓系統(tǒng)、監(jiān)控數(shù)據(jù)采集器、現(xiàn)場計算機(jī)，所述太陽能電池板陣列連接積流箱，所述積流箱連接直流柜，所述直流柜連接逆變系統(tǒng)，所述逆變系統(tǒng)連接升壓系統(tǒng)，所述升壓系統(tǒng)連接在高壓電網(wǎng)上，所述監(jiān)控數(shù)據(jù)采集器連接在逆變系統(tǒng)上，所述現(xiàn)場計算機(jī)連接在監(jiān)控數(shù)據(jù)采集器上；還包括遠(yuǎn)程計算機(jī)，所述遠(yuǎn)程計算機(jī)通過互聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)場計算機(jī)連接用于完成集中管理控制。
[0021]在使用時，太陽能電池板陣列將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，而后利用積流箱對其進(jìn)行有效匯集，形成可進(jìn)行傳輸?shù)拇箅娏鳎嗵幏e流箱所匯集的電流將在直流柜內(nèi)進(jìn)行DC-DC轉(zhuǎn)換，從而達(dá)到一個電壓穩(wěn)定、電流穩(wěn)定的直流電壓，此直流電壓將利用逆變系統(tǒng)進(jìn)行直流變交流的逆變，達(dá)到同高壓電網(wǎng)內(nèi)的電能同頻同相的交流電能，最后再并入高壓電網(wǎng)