太陽能增效儲能系統及其方法技術方案

一種太陽能增效儲能系統及其方法，其中該太陽能增效儲能系統包含有一太陽能模塊、一光伏逆變器、一第一切換開關、一儲能設備、一第二切換開關、一直流轉換器、一第三切換開關及一控制主機，于低太陽輻射時，該太陽能模塊的多個太陽能板能夠將所輸出的微小電力對該儲能設備進行充電，并于充電到一定程度后，再將該儲能設備所儲存的電能、及該太陽能模塊的多個太陽能板所輸出的微小電力，一并輸出至一光伏逆變器，以使于低太陽輻射狀態下，該光伏逆變器能夠提供最佳太陽電能轉換效率、并使該太陽能模塊能夠操作于最大功率輸出點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術是有關一種，特別是一種于低太陽輻射時，使光伏逆變器能夠提供最佳太陽電能轉換效率、并使由多個太陽能板互連而成的太陽能模塊能夠操作于最大功率輸出點。
技術介紹
傳統具有最大功率追蹤(Maximum Power Point Tracking)的光伏逆變器(PV-1nverter)不論是依照太陽能板的電壓與電流曲線，而設置的最佳電壓追隨法(Constant Voltage Tracking/Modified Constant Voltage Tracking),或是標準的轉換功率逐步追隨法(Stepping Up/Down Algorithm)都可以在太陽福射能較高，或是說太陽能板輸出電能較大時達成光、電轉換最大效率要求，但當太陽能板工作于低太陽輻射能，或是所謂的輕載工作區時，往往限于電力開關元件(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)的最小開關周期，以及轉換控制系統對于脈波周期的控制精度(Resolut1n of PulseWidth Modulat1n)，光伏逆變器中的最大功率追蹤器不但無法準確地計算合適開關周期，而且電力開關元件本身操作時的導通損失(Conducting Loss)與開關損失(SwitchingLoss)過大，致使多數的光伏逆變器在輸入功率低于額定功率20%以下的輕載工作區的效率大幅滑落，更常常由于太陽能板在低太陽輻射能的狀況下，由圖1中可知，為常見的光伏逆變器(SC500MX)的效率曲線，在輸入功率為額定功率的10%以下時，轉換率大幅下滑，以實際面來看，多數光伏逆變器在輸入功率是額定功率的5%以下時，太陽能板所提供的電能，不足以讓光伏逆變器穩定工作于最低切換周期(Minimum PWM Duty)，當光伏逆變器啟動后，由于太陽能板所提供的電能不足，將會導致輸出電壓下降，并低于至光伏逆變器的最小工作電壓，如此由于輸出的電功率不足以讓光伏逆變器正常運作，將會強迫光伏逆變器又進入停止狀態；再加上光伏逆變器在啟動、與截止間跳動，因而會加速光伏逆變器的壽命損耗。因此一般的太陽能電廠為避免低太陽輻射下的少許電能收益而損及光伏逆變器的壽命，并減少光伏逆變器交流輸出端不可預期的總諧波失真(Total HarmonicDistort1n)，多會在光伏逆變器的輸入埠加裝計時器，以排除清晨或傍晚時的低太陽輻射能的干擾。但加裝計時器的設計不但減損了應有的發電總功率，更無法在天候不佳的狀況下，例如陰雨天，或是有霧的天候下，保護光伏逆變器、保障發電品質，免于太陽能板輕載發電時的干擾。而澳洲的Fronius Internat1nal與中國內地的華為技術有限公司不約而同的采用模組化的設計架構，利用多組小型化的最大功率追蹤模組，依太陽能板輸出的可能最大電功率，輪流切換對應的最大功率追蹤模組數量，無論太陽能板處于輕載或滿載時，達成整組光伏逆變器都可以工作于高效、穩定的狀態。但是Fronuis Internat1nal的最大功率追蹤模組僅有5KW，雖然在低太陽輻射條件下提供了較好的發電效率，但受限于功率規模并不適合于大型光伏發電系統，而且在多組小型化的最大功率追蹤模組的操作下，許多共用的元件，如開關電閘、直流濾波器，PWM控制組件會增加不少額外的成本；而華為技術有限公司的最大功率模組為250KW，單機功率為500KW，使用多組500KW機依太陽輻射強度，決定工作的單機數量，電力輸送會因為太陽能板的幅員廣大，復雜的配線、電閘的開關損失，以及太陽能板特性匹配的困難，降低了實際轉換效率。而華為技術有限公司于2013年底進行了較大型的測試計畫，實驗結果證明以20KW的小型光伏逆變器200組所成的串列式發電系統，仍然較500KW光伏逆變器8組的實際光電轉換效率來的高3.04%，但若是于低太陽輻射能的條件下(下午17:10)，轉換效率甚或相差40.85%。太陽能板于匹配不良的情形下，最大功率追蹤模組僅能操作于折衷下的最大功率點，至使最大功率追蹤模組的效能降低，由此可知，大規模的太陽能板配置可控制工作數量的光伏逆變器，仍是無法有效地將低太陽輻射能收入發電系統。另外，由圖2A、2B可知，當太陽能板在無法完全依光伏轉換效率與光伏電動勢做完整配對的情況下，所有太陽能板無法在相同的工作條件下同時達成最佳光伏轉換效率，而是相對折衷的最佳操作點，因此太陽能板整體效率因而下降。由此可知，當太陽能板的數量越大，這種轉換效率下跌的狀況越明顯。因此，若是于低太陽輻射狀態時，將多個太陽能板將所輸出的微小電力對該儲能設備進行充電，并于充電到一定程度后，再將該儲能設備所儲存的電能、及多個太陽能板所輸出的微小電力，一并輸出至光伏逆變器，以使于低太陽福射狀態下，該光伏逆變器能夠提供最佳太陽電能轉換效率、并使該太陽能模組能夠操作于最大功率輸出點，如此應為一最佳解決方案。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種，能夠于低太陽輻射狀態時，將多個太陽能板將所輸出的微小電力對該儲能設備進行充電，并于充電到一定程度后，再將該儲能設備所儲存的電能、及多個太陽能板所輸出的微小電力，一并輸出至光伏逆變器，以使于低太陽輻射狀態下，光伏逆變器能夠提供最佳太陽電能轉換效率、并使該太陽能模塊能夠操作于最大功率輸出點。為實現上述目的，本專利技術公開了一種太陽能增效儲能系統，其特征在于包含:一太陽能模塊，由多個太陽能板互連而成；一光伏逆變器，與該太陽能模塊相連接，用以將該太陽能模塊所產生的電力轉換為與市電相同電壓與頻率；一第一切換開關，設置于該太陽能模塊及該光伏逆變器之間；一儲能設備，與該太陽能模塊相連接，而該儲能設備系由多個電池單元串接而成，而每一個電池單元內包含了數個電池及數個監控模塊，其中該儲能設備用以儲存該光伏逆變器處于低載運轉狀態下的太陽能模塊所輸出的電力；一第二切換開關，設置于該太陽能模塊及該儲能設備之間；一直流轉換器，與儲能設備相連接，該直流轉換器為一將該儲能設備的電力升壓轉換為與該太陽能模塊的太陽能板的最佳工作電壓相近的電力轉換器；一第三切換開關，設置于該儲能設備及直流轉換器之間；一控制主機，包含了一中央控制單元，該中央控制單元與該第一切換開關、第二切換開關、第三切換開關、太陽能模塊、直流轉換器及儲能設備相連接，其中該中央控制單元判斷該太陽能模塊所輸出的電力使該光伏逆變器處于低載運轉狀態下，則開啟該第二切換開關，以使太陽能模塊能夠將所產生的電力輸入該儲能設備中進行充電，并于該儲能設備充電到一定程度，該中央控制單元能夠控制該第三切換開關連通，其中使該光伏逆變器處于低載運轉狀態下的太陽能模塊能夠將所產生的電力輸出至該光伏逆變器，且該儲能設備能夠一并進行放電、以將電力透過該直流轉換器輸出至該光伏逆變器。其中，該電池單元的監控模塊能夠將該電池儲存的電能資訊回傳至該中央控制單元，該儲能設備能夠以近似定電壓追蹤模式，將使該光伏逆變器處于低載運轉狀態下的太陽能模塊所輸出的電力進行儲存。其中，該中央控制單元能夠控制該直流轉換器處于以溫度修正的定電壓追蹤模式，以使該直流轉換器能夠提供最佳太陽電能轉換效率、并使該太陽能模塊能夠操作于最大功率輸出點。其中，該直流轉換器為隔離型的轉換器。其中，該直流轉換器內具有直流電壓轉換電路，用以將該本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種太陽能增效儲能系統，其特征在于包含：一太陽能模塊，由多個太陽能板互連而成；一光伏逆變器，與該太陽能模塊相連接，用以將該太陽能模塊所產生的電力轉換為與市電相同電壓與頻率；一第一切換開關，設置于該太陽能模塊及該光伏逆變器之間；一儲能設備，與該太陽能模塊相連接，而該儲能設備系由多個電池單元串接而成，而每一個電池單元內包含了數個電池及數個監控模塊，其中該儲能設備用以儲存該光伏逆變器處于低載運轉狀態下的太陽能模塊所輸出的電力；一第二切換開關，設置于該太陽能模塊及該儲能設備之間；一直流轉換器，與儲能設備相連接，該直流轉換器為一將該儲能設備的電力升壓轉換為與該太陽能模塊的太陽能板的最佳工作電壓相近的電力轉換器；一第三切換開關，設置于該儲能設備及直流轉換器之間；一控制主機，包含了一中央控制單元，該中央控制單元與該第一切換開關、第二切換開關、第三切換開關、太陽能模塊、直流轉換器及儲能設備相連接，其中該中央控制單元判斷該太陽能模塊所輸出的電力使該光伏逆變器處于低載運轉狀態下，則開啟該第二切換開關，以使太陽能模塊能夠將所產生的電力輸入該儲能設備中進行充電，并于該儲能設備充電到一定程度，該中央控制單元能夠控制該第三切換開關連通，其中使該光伏逆變器處于低載運轉狀態下的太陽能模塊能夠將所產生的電力輸出至該光伏逆變器，且該儲能設備能夠一并進行放電、以將電力透過該直流轉換器輸出至該光伏逆變器。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：舒英豪，朱允元，
申請(專利權)人：高平唐一新能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：山西;14