哲社立项新型环保智能型混合光伏系统.docVIP

新型环保智能型混合光伏系统设计说明书 作品内容简介 新型环保智能型混合光伏系统包括太阳能电池板、蓄电池、控制器、开关电源、追光系统和负载。混合光伏系统要实现蓄电池1、蓄电池2和市电对负载的交替供电。初始状态为两块蓄电池充满电，首先由蓄电池1经过降压稳压模块为负载供电。在蓄电池为负载供电的同时蓄电池监测模块实时的监测蓄电池的状态，比如蓄电池的电压、电流、温度、剩余电量等参数。当蓄电池监测模块检测到蓄电池的剩余电量下降到蓄电池容量的50%时，选通模块将启动，进行蓄电池间的无缝切换操作。蓄电池1切换到蓄电池2为负载供电，然后充电模块对蓄电池1进行充电（充电的方式是对蓄电池伤害最小的三段式充电），然后重复上述过程。 当两个蓄电池剩余电量都下降到下蓄电池容量的50%时，并且太阳能充电器此时又不能为蓄电池充电，为了防止蓄电池过度放电，延长电池的使用寿命，系统将终止蓄电池放电，将采用市电为负载供电。当蓄电池充满电后切换回蓄电池供电。 而且本系统集成“天气自辩式”追光系统的辅助下，精度高且避免特殊天气下盲目追光，节能高效。 本系统在自己创新点的基础上，通过整合现有技术，实现了对太阳能的最大化利用，延长了系统的运行寿命，降低了维护成本。将光伏利用模块化集成化，在家庭、电子广告、移动基站等领域有着非常广的应用前景，而且节能减排意义重大。 关键字： 联系人：孔凡鹏，联系电话邮箱：389970874@ 1 研制背景及意义 1.1研究背景 能源枯竭与环境污染问题已是目前全世界面临的重大问题，许多国家采取了提高能源利用率、改善能源结构、探索可再生能源等措施，以期达到可持续发展的目的。开发利用可再生能源技术成为21世纪世界经济发展中极具决定性影响的技术之一，其中可再生能源主要有以下几个方面:太阳能、氢能、风能、潮汐能、生物质能、核能等。其中太阳能以其时间长久、清洁无污染的优点，成为世界可再生能源领域发展最快的行业之一。 太阳能利用主要有光热利用、光伏利用、光化学利用三种形式。与其他两种形式相比，光伏应用具有传输方便、污染小、安全可靠、故障率低，维护简便、建设周期短等方面的优势；同时由于制造太阳能电池的原料—硅的储量丰富，生产工艺不断改进、生产成本不断下降，导致太阳能光伏利用成本逐年降低。因此以太阳能电池技术为核心的太阳能光伏利用逐渐成为太阳能开发利用中最重要的应用领域。 然而光伏发电受天气影响较强，这就依赖于可靠的蓄电池技术作为支撑。目前蓄电池通常采用铅酸和胶体两种阀控式免维护蓄电池，但两者在充放电过程损耗严重寿命短的问题尚未得到很好解决；目前技术逐步成熟的锰酸锂和磷酸铁锂电池虽然充放电损耗小，但相应的成本较高，也制约了其市场推广。同时如果加入高精度的自动追光系统会使整个系统的效率得到很大的提高。考虑到可能出现的长期阴雨天气，本项目旨在研制一套市电和蓄电池无缝切换且能够智能化管理蓄电池充放电的系统。 1.2研究意义 目前国内外生产的太阳能电池，光电转换效率集中在8%左右，其中最高的也只有11%。依赖于太阳能电池板技术的改进来促进光伏转换系统的推广在短期内难以实现， 因此只能通过智能化管理光伏发电系统，减少系统能量损失。 本项目研究引入蓄电池智能管理系统，使蓄电池和的充电过程在恒流、恒压、浮充三种模式切换，放电放到一定的阈值就切换到另一块蓄电池或市电，从而减小蓄电池的损耗，延长蓄电池使用周期，降低系统运行成本。 另外我国地处中低纬度，冬夏两季太阳能资源差异较大，为了保证系统的正常运行，可以考虑加大蓄电池的容量，但这势必会增加项目的初投资，影响系统的市场化推广。因此本项目研究引入市电弥补太阳供电的不足，并实现太阳能与市电的无缝切换（避免切换过程造成负载冲击和断电），在保证了本系统的稳定长期运行的同时也减少市电消耗，从而降低了设备的年均成本。本项目还引入了“天气自辩式”高精度自动追光系统，实现了光伏利用时的效率最大化以及寿命最长，维护成本最低。 2 设计方案 2.1 整体方案 当两个蓄电池剩余电量都下降到用户设置的阈值之下时，并且太阳能充电器此时又不能为蓄电池充电，为了防止蓄电池过度放电，系统将终止蓄电池放电，将采用市电为负载供电。当蓄电池充满电后切换回蓄电池供电。 混合光伏系统的总体设计框图如图2.1所示，硬件总体框图如图2.2所示。实物图如图2.3所示。 图2.1 系统总体框图 图2.2 硬件总体框图 图2.3 实物图工作流程图如图2.4所示 图2.4 工作流程图 2.2各个模块的设计 2.2.1无接缝供电模块设计 本系统采用蓄电池组和市电混合为整个控制系统和负载供电。无接缝供电模块主要用来解决蓄电池与蓄电池之间、蓄电池与市电之间相互切换时，控制系统产生的掉电问题。无接缝供电模块主要为控制系统提供瞬间的能量。在整个系统中需要使用