[发明专利]太阳能高倍聚光聚热一体化控制系统

说明书

技术领域

本专发明涉及一种太阳能高倍聚光聚热一体化系统，具体来说是通过对太阳能的充分利用，进而来实现最高使用效率的一种发电控制系统，属于太阳能光伏发电技术领域。

背景技术

   当人类创造可再生能源的竞争越来越激烈时，太阳能产业将注意力集中在了新技术高倍聚光光伏(HCPV)太阳能上，其高效率低成本的独特优势成为光伏产业中不容小觑的亮点，业界同时希望通过这项技术生产具有规模效应的电力。太阳能高倍聚光光伏发电系统组成主要包括高倍聚光光伏电池、跟踪系统、并网逆变系统、和控制中心管理软件。为了实现高倍聚光光伏发电系统，该专项还包括高倍聚光光伏发电系统模组的研发、跟踪系统的研发和逆变器的研发三个子课题。高倍聚光光伏发电系统模组，首先实现砷化镓电池接收器的高转化效率；要提高模组的光伏转化效率，以及模组工作的稳定性、可靠性和寿命，并降低模组的成本；最后要解决模组产业化中的砷化镓电池接收器干湿绝缘，模组的防水、防雷、透气、密封和防腐等技术和生产工艺问题。跟踪系统，首先实现跟踪系统控制器的跟踪精度即0.1度，然后实现实时监视、跟踪器的自动抗风雪。逆变器，提高并网逆变器的高效率变换，实现并网电流控制、最大功率点跟踪(MPPT)、孤岛检测、无电解电容变换技术和信息通信；从而实现光伏发电站的高压并网。另外要制定高倍聚光光伏发电系统中高倍聚光、高精度跟踪器产品标准。

在目前的聚光发电技术中，聚光光伏电池的发电效率为28%-30%，光能除一部分转化为电能,其中相当一部分的太阳能被转化成了热能，从而使电池工作温度升高，如果这些吸收的热量不能及时排除 ,电池温度就会逐渐升高 ,发电效率降低(据统计，电池组件温度每降低1K输出电量增加0.2%～0.5%)。另外，太阳电池长期在高温下工作还会加快其老化速度而缩短使用寿命。为了使电池效率不致降低太多和系统工作的稳定，必须要对电池进行冷却，在结构上也要有相应的变化。

近年来，许多学者对 PV/T系统进行了大量的研究，在自然循环模式下的 PV/T 系统进行的实验研究表明，系统的综合性能效率在60%以上。

发明内容  

针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种充分利用太阳能的光、热，提高太阳能使用效率和电池的使用寿命，有效降低电池温度、提高控制精度的太阳能高倍聚光聚热一体化控制系统。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种太阳能高倍聚光聚热一体化控制系统，包括光伏模组系统及与其电连接的跟踪器，还包括用于聚集热量的循环工质系统、热力循环系统、光伏发电系统、储热发电系统、用于控制跟踪器高精度追日的跟踪器跟踪精度控制系统和用于敬爱能够直流电转变成交流点的逆变器；所述跟踪器跟踪精度控制系统与跟踪器电连接，循环工质的输入端连接光伏模组系统，输出端连接热力循环系统，所述光伏发电系统与储热发电系统的输入端分别与光伏模组系统、热力循环系统电连接，其输出端均连接带有并网输出系统的逆变器。

上述的太阳能高倍聚光聚热一体化控制系统，所述光伏模组系统由多组砷化镓电池、接收器和菲涅尔透镜组成，所述多组砷化镓电池彼此串联，接收器与所述串联的砷化镓电池并联，在接收器上连接菲涅尔透镜。

上述的太阳能高倍聚光聚热一体化控制系统，所述跟踪器跟踪精度控制系统由单片机、光电传感器、风速传感器、双轴驱动装置组成，所述光电传感器、风速传感器和双轴驱动装置均与单片机电连接，所述双轴驱动装置与砷化镓电池电连接。

本发明太阳能高倍聚光聚热一体化控制系统的优点是：高倍聚光光伏发电系统模组，实现砷化镓电池接收器的高转化效率；砷化镓电池接收器串并联后配上菲涅尔透镜组成模组，提高了模组光伏转化效率，以及模组工作的稳定性、可靠性和寿命，并降低模组的成本；跟踪系统控制器的跟踪精度在0.1度，跟踪控制器控制着太阳能跟踪器机械部分随时间转动，并根据光感进行微调。跟踪控制器由单片机、驱动装置、太阳能板和太阳能方向检测传感器等几部分组成，系统的核心部件是传感器和单片机。单片机是跟踪系统的控制器，其根据光电传感器的输出、确定太阳能电池板的位置，根据位置控制双轴驱动装置、调整太阳能电池板的位置，实现太阳方位的自动跟踪。可检测电池温度和控制器温度，并根据设定警戒线进行报警，并自动采取温度调节措施。实时检测风速，并进行抗风处理，如风速达到设定预警风速，控制器自动调节跟踪器进行抗风处理。设备可根据视频监控图像，在控制中心采取抗雪处理。如果有人闯入发电场地时，系统要报警，并将图象传入控制中心。跟踪控制器包括2路开关量报警输入、1路继电器输出。

附图说明