风光储能源系统中聚光式光伏电池板过热保护系统及方法

摘要

本发明属于新能源领域，应用于光伏发电系统中，聚光式光伏电池板的过热保护可以提高发电效率，延长使用寿命的风光储能源系统中聚光式光伏电池板过热保护系统及方法，该过热保护系统包括冷却系统、检测模块、控制模块、执行模块和风光储电源模块。由于采用上述技术方案，本发明采用风光互补发电系统供电，由蓄电池组和电网市电共同为系统供电，双重电源提高了系统的可靠性和抗干扰能力，既能为聚光式光伏发电系统的过热情况予以保护，又节约了能源，倡导了环保的理念。

说明书

技术领域

本发明属于新能源领域，应用于光伏发电系统中，聚光式光伏电池板的过热保护可以提高发电效率，延长使用寿命的风光储能源系统中聚光式光伏电池板过热保护系统及方法。

背景技术

清洁能源的高效利用一直是环保产业的前沿课题。光伏产业在我国发展迅速，除了装机容量的增加，也衍生出多种形式，如聚光式、双轴跟踪式等等。更多的接受太阳辐照可能导致电池板温度过高，降低了发电效率并且损伤内部结构的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种结构简单、使用方便，可以提高发电效率，延长使用寿命风光储能源系统中聚光式光伏电池板过热保护系统及方法。

本发明的技术方案是：一种风光储能源系统中聚光式光伏电池板过热保护系统，所述过热保护系统包括冷却系统、检测模块、控制模块、执行模块、风光储电源模块；

其中，所述冷却系统包括设置在聚光式光伏电池背面的供水管路，设置在所述供水管路上用于降温的若干喷头，每个所述喷头均设有喷水控制阀门，所述供水管路呈弓字形；

所述检测模块包括温度检测模块与辐照度检测模块，所述温度检测模块为7个测温传感器，7个所述测温传感器均设置在所述聚光式光伏电池背面，所述辐照度检测模块设置在所述聚光式光伏电池的正面；

所述控制模块包括自动控制模块、数字开关模块和预测模块；所述自动控制模块一端与所述数字开关模块连接，另一端与7个所述测温传感器连接，所述预测模块一端与所述辐照度检测模块连接，所述数字开关模块与所述喷水控制阀门控制连接；

所述执行模块包括喷水减温模块和双轴手动自动跟踪平台模块，所述喷水减温模块与所述数字开关模块控制连接，所述双轴手动自动跟踪平台模块分别与所述自动控制模块和所述预测模块连接；

所述风光储电源模块包括聚光式光伏发电模块、小型风力发电机、蓄电池组和电源控制模块；聚光式光伏发电模块、小型风力发电机都连接在蓄电池组上，所述蓄电池组连接于电源控制模块，由电源控制模块为所述检测模块、控制模块、执行模块提供电能，并实现与市电的切换功能。

进一步，所述过热保护系统还包括手动控制模块，所述手动控制模块一端与7个个测温传感器连接，另一端与所述喷水减温模块和双轴手动自动跟踪平台模块连接。

进一步，所述辐照度检测模块为辐照强度检测装置。

进一步，7个所述测温传感器的布置方式为：位于聚光式光伏电池的中心点布置一个测温传感器，该测温传感器为第二测温传感器，位于所述中心点的上下两端的冷却水管的入口和出口分别布置一个测温传感器，为第一测温传感器和第三测温传感器，位于所述中心点的两侧对称布置4个传感器，为第四测温传感器、第五测温传感器、第六测温传感器和第七测温传感器。

本发明的另一目的是提供一种上述过热保护系统的使用方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤1：用户根据情况在自动控制模块上设定综合温度最大值为T和温度偏差阈值d；

步骤2：在喷水减温模块设定控制群模型u,u为开启等级，u＝0-5；

步骤3：启动系统，每个测温传感器将检测到的相应的测温点的温度数据发送给自动控制模块，所述自动控制模块经过权重计算得到综合测量温度t,将综合温度最大值为T与得到的综合测量温度t做差，与温度偏差阈值d经行比较，并将结果发送给喷水减温模块，喷水减温模块根据制群模型u确定开启等级，通过数字开关模块开启喷水控制阀门，进行喷水降温，实现对聚光式光伏电池板过热保护。

进一步，该方法还包括以下步骤：

预测步骤：所述预测模块通过采集到辐照度检测模块的辐照度值，利用三次指数滑动平均预测模型，预测接下来t时刻的辐照度的平均值如果超过1200W/m²，则控制双轴手自动跟踪平台的转角向下、向西各偏转5-10°，t＝30min。

所述步骤2确定开启等级的判断条件为：

综合温度最大值为T与得到的综合测量温度t做差，若差值在小于或等于d值之间，则u＝0，不开启阀门；

综合温度最大值为T与得到的综合测量温度t做差，若差值在d-2d之间，则开启等级为u为初始等级上加1，开启中心点附近的2个喷水控制阀门，

差值大于2d是，则开启等级为初始等级上加2，开启中心点附近的4个喷水控制阀门，

当差值等于3d时，则开启等级为初始等级上加3，开启中心点附近的6个喷水控制阀门，

当差值大于3d时，则开启等级为初始等级上加5，开启全部喷水控制阀门。

进一步，7个所述测温传感器的权重值为：所述第二测温传感器的权重为0.3，第一测温传感器和第三测温传感器的重为0.1，第四测温传感器、第五测温传感器、第六测温传感器和第七测温传感器权重为0.125。

本发明的有益效果是：由于采用上述技术方案，本发明采用风光互补发电系统供电，由蓄电池和电网市电共同为系统供电，双重电源提高了系统的可靠性和抗干扰能力；

自动控制模型中，通过温度检测与实际测量的温度值的比较，对喷水阀门等执行机构进行调整，缩短调节时间；

本发明提出的过热保护系统，在保护电池板不受损坏的前提下，可以提高光伏发电的效率。

本发明充分考虑了可再生能源，具有环保效益。

附图说明

图1为本发明的过热保护系统模块结构图。

图2为本发明的过热保护系统滞环设置图。

图3为本发明的过热保护系统的供水管路和测温传感器的布置示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。下面为本发明的举出最佳实施例：

如图1-图3所示，本发明一种风光储能源系统中聚光式光伏电池板过热保护系统，其特征在于，所述过热保护系统包括冷却系统、检测模块、控制模块、执行模块、风光储电源模块；

其中，所述冷却系统包括设置在聚光式光伏电池背面的供水管路，设置在所述供水管路上用于降温的若干喷头，每个所述喷头均设有喷水控制阀门，所述供水管路呈弓字形；

所述检测模块包括温度检测模块与辐照度检测模块，所述温度检测模块为7个测温传感器，7个所述测温传感器均设置在所述聚光式光伏电池背面，所述辐照度检测模块设置在所述聚光式光伏电池的正面；

所述控制模块包括自动控制模块、数字开关模块和预测模块；所述自动控制模块一端与所述数字开关模块连接，另一端与7个所述测温传感器连接，所述预测模块一端与所述辐照度检测模块连接，所述数字开关模块与所述喷水控制阀门控制连接；

所述执行模块包括喷水减温模块和双轴手动自动跟踪平台模块，所述喷水减温模块与所述数字开关模块控制连接，所述双轴手动自动跟踪平台模块分别与所述自动控制模块和所述预测模块连接；

所述风光储电源模块包括聚光式光伏发电模块、小型风力发电机、蓄电池组和电源控制模块；聚光式光伏发电模块、小型风力发电机都连接在蓄电池组上，所述蓄电池组连接于电源控制模块，由电源控制模块为所述检测模块、控制模块、执行模块提供电能，并实现与市电的切换功能。

进一步，所述过热保护系统还包括手动控制模块，所述手动控制模块一端与7个个测温传感器连接，另一端与所述喷水减温模块和双轴手动自动跟踪平台模块连接。

进一步，所述辐照度检测模块为辐照强度检测装置。

进一步，7个所述测温传感器的布置方式为：位于聚光式光伏电池的中心点布置一个测温传感器，该测温传感器为第二测温传感器，位于所述中心点的上下两端的冷却水管的入口和出口分别布置一个测温传感器，为第一测温传感器和第三测温传感器，位于所述中心点的两侧对称布置4个传感器，为第四测温传感器、第五测温传感器、第六测温传感器和第七测温传感器。

一种使用上述过热保护系统的方法，具体包括以下步骤：

步骤1：用户根据情况在自动控制模块上设定综合温度最大值为T和温度偏差阈值d；

步骤2：在喷水减温模块设定控制群模型u,u为开启等级，u＝0-5；

步骤3：启动系统，每个测温传感器将检测到的相应的测温点的温度数据发送给自动控制模块，所述自动控制模块经过权重计算得到综合测量温度t,将综合温度最大值为T与得到的综合测量温度t做差，与温度偏差阈值d经行比较，并将结果发送给喷水减温模块，喷水减温模块根据制群模型u确定开启等级，通过数字开关模块开启喷水控制阀门，进行喷水降温，实现对聚光式光伏电池板过热保护；

预测步骤：所述预测模块通过采集到辐照度检测模块的辐照度值，利用三次指数滑动平均预测模型，预测接下来t时刻的辐照度的平均值如果超过1200W/m²，则控制双轴手自动跟踪平台的转角向下、向西各偏转5-10°，t＝30min。

所述步骤2确定开启等级的判断条件为：

综合温度最大值为T与得到的综合测量温度t做差，若差值在小于或等于d值之间，则u＝0，不开启阀门；

综合温度最大值为T与得到的综合测量温度t做差，若差值在d-2d之间，则开启等级为u为初始等级上加1，开启中心点附近的2个喷水控制阀门，

差值大于2d是，则开启等级为初始等级上加2，开启中心点附近的4个喷水控制阀门，

当差值等于3d时，则开启等级为初始等级上加3，开启中心点附近的6个喷水控制阀门，

当差值大于3d时，则开启等级为初始等级上加5，开启全部喷水控制阀门。

7个所述测温传感器的权重值为：所述第二测温传感器的权重为0.3，第一测温传感器和第三测温传感器的重为0.1，第四测温传感器、第五测温传感器、第六测温传感器和第七测温传感器权重为0.125。

表中1代表减温喷水阀门打开，0代表减温喷水阀门关闭。

实施例：

步骤1：用户根据情况在自动控制模块上设定综合温度最大值为T为48℃和温度偏差阈值d为2℃；

步骤2：在喷水减温模块设定控制群模型u,u为开启等级，u＝0-5；

步骤3：启动系统，每个测温传感器将检测到的相应的测温点的七个测点温度检测的测量值分别为55℃、60℃、50℃、48℃、48℃、48℃、48℃，通过加权计算，得到检测值t＝55×0.1+60×0.3+50×0.1+48×0.125+48×0.125+48×0.125+48×0.125＝52.5℃，高于用户设定值，且差值在d～2d之间，则应提高一个控制群模型2个等级，即u＝u+2＝2，数字电路将u＝2转化成3、4、7、8号喷水阀门的打开信息，并打开对应阀门。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。