农场光伏发电储能系统

摘要

本发明公开了农场光伏发电储能系统，包括：智能控制器；光伏逆变器，用于将直流电转换为交流电；智能开关，连接于光伏逆变器的输出端；大功率水泵和高位水塔，用于将地势较低的水泵入高位水塔以实现电能转换成水势能；充电桩，用于存储直接给农场工具车和/或植保无人机充电的电能；制冷系统和冷库，制冷系统与智能开关的第三路输出端连接，将于提供冷源输出给冷库。本方案摆脱了单纯依赖传统蓄电池的束缚，一方面以水泵和高位水塔来存储电能转化而来的水势能，另一方面，以充电桩自带的储电结构存储电能，可就地为农场工具车或植保无人机充电，最后，还采用制冷系统和冷库来将电能转换为低温能量为农场蔬菜果实实现就地保鲜存储。

说明书

技术领域

本发明涉及光伏发电领域，特别涉及农场光伏发电储能系统。

背景技术

太阳能光伏发电是通过太阳能电池板将太阳能辐射能转换为电能的发电站，这是一个由太阳能转换为电能的一个过程，安全无污染。且到目前为止，针对光伏电站本身国内外没有文献证明辐射及污染的问题。由于太阳能发电受到白天有日照和晚上无日照的影响，而对于负载无论白天还是晚上都可能需要运行，因此就需要储能单元。而目前储能单元最常用的是蓄电池，而蓄电池储存的电力受到成本的约束，尤其是农场这种地势开阔，太阳能资源丰富，传统的蓄电池很难将源源不断的太阳能所发电量储存起来。因此，亟待改善传统单一的蓄电池储能模式。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种农场光伏发电储能系统，能够尽可能的将农场光伏所发电能有效储存起来。

根据本发明实施例的农场光伏发电储能系统，包括：智能控制器，与布置于农场的光伏发电阵列的输出端连接以分配所述光伏发电阵列所产生的电能；光伏逆变器，连接于所述智能控制器的第一输出端，用于将直流电转换为交流电；智能开关，连接于所述光伏逆变器的输出端；所述智能开关具有受控于所述智能控制器的多路输出端；大功率水泵和高位水塔，所述大功率水泵与所述智能开关的第一路输出端连接，用于将地势较低的水泵入高位水塔以实现电能转换成水势能；充电桩，与智能开关的第二路输出端连接，用于存储直接给农场工具车和/或植保无人机充电的电能；制冷系统和冷库，所述制冷系统与智能开关的第三路输出端连接，将于提供冷源输出给所述冷库。

根据本发明实施例的农场光伏发电储能系统，至少具有如下有益效果：本方案摆脱了单纯依赖传统蓄电池的束缚，与农场的自身特色需求相结合，一方面以水泵和高位水塔来存储电能转化而来的水势能，后期可以利用高位水势能不带电实现农场作物的自由灌溉，另一方面，以充电桩自带的储电结构存储电能，可就地为农场工具车或植保无人机充电，即降低了传输电能的损耗，又因地制宜避免了农场工具车或植保无人机往返充电的尴尬，最后，还采用制冷系统和冷库来将电能转换为低温能量为农场蔬菜果实实现就地保鲜存储。

根据本发明的一些实施例，所述冷库设置有多个可由水袋凝固而成的冰袋，所述冰袋用于储存电能转换而成的低温能量。

根据本发明的一些实施例，所述冷库侧壁设置有温度传感器，所述温度传感器的输出端与所述智能控制器电性连接。

根据本发明的一些实施例，所述智能开关包括第一接触器KM1、第二接触器KM2、第二接触器KM2，所述第一接触器KM1的触点连接于所述光伏逆变器的输出端与所述大功率水泵之间，所述第二接触器KM2的触点连接于所述光伏逆变器的输出端与所述充电桩之间，所述第三接触器KM3的触点连接于所述光伏逆变器的输出端与所述制冷系统之间，所述第一接触器KM1、第二接触器KM2、第二接触器KM2的线圈分别与所述智能控制器不同的控制端口连接。

根据本发明的一些实施例，所述高位水塔上设有液位传感器，所述液位传感器的输出端与所述智能控制器电性连接。

根据本发明的一些实施例，所述智能控制器的第二输出端连接有蓄电池组。

根据本发明的一些实施例，所述智能控制器的第三输出端连接有超级电容器。

根据本发明的一些实施例，所述智能控制器采用PIC32MX795F512L。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的农场光伏发电储能系统原理示意图；

图2为本发明实施例的智能开关电路图。

附图标记：

智能控制器100、蓄电池组110、超级电容器120、光伏发电阵列200、光伏逆变器300、智能开关400、大功率水泵500、高位水塔600、液位传感器610、充电桩700、制冷系统800、冷库900、冰袋910、温度传感器920。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参考图1所示，为本技术方案实施例的的农场光伏发电储能系统，包括：

智能控制器100，与布置于农场的光伏发电阵列200的输出端连接以分配所述光伏发电阵列200所产生的电能；

光伏逆变器300，连接于所述智能控制器100的第一输出端，用于将直流电转换为交流电；

智能开关400，连接于所述光伏逆变器300的输出端；所述智能开关400具有受控于所述智能控制器100的多路输出端；

大功率水泵500和高位水塔600，所述大功率水泵500与智能开关400的第一路输出端连接，用于将地势较低的水泵入高位水塔以实现电能转换成水势能；

充电桩700，与所述智能开关400的第二路输出端连接，用于存储直接给农场工具车和/或植保无人机充电的电能；

制冷系统800和冷库900，所述制冷系统800与所述智能开关400的第三路输出端连接，将于提供冷源输出给所述冷库900。

如上所述，本发明实施例的农场光伏发电储能系统，本方案摆脱了单纯依赖传统蓄电池的束缚，与农场的自身特色需求相结合，一方面以水泵和高位水塔来存储电能转化而来的水势能，后期可以利用高位水势能不带电实现农场作物的自由灌溉，另一方面，以充电桩自带的储电结构存储电能，可就地为农场工具车或植保无人机充电，即降低了传输电能的损耗，又因地制宜避免了农场工具车或植保无人机往返充电的尴尬，最后，还采用制冷系统和冷库来将电能转换为低温能量为农场蔬菜果实实现就地保鲜存储。

作为上述方案的进一步优化，在本发明的一些实施例中，所述冷库900设置有多个可由水袋凝固而成的冰袋910，所述冰袋910用于储存电能转换而成的低温能量，冰袋910成型后便可更换下一批于冷库900内，拿出去的冰袋910便可随着运输车在路上给蔬菜保鲜，从而实现动态储存。

可以看出，本技术方案的主要创新是基于农场这样一个应用场景，将光伏发电的电能，以高位水塔的水势能、充电桩的化学能以及冷库的低温能量来综合立体存储起来，其中，相比直接浪费或者单纯的蓄电池储存，具有非常合理的搭配和现实意义，为现代农业的智能化、人性化提供了极具商业化的应用前景。

在本发明的一些实施例中，所述冷库900侧壁设置有温度传感器920，所述温度传感器920的输出端与所述智能控制器100电性连接，便于反馈当前冷库900的实时温度，当温度低于设定值，智能控制器100便可切换智能开关400从第三路输出端输出。

在本发明的一些实施例中，所述智能开关400包括第一接触器KM1、第二接触器KM2、第二接触器KM2，所述第一接触器KM1的触点连接于所述光伏逆变器300的输出端与所述大功率水泵500之间，所述第二接触器KM2的触点连接于所述光伏逆变器300的输出端与所述充电桩700之间，所述第三接触器KM3的触点连接于所述光伏逆变器300的输出端与所述制冷系统800之间，所述第一接触器KM1、第二接触器KM2、第二接触器KM2的线圈分别与所述智能控制器100不同的控制端口连接，智能控制器100不同的控制端口通过输出电平信号控制第一接触器KM1、第二接触器KM2、第二接触器KM2的线圈通电与否，进而控制第一接触器KM1、第二接触器KM2、第二接触器KM2的触点闭合或断开。

在本发明的一些实施例中，所述高位水塔600上设有液位传感器610，所述液位传感器610的输出端与所述智能控制器100电性连接，液位传感器610的可实时反馈高位水塔600的当前储水容量，智能控制器100可以根据光伏发电阵列200的发电量和高位水塔600的当前储水容量，来确定是否需要往高位水塔600储存水势能。

在本发明的一些实施例中，所述智能控制器100的第二输出端连接有蓄电池组110。具有可靠性高、模块化程度高等特点，常被用于对供电质量要求较高的负荷区域的配电网络中。电池储能主要是利用电池正负极的氧化还原反应进行充放电。蓄电池储能可以解决系统高峰负荷时的电能需求，也可用蓄电池储能来协助无功补偿装置，有利于抑制电压波动和闪变。目前常见的蓄电池有铅酸蓄电池、锂离子电池、钠硫和液流电池等。光伏发电系统中蓄电池储能对太阳能电池工作电压钳位，提供较大的瞬间电流。

在本发明的一些实施例中，所述智能控制器100的第三输出端连接有超级电容器120。超级电容器是由特殊材料制作的多孔介质，与普通电容器相比，它具有更高的介电常数，更大的耐压能力和更大的存储容量，又保持了传统电容器释放能量快的特点，逐渐在储能领域中被接受。根据储能原理的不同，可以把超级电容器分为双电层电容器和电化学电容器。超级电容器作为一种新兴的储能元件，它与其他储能方式比较起来有很多的优势。超级电容器与蓄电池比较具有功率密度大、充放电循环寿命长、充放电效率高、充放电速率快、高低温性能好、能量储存寿命长等特点。

在本发明的一些实施例中，所述智能控制器100采用PIC32MX795F512L。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。