本發(fā)明涉及光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光伏發(fā)電戶用系統(tǒng)及其工作方法。

背景技術(shù)：

太陽能電池作為新興的清潔可再生能源，因具有直接將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，且壽命長、維護簡單、可實現(xiàn)無人值守等優(yōu)勢而備受矚目。太陽能電源系統(tǒng)取得了越來越廣泛的應(yīng)用。

現(xiàn)行的太陽能發(fā)電一般采用大規(guī)模的發(fā)電站進行太陽能發(fā)電，大規(guī)模的太陽能發(fā)電站由于其規(guī)模大、成本高、占地面積大，只適用于公共用電發(fā)電，而不適合于普通家庭使用。

光伏發(fā)電戶用系統(tǒng)將光伏電池板置于家庭住宅或者院落內(nèi)，用小功率逆變器進行換流過程。這種系統(tǒng)主要應(yīng)用在戶用方面，如：燈泡、電視、冰柜、冰箱等家電，以及偏遠的市電供應(yīng)不穩(wěn)定的山村等。

目前使用的一種控制逆變一體的光伏發(fā)電戶用系統(tǒng)，如圖1所示，包括光伏組件、控制器、蓄電池、逆變器和負載。光伏組件將光能轉(zhuǎn)化為電能，通過控制器將電能存入蓄電池中，當負載用電時，蓄電池中的電能通過逆變器轉(zhuǎn)化為交流電，供負載用電。系統(tǒng)參數(shù)為：光伏組件功率：600w，控制器功率：500w，蓄電池容量：2.4kwh，逆變器功率：1000va。在光照時間為10小時的情況下，組件在5小時內(nèi)發(fā)電能力最強，剩余5小時算上損耗相當于發(fā)電2.5小時，組件發(fā)電量由控制器功率決定，系統(tǒng)每日發(fā)電3.75kwh。

上述控制逆變一體的光伏發(fā)電戶用系統(tǒng)的缺點為：

(1)系統(tǒng)成本高。負載需要用多少度電，系統(tǒng)就需要配多大容量的蓄電池，蓄電池容量越大，系統(tǒng)成本越高，且控制器的功率是根據(jù)蓄電池容量確定，蓄電池容量越大，控制器功率越大，損耗越大，體積越大，價格越高；

(2)運輸困難。蓄電池重量重，人力難以搬運，需要借助器械搬運，運輸成本高，安裝成本高；

(3)安裝維護專業(yè)技術(shù)要求高；

(4)控制器損耗高。光伏組件轉(zhuǎn)化的電能都通過控制器控制，控制器損耗高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種光伏發(fā)電戶用系統(tǒng)及其工作方法，白天用電，即發(fā)即用，在不增加控制器和蓄電池的情況下，能夠使系統(tǒng)利用率達到最大，大大提高系統(tǒng)發(fā)電能力。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種光伏發(fā)電戶用系統(tǒng)，適用于白天用電，即發(fā)即用，所述光伏發(fā)電戶用系統(tǒng)包括光伏組件、控制器、蓄電池、電子開關(guān)、逆變器和負載；

所述光伏組件用于采集太陽能并將所述太陽能轉(zhuǎn)化為電能；所述光伏組件通過第一通道、或所述第一通道和第二通道、或所述第二通道，連接所述逆變器，所述逆變器將所述電能轉(zhuǎn)換為交流電傳輸給所述負載；

其中，所述第一通道為所述光伏組件與所述電子開關(guān)相連接，將所述電能通過所述電子開關(guān)直接輸出到所述逆變器；

所述第二通道為所述光伏組件與所述控制器連接，將所述電能輸出給所述控制器，所述控制器將所述電能充入所述蓄電池中儲存，所述控制器與所述電子開關(guān)連接，將所述蓄電池中儲存的電能通過所述電子開關(guān)傳輸?shù)剿瞿孀兤鳌?/p>

本發(fā)明還提供一種所述光伏發(fā)電戶用系統(tǒng)的工作方法，所述系統(tǒng)通過所述電子開關(guān)實現(xiàn)在所述光伏組件輸出不同電壓下，切換所述第一通道、或所述第一通道和所述第二通道，或所述第二通道，連接所述逆變器，具體切換過程如下：

所述電子開關(guān)檢測所述光伏組件輸出電壓；

若所述輸出電壓值高于設(shè)定閾值，則所述電子開關(guān)連接第一通道，切斷第二通道，所述第一通道工作，所述第二通道只存儲電能，不輸出電能；

若所述輸出電壓值低于所述閾值且大于零，則所述電子開關(guān)同時連接所述第一通道和所述第二通道，根據(jù)所述第一通道和所述第二通道不同的電壓分配電能：

其中，所述第一通道為主通道，所述第二通道為旁通道，所述第一通道和所述第二通道互不干涉、互為補充，一起為所述負載供電；

若所述輸出電壓值為零，則所述電子開關(guān)連接所述第二通道，所述蓄電池輸出電能供所述負載用電。

進一步地，所述閾值由所述負載正常工作時所需電壓值確定。

本發(fā)明有益效果如下：

(1)在光伏組件和逆變器之間新增一條主通道，實現(xiàn)雙通道，光伏組件轉(zhuǎn)化的電能可以直接輸送到逆變器，蓄電池所在的旁通通道和主通道互為補償，無極切換，互不干擾，解決光伏組件不穩(wěn)定的問題，降低逆變器輸入電容的大小，降低逆變器成本，達到系統(tǒng)穩(wěn)定；

(2)雙通道技術(shù)通過改變光伏發(fā)電系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)，增加光伏組件數(shù)量，提高系統(tǒng)發(fā)電能力；

(3)在光伏組件和逆變器之間添加電子開關(guān)，防止光伏組件轉(zhuǎn)化的電能直接輸入蓄電池中，導致電池充爆，光伏組件與電子開關(guān)之間的第一通道為單向，防止蓄電池中的電能輸送到光伏組件，導致光伏組件損壞；

(4)系統(tǒng)利用率最大。通過雙通道技術(shù)，使控制器和逆變器的利用率達到最大，可轉(zhuǎn)化最多的電能供負載用電。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)一種控制逆變一體的光伏發(fā)電戶用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明一較佳實施例中光伏發(fā)電戶用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

具體實施方式

下面對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。

實施例1

圖2示出了本發(fā)明第一個實施例提供的光伏發(fā)電戶用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，參見圖2，本實施例提供的光伏發(fā)電戶用系統(tǒng)，適用于白天用電、即發(fā)即用的狀況，所述包括：光伏組件1、控制器2、蓄電池3、電子開關(guān)4、逆變器5和負載6；

光伏組件1用于采集太陽能并將所述太陽能轉(zhuǎn)化為電能。光伏組件1的電能可以通過第一通道、或第二通道、或第一通道和第二通道同時工作，共三種不同的方式傳輸?shù)侥孀兤?，逆變器5將所述電能轉(zhuǎn)換為交流電傳輸給負載6，為負載6提供電力；

其中，第一通道為光伏組件1與電子開關(guān)4相連接，將電能通過電子開關(guān)4直接輸出到逆變器5；第一通道為單向通道，電能只能從光伏組件1傳輸?shù)诫娮娱_關(guān)4，防止蓄電池3中的電能流向光伏組件1。

第二通道為光伏組件1與控制器2連接，將電能輸出給控制器2，控制器2將電能充入蓄電池3中儲存，控制器2與電子開關(guān)4連接，將蓄電池3中儲存的電能通過電子開關(guān)4傳輸?shù)侥孀兤?。其中，蓄電池3與電子開關(guān)4之間為單向通道，光伏組件1轉(zhuǎn)化的電能不會直接輸入蓄電池中。

電子開關(guān)4位于光伏組件1和逆變器2之間，電子開關(guān)4用于實現(xiàn)不同通道的切換，光伏組件1可以通過第一通道，即直接連接電子開關(guān)4，也可以通過第二通道，即控制器2連接電子開關(guān)4，第一通道和第二通道互為補充，無極切換，互不干擾。電子開關(guān)4可以防止蓄電池3中的電能輸送到光伏組件1，導致光伏組件1損壞，同時防止光伏組件1轉(zhuǎn)化的電能直接輸入蓄電池3中，導致電池充爆。

本實施例公開的光伏發(fā)電戶用系統(tǒng)系統(tǒng)參數(shù)如下：

光伏組件功率：1800w

控制器功率：500w

蓄電池容量：2.4kwh

逆變器功率：1000va

本實施例中光伏組件功率根據(jù)控制器和逆變器功率匹配為1500w，為使系統(tǒng)利用率最大，光伏組件應(yīng)用1800w，60％發(fā)電效率下組件實際功率為1000w，使系統(tǒng)利用率達到最大。

在光照時間為10小時的情況下，光伏組件直接通過逆變器供給負載10kwh，蓄電池存儲2.4kwh，系統(tǒng)每日發(fā)電12.4kwh，遠遠高于未增加通道時的3.75kwh，大大提高了系統(tǒng)的發(fā)電能力。

通常蓄電池的容量由控制器確定，而控制器功率由光伏組件確定，通過改變光伏發(fā)電系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)，只需增加光伏組件的數(shù)量，系統(tǒng)發(fā)電能力提高3倍。

本實施例在不改變系統(tǒng)功能的前提下，在光伏組件和逆變器之間新增一條通道，使得光伏組件轉(zhuǎn)化的電量直接輸出給逆變器供負載使用，降低控制器損耗和控制器成本、減小蓄電池容量，提高系統(tǒng)可靠性、方便運輸、方便維護，同時大大提高系統(tǒng)的發(fā)電能力。

實施例2

一種實施例1所述的光伏發(fā)電戶用系統(tǒng)的工作方法，通過電子開關(guān)4實現(xiàn)光伏組件1在不同電壓下所述第一通道、或所述第二通道，或所述第一通道和所述第二通道的切換，具體過程如下：

電子開關(guān)4檢測光伏組件1的輸出電壓；

若所述輸出電壓值高于設(shè)定閾值，則電子開關(guān)4連接第一通道，切斷第二通道，第一通道工作，第二通道只存儲電能在蓄電池2中，不輸出電能；其中，所述閾值可由所述負載正常工作所需電壓值確定；

若所述輸出電壓值低于所述閾值且大于零，則電子開關(guān)4同時連接第一通道和第二通道，根據(jù)第一通道和第二通道不同的電壓分配電能：

第一通道為主通道，第二通道為旁通道，第一通道和第二通道以不同比例電壓互為補償，一起為負載6供電，使光伏組件1轉(zhuǎn)化的電能和蓄電池3輸出的電能共同供負載用電，解決光伏組件1電壓不穩(wěn)定問題；

若所述輸出電壓值為零，則電子開關(guān)4連接所述第二通道，蓄電池3輸出電能供負載6用電。

本實施例中蓄電池3所在的旁通道和主通道互為補償，解決光伏組件1不穩(wěn)定的問題，降低逆變器5輸入電容的大小，降低逆變器5成本，達到系統(tǒng)穩(wěn)定；采用電子開關(guān)4實現(xiàn)光伏組件1在不同電壓下通道的切換，實現(xiàn)無極性控制，自適應(yīng)外部環(huán)境變化而變化，穩(wěn)定輸出電源給逆變器5，使逆變器5穩(wěn)定工作。

以上僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。