一种具有集中管理功能的太阳能发电管理系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光电转换技术领域，具体的说，是一种具有集中管理功能的太阳能发电管理系统及方法。
【背景技术】
[0002]现全世界供电系统是以大机组、大电网、高电压为主要特征的集中式单一供电系统。虽然全世界90%的电力负荷都由这种集中单一的大电网供电，但是当今社会对能源与电力供应的质量与安全可靠性要求越来越高，大电网由于自身的缺陷已经不能满足这种要求。由于大电网中任何一点的故障所产生的扰动都会对整个电网造成较大影响，严重时可能引起大面积停电甚至是全网崩溃，造成灾难性后果，这样的事故在国外时有发生；而且这种大电网又极易受到战争或恐怖势力的破坏，严重时将危害国家的安全，如科索沃战争和海湾战争等；另外集中式大电网还不能跟踪电力负荷的变化，而为了短暂的峰荷建造发电厂其花费是巨大的，经济效益也非常低。根据西方国家的经验:大电网系统和分布式发电系统相结合是节省投资，降低能耗，提高系统安全性和灵活性的主要方法。
[0003]分布式发电指的是在用户现场或靠近用电现场配置较小的发电机组(一般低于30MW)，以满足特定用户的需要，支持现存配电网的经济运行，或者同时满足这两个方面的要求。这些小的机组包括燃料电池，小型燃气轮机，小型光伏发电，小型风光互补发电，或燃气轮机与燃料电池的混合装置。由于靠近用户提高了服务的可靠性和电力质量。技术的发展，公共环境政策和电力市场的扩大等因素的共同作用使得分布式发电成为新世纪重要的能源选择。
[0004]通过分布式发电和集中供电系统的配合应用有以下优点:
分布式发电系统中各电站相互独立，用户由于可以自行控制，不会发生大规模停电事故，所以安全可靠性比较高；
分布式发电可以弥补大电网安全稳定性的不足，在意外灾害发生时继续供电，已成为集中供电方式不可缺少的重要补充；
可对区域电力的质量和性能进行实时监控，非常适合向农村、牧区、山区，发展中的中、小城市或商业区的居民供电，可大大减小环保压力；
分布式发电的输配电损耗很低，甚至没有，无需建配电站，可降低或避免附加的输配电成本，同时土建和安装成本低；
可以满足特殊场合的需求，如用于重要集会或庆典的(处于热备用状态的)移动分散式发电车；
调峰性能好，操作简单，由于参与运行的系统少，启停快速，便于实现全自动。
[0005]光伏发电作为分布式发电的一种，其基本原理就是“光伏效应”。光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。
[0006]光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子(光波)转化为电子、光能量转化为电能量的过程；其次，是形成电压过程。有了电压，就像筑高了大坝，如果两者之间连通，就会形成电流的回路。
[0007]光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。硅原子有4个电子，如果在纯硅中掺入有5个电子的原子如磷原子，就成为N型半导体；若在纯硅中掺入有3个电子的原子如硼原子，形成P型半导体。当P型和N型结合在一起时，接触面就会形成电势差，成为太阳能电池。当太阳光照射到P — N结后，空穴由N极区往P极区移动，电子由P极区向N极区移动，形成电流。
[0008]多晶硅经过铸锭、破锭、切片等程序后，制作成待加工的硅片。在硅片上掺杂和扩散微量的硼、磷等，就形成P — N结。然后采用丝网印刷，将精配好的银浆印在硅片上做成栅线，经过烧结，同时制成背电极，并在有栅线的面涂一层防反射涂层，电池片就至此制成。电池片排列组合成电池组件，就组成了大的电路板。一般在组件四周包铝框，正面覆盖玻璃，反面安装电极。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于设计出一种具有集中管理功能的太阳能发电管理系统及方法，在现有分布式发电管理系统的个体独立管理的基础上，进一步提高数据管控及中心集成的智能性，通过多节点光伏发电系统的集中管理控制模式，有效提高发电效率，并提高并网的安全性及可持续性，在进行逆变管理时，采用数字信号处理技术进行逆变系统的中心控制，保障直流变交流时逆变过程的可靠性，满足并网电压同主电网的电压同频同相，不会出现因待入网电压与主网电压不匹配的情况而造成主网瘫痪的情况发生，整个系统具有设计科学合理、安全稳定、实用性强等特点。
[0010]本发明通过下述技术方案实现:一种具有集中管理功能的太阳能发电管理系统，包括太阳能电池板阵列、积流箱、直流柜、逆变系统、监控数据采集器、远程计算机，所述太阳能电池板阵列连接积流箱，所述积流箱连接直流柜，所述直流柜连接逆变系统，所述逆变系统连接在高压电网上，所述监控数据采集器连接在逆变系统上，所述远程计算机通过互联网连接在监控数据采集器上；所述逆变系统包括DSP监测控制电路、触摸显示电路、SPWM发生器、隔离驱动电路、升压电路、滤波电路、同步锁相环控制电路、电网过零检测电路及并网输出电流控制电路，所述触摸显示电路连接DSP监测控制电路，所述DSP监测控制电路连接SPWM发生器，所述直流柜连接SPWM发生器，所述SPWM发生器连接隔离驱动电路，所述隔离驱动电路连接升压电路，所述升压电路连接滤波电路，所述滤波电路连接并网输出电流控制电路，所述并网输出电流控制电路连接电网过零检测电路，所述电网过零检测电路连接同步锁相环控制电路，所述同步锁相环控制电路连接SPWM发生器，所述并网输出电流控制电路连接在高压电网上。
[0011]进一步的，为更好的实现本发明所述系统，能通过电压反馈取样的方式进行检测，以便确定待并入主网的电压是否同主网电压一致，特别设置有下述结构:所述逆变系统还包括输出电压反馈电路，所述滤波电路通过输出电压反馈电路连接DSP监测控制电路。
[0012]进一步的，为更好的实现本发明所述系统，为实现过流、过热、欠压等保护功能，特别设置有下述结构:所述逆变器还包括保护电路，所述保护电路连接SPWM发生器。
[0013]进一步的，为更好的实现本发明所述系统，能利用成熟的DSP处理芯片完成主控制功能，特别采用下述设置方式:所述DSP监测控制电路主芯片采用TMS320F2812。
[0014]进一步的，为更好的实现本发明，能够完成现场的独立管控功能，形成单独的现场控制策略，特别设置有下述结构:还包括现场计算机，所述现场计算机连接监控数据采集器，且现场计算机通过因特网与远程计算机连接。
[0015]进一步的，为更好的实现本发明所述系统，能够对周边环境及现场环境的温度进行监测，从而形成良好的控制策略，特别设置有下述结构:还包括用于进行现场温度及周边环境的温度监测的测温仪，所述测温仪连接在监控数据采集器上。
[0016]进一步的，为更好的实现本发明，能够对光照强度进行监测从而形成合理的发电策略，使得整个系统工作效率更高，特别设置有下述结构:还包括用于对光照度进行监测的辐照仪，所述辐照仪连接监控数据采集器。
[0017]一种具有集中管理功能的太阳能发电管理方法，包括以下步骤:
1)远程计算机根据当前策略运营系统进行发电及并网；
2)太阳能转换电能:太阳能电池板阵列将太阳能转换为电能；
3)直流电能初次汇集:积流箱将步骤I)内所形成的电能进行有效汇集，形成可进行传输的大电流；
4)电流DC-DC转换:直