一种5G基站太阳能光伏发电系统的制作方法

一种5g基站太阳能光伏发电系统
技术领域
1.本发明涉及基站供电系统技术领域，更具体的说是涉及一种5g基站太阳能光伏发电系统。


背景技术：

2.太阳能充电器是一种新型高科技太阳能系列产品，拥有智能调节功能，可以调节不同的输出电压及电流。可以对不同的充电产品充电，通常5g基站设置在空旷地，而在5g基站设置太阳能充电器不但能充分利用空间，增加绿色能源的使用，而且能减少电力传输中的电力损耗。
3.在中国专利cn201920175166.5中通过主控制器控制蓄电池的充电储能以及给微基站的基站通讯模块的供电源的切换，来达到电能的合理分配。但不能对蓄电池充电过程和逆变器对外供电时稳定为最大功率。
4.本发明由太阳能电池组件方阵、并网逆变器、输配电、监控系统及公共电网组成。太阳能电池组件方阵将太阳能转化为电能(直流电)，并传递到与之相连的逆变器上，逆变器将直流电转变成交流电，并输出到公共电网，实现向外输送电力。提供一种5g基站太阳能光伏发电系统，将充电电路对蓄电池充电和逆变器对外供电稳定为最大功率提高传输效率，减少能源损耗，是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种5g基站太阳能光伏发电系统，以达到减少电力传输中能源损耗的目的。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种5g基站太阳能光伏发电系统，包括：光伏发电模块、储能模块、逆变器、基站模块、电网模块、控制器模块；
8.所述光伏发电模块与所述储能模块电性连接，所述储能模块分别与所述逆变器、所述基站模块电性连接，所述逆变器与电网模块电性连接，所述控制器模块分别与所述逆变器、所述光伏发电模块电性连接。
9.可选的，所述光伏发电模块包括依次连接的光伏组件、阵列汇流器、充电电路；
10.所述光伏组件的数量为n，其中，n为大于等于1的整数。
11.可选的，所述阵列汇流器与所述充电电路之间设有充电保护模块，所述充电保护模块分别与所述阵列汇流器、所述充电电路电性连接。所述充电保护模块用于对所述充电电路进行过载、欠压、漏电保护。
12.可选的，所述控制器模块包括：主控制器和微光控制器；
13.所述主控制器与所述微光控制器连接。
14.可选的，所述微光控制器与所述阵列汇流器连接，所述主控制器分别与所述充电电路和所述逆变器连接。
15.可选的，所述主控制器设有最大功率点跟踪模块；
16.所述最大功率点跟踪模块用于分别控制所述充电电路的输出功率、所述逆变器的输出功率。
17.可选的，所述基站模块包括：直流适配器、5g基站；
18.所述直流适配器与所述储能模块电性连接，所述5g基站与所述直流适配器电性连接。
19.可选的，所述电网模块包括：交流适配器、电网；
20.所述交流适配器分别与所述逆变器、所述电网电性连接。
21.可选的，所述交流适配器与所述电网之间设有谐波抑制模块，所述谐波抑制模块分别与所述交流适配器与所述电网电性连接。所述谐波抑制模块用于抑制所述交流适配器与所述电网之间的谐波。
22.可选的，所述储能模块为蓄电池。
23.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种5g基站太阳能光伏发电系统，从而可以得到以下有益效果：
24.1、将充电电路对蓄电池充电和逆变器对外供电稳定为最大功率提高了传输效率，减少能源损耗；
25.2、光伏发电系统目前的发电成本较高，如果在发电过程中逆变器自身消耗能量过多或逆变失效，必然导致总发电量的损失和系统经济性下降，因此要求逆变器可靠、效率高，并能根据太阳电池组件当前的运行状况输出最大功率；
26.3、由于太阳电池的端电压随负载和日照强度而变化，这就要求逆变电源必须在较大的直流输入电压范围内保证正常工作，因此设置储能模块的蓄电池，保证交流输出电压稳定；
27.4、并网逆变器具有交流过压、欠压保护，超频、欠频保护，高温保护，交流及直流的过流保护，直流过压保护，防孤岛保护等保护功能；
28.5、当大型光伏发电系统并网运行时，为避免对公共电网的电力污染，要求逆变电源输出正弦波，电流波形必须与外电网一致，波形畸变小于5％，高次谐波含量小于3％，功率因数接近于1；
29.6、逆变器有多种通讯接口进行数据采集并发送到远控室，其控制器还应有模拟输入端口与外部传感器相连，测量日照和温度等数据，便于整个电站数据处理分析；
30.7、在光伏发电站系统中，很多并行的光伏组串连接到同一台集中逆变器的直流输入侧。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
32.图1附图为本发明的一种5g基站太阳能光伏发电系统结构示意图；
33.图2附图为本发明的电导增量法的改进算法流程图。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.如图1所示，本发明实施例公开了一种5g基站太阳能光伏发电系统，包括：光伏发电模块、储能模块、逆变器、基站模块、电网模块、控制器模块；
36.光伏发电模块与储能模块电性连接，储能模块分别与逆变器、基站模块电性连接，逆变器与电网模块电性连接，控制器模块分别与逆变器、光伏发电模块电性连接。
37.进一步的，通过逆变器将储能模块与电网模块并网，逆变器设有多种通讯接口进行数据采集，并将采集的信息发送到远程控制室，逆变器的控制器设有模拟输入端口与外部设置的传感器相连，外部设置的传感器用于测量日照和温度等数据，便于整个电站数据处理分析；
38.并网逆变器具有交流过压保护、交流欠压保护、超频保护、欠频保护、高温保护、交流及直流的过流保护、直流过压保护、防孤岛保护等保护功能；
39.储能模块采用蓄电池，蓄电池一般为铅酸电池，在小型系统中也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定，所以一般需要配置蓄电池才能使光伏系统正常工作，其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到使用的时候再稳定释放出来。
40.可选的，光伏发电模块包括依次连接的光伏组件、阵列汇流器、充电电路；
41.光伏组件的数量为n，其中，n为大于等于1的整数。
42.进一步的，光伏组件采用太阳能电池板阵列，太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，其作用是将太阳的辐射能转换为电能，并送往蓄电池中存储起来，然后提供给5g移动基站工作或提供给电网。
43.可选的，阵列汇流器与充电电路之间设有充电保护模块，充电保护模块分别与阵列汇流器、充电电路电性连接。充电保护模块用于对充电电路进行过载、欠压、漏电保护。
44.可选的，控制器模块包括：主控制器和微光控制器；
45.主控制器与微光控制器连接。
46.进一步的，在很多场合，都需要提供220vac、110vac的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是12vdc、24vdc、48vdc(如：5g移动基站为-48v)。为能向220vac的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此就需要使用dc-ac逆变器。
47.可选的，微光控制器与阵列汇流器连接，主控制器分别与充电电路和逆变器连接。
48.进一步的，主控制器用于控制整个光伏系统的工作状态，并对蓄电池起过充电保护、过放电保护的作用；在温差较大的工作环境，控制器在温度测量时还应具备温度补偿的功能。主控制器还具备光控开关、时控开关等附加功能。
49.可选的，主控制器设有最大功率点跟踪模块；
50.最大功率点跟踪模块用于分别控制充电电路的输出功率、逆变器的输出功率。
51.进一步的，由于太阳能电池受到光强以及环境等外界因素的影响，其输出功率是
变化的，光强发出的电就多，带mppt最大功率跟踪的逆变器就是为了充分的利用太阳能电池，使之运行在最大功率点。也就是说在太阳辐射不变的情况下，有mppt后的输出功率会比有mppt前的要高，这就是mppt的作用所在。例如：假设mppt还没开始跟踪，这时组件输出电压是500v，然后mppt开始跟踪之后，就开始通过内部的电路结构调节回路上的电阻，以改变组件输出电压，同时改变输出电流，一直到输出功率最大(假设是550v最大)，此后就不断的跟踪，在太阳辐射不变的情况下，组件在550v的输出电压情况下，输出功率会比500v时要高，这就是mppt的作用。此特性曲线可以确定的是当光伏组件工作在某一个点也即是mpp点的时候，太阳能电池的输出功率可以达到最高，也即是最大限度地提高光能转换为电能的效率，由此产生了光伏电池的mppt算法。由于太阳能电池的最大功率点总是会受到环境影响而不断发生改变，因此mppt指的就是能够在环境因素不断改变的情况下，尽可能使光伏电池工作在mpp点上的算法。
52.最大功率点跟踪模块采用电导增量法的改进算法对逆变器的输出功率进行控制，在传统电导增量法中，假设补偿因子为δu，补偿因子的取值与最大功率跟踪关系的优质性紧密。若补偿因子设置太大，导致跟踪精度不够，太阳能电池工作点虽然能够在最大功率点附近，却无法对最大功率点进行准确锁定；反之若补偿因子取值太小，虽然提高了跟踪精度，但是跟踪速度却很慢，系统将损失较多能量。因此本发明在此基础上提出电导增量法的改进算法，该算法的具体流程图如图2所示。由光伏电池阵列的输出特性曲线可知，在mpp处：
53.dp/du＝i+udi/du＝0
54.式中：dp为光伏电池阵列的功率变化率，du为光伏电池阵列的电压变化率，di为光伏电池阵列的电流变化率；
55.di/du＝-i/u即du/di＝-u/i
56.式中：u为光伏电池阵列的电压值，i为光伏电池阵列的电流值；
57.令：
58.du/di＝rs且u/i＝r
59.式中：rs为光伏电池阵列的串联电阻，r为光伏电池阵列的电阻值；
60.则：
61.r/rs＝-1即1+r/rs＝0
62.这里设m＝1+r/rs因此可以直接把m作为步长因子，那么该算法可以直接表示为：
63.r
ref
(k+1)＝r
ref
(k)+m。
64.式中：k为第k步，k+1为第k+1步，r
ref
为光伏接收辐射参考值。
65.进一步的，主控制器用于控制微光控制器的充电模式，微光控制器用于控制阵列汇流器的充放电模式，充放电模式包括mppt充电模式和暂停充电模式。
66.可选的，基站模块包括：直流适配器、5g基站；
67.直流适配器与储能模块电性连接，5g基站与直流适配器电性连接。
68.进一步的，储能模块通过连接的功率放大电路将电能传输到直流适配器中，直流适配器输出-48v的电压到5g基站。
69.可选的，电网模块包括：交流适配器、电网；
70.交流适配器分别与逆变器、电网电性连接。
71.可选的，交流适配器与电网之间设有谐波抑制模块，谐波抑制模块分别与交流适配器与电网电性连接。谐波抑制模块用于抑制交流适配器与电网之间的谐波。
72.进一步的，逆变器通过保护模块将电能传输到交流适配器，保护模块用于过载、欠压、漏电保护，谐波抑制模块采用交流滤波器、无功补偿装置、有源电力滤波器中的一种或多种，谐波抑制模块在经过谐波分析后对谐波进行抑制然后将正弦波并入电网。
73.可选的，储能模块为蓄电池。
74.与上述系统所对应的，本发明还公开了一种5g基站太阳能光伏发电方法，具体步骤包括：
75.通过光伏组件中的太阳能电池板阵列进行光电转换；
76.将转换后的电能传输到阵列汇流器进行电能汇流；
77.将回流后的电能传输到充电电路使用mppt算法进行功率调节；
78.将功率调节后的电流输出到蓄电池进行储存；
79.通过直流适配器将蓄电池中的电压转换为-48v的直流电供应到5g基站；
80.在储能模块的储电量超过预设阈值后，通过逆变器转换为交流电；
81.通过交流适配器将逆变器转换的交流电调制后并入电网。
82.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
83.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。