一种高铁站光伏发电储能系统

本发明属于高铁站能源控制领域，特别是涉及一种高铁站光伏发电储能系统。

背景技术：

1、太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电，简称“光电”。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

2、现有的光伏发电系统中还存在着诸多问题，随着我国土地资源的日益紧缺，光伏发电系统工程的设计成本大大提高，并且现有的光伏发电系统往往难以实现对充放电过程的有效控制，同时无法及时发现系统故障，由此导致资源浪费、以及无法及时供电的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高铁站光伏发电储能系统，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种高铁站光伏发电储能系统，包括包括光伏发电模块、储能模块、阵列控制模块、放电控制模块、故障监控模块、故障处理模块；

3、所述光伏发电模块用于将太阳能转化为电能；

4、所述储能模块用于对所述光伏发电模块的电能进行存储以及释放；

5、所述阵列控制模块用于对充电时刻进行控制；

6、所述放电控制模块用于对所述储能模块进行实时放电控制；

7、所述故障监控模块用于检测所述光伏发电模块与所述储能模块是否出现故障；

8、所述故障处理模块用于对出现故障的模块进行处理。

9、可选地，所述光伏发电模块包括设置于高铁站闲置屋顶上的太阳能板阵列与太阳能电池；所述储能模块包括若干个串联的蓄电池；所述蓄电池与所述太阳能电池相连。

10、可选地，所述太阳能电池包括p型半导体及n型半导体，通过所述p型半导体及所述n型半导体产生电子和空穴，同时分离电子与空穴而形成电压降，将太阳能转化为电能。

11、可选地，所述阵列控制模块内置计算软件，采用太阳能转电能计算公式，构建单个太阳能电池的电能转换模型，通过获取单位时间内的太阳能电池板表面温度计算单位时间内转换的电量。

12、可选地，所述阵列控制模块根据所述单位时间内转换的电量计算电能转换效率，对所述电能转换效率进行统计，构建电能转换曲线，并根据负载实际的用电总量与所述单位时间内转换的电量获取充电总用时，根据所述充电总用时与所述电能转换曲线，获取系统充电的最佳时段，对充电时刻进行控制。

13、可选地，所述放电控制模块根据负载的用电总量变化，通过控制所述储能模块中蓄电池放电的数量进行实时放电控制，获取若干个蓄电池的存储总电量以及单个蓄电池存储的电量，并获取负载的实时用电总量，根据所述实时用电总量与所述单个蓄电池存储的电量计算蓄电池放电数量，当所述实时用电总量增大或减少时，计算蓄电池实时放电数量，根据所述蓄电池实时放电数量与所述蓄电池放电总量的差值控制若干个蓄电池的启动或停止。

14、可选地，所述放电控制模块对若干个蓄电池的存储总电量与负载的实时用电总量的比值设置供电阈值，当所述存储总电量与所述实时用电总量的比值小于所述供电阈值时，控制所述光伏发电模块启动。

15、可选地，所述故障监控模块通过采集所述光伏发电模块中太阳能电池的工作电流，并获取所述太阳能板阵列的表面温度与辐射值，根据表面温度与辐射值计算所述太阳能电池的正常电流值，当所述工作电流小于所述正常电流值时，则判断所述太阳能电池出现故障。

16、可选地，所述故障监控模块通过获取所述储能模块中每个蓄电池的工作电压，并根据每个蓄电池的工作电压获取每个蓄电池的差模电压，根据所述差模电压计算每个蓄电池的特征值，构建特征差阈值，将每个所述特征值进行比对，获取特征差值，当所述特征差值大于所述特征差阈值时，则判断所述特征差值所对应的蓄电池出现故障。

17、可选地，当判断太阳能电池出现故障时，所述故障处理模块控制所述光伏发电模块断开与出现故障的太阳能电池的连接；当判断蓄电池故障时，将故障蓄电池与太阳能电池的连接断开，使断开连接的太阳能电池与正常蓄电池相连。

18、本发明的技术效果为：

19、本发明提出了一种高铁站光伏发电储能系统，通过将发电设施设置于高铁站闲置屋顶上，可大大节省系统的工程成本，并通过计算太阳能电池的电能转换效率，获取了系统充电的最佳时间段，通过实时增加/减少蓄电池以及太阳能电池的启动，在满足负载用电量需求的同时节省了系统资源，同时通过不同的计算方式实现了蓄电池与太阳能电池的故障判断与处理，保证了光伏发电储能系统的稳定性。

技术特征：

1.一种高铁站光伏发电储能系统，其特征在于，包括光伏发电模块、储能模块、阵列控制模块、放电控制模块、故障监控模块、故障处理模块；

2.根据权利要求1所述的高铁站光伏发电储能系统，其特征在于，所述光伏发电模块包括设置于高铁站闲置屋顶上的太阳能板阵列与太阳能电池；所述储能模块包括若干个串联的蓄电池；所述蓄电池与所述太阳能电池相连。

3.根据权利要求2所述的高铁站光伏发电储能系统，其特征在于，所述太阳能电池包括p型半导体及n型半导体，通过所述p型半导体及所述n型半导体产生电子和空穴，同时分离电子与空穴而形成电压降，将太阳能转化为电能。

4.根据权利要求1所述的高铁站光伏发电储能系统，其特征在于，所述阵列控制模块内置计算软件，采用太阳能转电能计算公式，构建单个太阳能电池的电能转换模型，通过获取单位时间内的太阳能电池板表面温度计算单位时间内转换的电量。

5.根据权利要求4所述的高铁站光伏发电储能系统，其特征在于，所述阵列控制模块根据所述单位时间内转换的电量计算电能转换效率，对所述电能转换效率进行统计，构建电能转换曲线，并根据负载实际的用电总量与所述单位时间内转换的电量获取充电总用时，根据所述充电总用时与所述电能转换曲线，获取系统充电的最佳时段，对充电时刻进行控制。

6.根据权利要求1所述的高铁站光伏发电储能系统，其特征在于，所述放电控制模块根据负载的用电总量变化，通过控制所述储能模块中蓄电池放电的数量进行实时放电控制，获取若干个蓄电池的存储总电量以及单个蓄电池存储的电量，并获取负载的实时用电总量，根据所述实时用电总量与所述单个蓄电池存储的电量计算蓄电池放电数量，当所述实时用电总量增大或减少时，计算蓄电池实时放电数量，根据所述蓄电池实时放电数量与所述蓄电池放电总量的差值控制若干个蓄电池的启动或停止。

7.根据权利要求6所述的高铁站光伏发电储能系统，其特征在于，所述放电控制模块对若干个蓄电池的存储总电量与负载的实时用电总量的比值设置供电阈值，当所述存储总电量与所述实时用电总量的比值小于所述供电阈值时，控制所述光伏发电模块启动。

8.根据权利要求1所述的高铁站光伏发电储能系统，其特征在于，所述故障监控模块通过采集所述光伏发电模块中太阳能电池的工作电流，并获取所述太阳能板阵列的表面温度与辐射值，根据表面温度与辐射值计算所述太阳能电池的正常电流值，当所述工作电流小于所述正常电流值时，则判断所述太阳能电池出现故障。

9.根据权利要求1所述的高铁站光伏发电储能系统，其特征在于，所述故障监控模块通过获取所述储能模块中每个蓄电池的工作电压，并根据每个蓄电池的工作电压获取每个蓄电池的差模电压，根据所述差模电压计算每个蓄电池的特征值，构建特征差阈值，将每个所述特征值进行比对，获取特征差值，当所述特征差值大于所述特征差阈值时，则判断所述特征差值所对应的蓄电池出现故障。

10.根据权利要求1所述的高铁站光伏发电储能系统，其特征在于，当判断太阳能电池出现故障时，所述故障处理模块控制所述光伏发电模块断开与出现故障的太阳能电池的连接；当判断蓄电池故障时，将故障蓄电池与太阳能电池的连接断开，使断开连接的太阳能电池与正常蓄电池相连。

技术总结
本发明公开了一种高铁站光伏发电储能系统，包括光伏发电模块，用于将太阳能转化为电能；储能模块，用于对所述光伏发电模块的电能进行存储以及释放；阵列控制模块，用于对充电时刻进行控制；放电控制模块，用于对所述储能模块进行实时放电控制；故障监控模块，用于检测所述光伏发电模块与所述储能模块是否出现故障；故障处理模块，用于对出现故障的模块进行处理。本发明将发电设施设置于高铁站闲置屋顶上大大节省了工程成本，并通过计算太阳能电池的电能转换效率获取系统充电的最佳时间段，通过实时增加/减少蓄电池以及太阳能电池的启动，在满足负载用电量需求的同时节省了系统资源，同时实现了蓄电池与太阳能电池的故障判断与处理。

技术研发人员：刘梅,刘景旺,程天溪,于绍斌,金霄,王培军,董亚勋,刘芳州
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13