[发明专利]嵌入式太阳能直流供电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能装置，具体地说是一种太阳能直流供电系统。

背景技术

随着社会的进步和生活水平的提高，人们对电的依赖愈来愈大，尽管电的生产能力在不断增加，但始终处于供不应求的状况。以竞争日益激烈的全球电信行业为例，其电费占运营成本的比例很高，据统计，在电网较好的区域，电费占整个电信运营成本的比例约为50％；而在电网较差地区，如非洲、亚洲等地区，需使用柴油发电机组作为后备或主要电源，加上燃料费用和发电机组的维护费用，其用电成本是普通电网供电成本的3倍左右。全球通信网络由数百万个通信站点组成，在城市发达地区，现有的站点采用传统能源及电源供给系统，存在能源转换效率低、能耗大的问题；在农村等不发达地区，普遍采用传统柴油发电技术，同样存在转换电能效率偏低、长时间运行带来的故障频发等问题，影响了通信业务的稳定性，增加了上站维护频度，运维成本高昂。

日前，我国工业和信息化部发布了《通信业“十二五”发展规划》，指出“要把绿色发展理念贯彻落实在节能减排、环境保护等方面，…合理采用风光等可再生能源…”。

传统的太阳能光伏直流供电系统，目前主要用于偏远无电地区的通讯基站、机房等供电，是通过太阳能电池组件的光电效应，将太阳能转化为直流电能并贮存的设备。传统太阳能供电系统(如图1所示)，主要由太阳能电池组件构成的太阳能电池方阵、太阳能控制器、蓄电池组、直流负载等组成，太阳能控制器分别与太阳能电池方阵、蓄电池组、直流负载电连接。工作时，在有光照的情况下，将太阳能转换为电能，太阳能电池方阵功率比负载大时，通过太阳能控制器给负载供电，同时给蓄电池组充电；而在无光照时，太阳能电池方阵功率比负载功率小时，太阳能控制器通过蓄电池组给负载供电。太阳能控制器通过对系统输入输出功率的调节与分配，实现太阳能光伏系统的各种控制功能。

传统太阳能基站供电系统的应用成本较高，其主要原因是：

一、必须配备储能蓄电池，保证夜间的供电以及2-3天阴雨情况的供电。蓄电池的成本比较高，其每日充放电条件下的使用寿命，仅为两到三年。

二、为了保证阴雨天的供电，光伏组件的配置必须能满足在一天时间内充满蓄电池的能力，因此组件的装机容量一般为基站负载功率的8-10倍。

三、组件配置较高，由于天气原因，在连续晴天条件下，蓄电池已经充满，而组件的可发电功率远远大于负载的耗电功率，导致组件的大部分发电能力被浪费了，加大了电能产出的成本。

由于光伏系统的应用成本很高，结止目前光伏系统在通讯基站系统上的应用仍局限在有刚性需求的无电地区。如何在全国乃至全球通讯基站上应用经济可行的太阳能供电系统，是一项有重大意义的研究课题。

发明内容

我国有近190万个通讯基站，其中绝大多数有市电供应。本发明的目的在于，利用太阳的绿色资源，针对有市电供应的基站地区，提供一种嵌入式基站光伏供电系统，以大幅降低基站常规化能源及二次能源的消耗量，并提高基站供电的安全性。

本发明是这样实现的：

本发明基于下述思路：由于基站已经有市电作为供电保障，因此可考虑让光伏系统不作为保障性供电系统，仅作为节能减排的手段--该系统可在原有的供电系统上增加光伏组件和控制器，而不需要额外使用储能系统。

本发明之太阳能直流供电系统是这样实现的：

该系统有太阳能电池方阵、蓄电池、直流负载，其特征在于：太阳能电池方阵和直流负载之间串连着一个嵌入式控制器。

所述嵌入式控制器，主要由PV输入部分、BUCK电路、CPU控制单元、采样装置、防反冲二极管、直流电量计量系统组成。系统对PV输入的电压和电流进行采样，经过CPU控制单元进行反馈控制，即时调节主功率BUCK电路的输入端电压，实现最大功率点追踪功能。同时，系统通过采样系统采集输出电流，反馈至CPU控制器单元，通过CPU控制单元调节主功率BUCK电路的输出电压，保证输出电压略高于与其并联的原基站直流供电系统的电压，优先使用光伏供电系统的电量。防反冲二极管安装于控制器的输出端，与电流采样系统进行连接--其主要作用是防止光伏系统在无光照条件下，原有通信开关电源系统对光伏供电系统进行反充电。