專利名稱：一種太陽能供電建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計和實施方案的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬太陽能利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及太陽能供電建筑的設(shè)計和實施方案。
背景技術(shù)：
作為一種綠色無污染的可再生能源，太陽能的開發(fā)利用已經(jīng)成為二十一世紀(jì)世界 經(jīng)濟發(fā)展中具有決定意義的重要技術(shù)領(lǐng)域，是世界各國可持續(xù)發(fā)展中能源戰(zhàn)略的重要組成 部分。而將太陽能應(yīng)用于展覽場館、道路交通、體育場 地、居民小區(qū)、機關(guān)大院和學(xué)校、公園 等是國家實施能源戰(zhàn)略的重要方面，也成為科研人員和商家企業(yè)競相研發(fā)的重要課題。太 陽能利用中的重要問題是成本比較高，并且受到天氣晴雨的影響，尤其是在陰雨天沒有太 陽照射時，須將太陽能供電方式及時轉(zhuǎn)換成市供電方式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種成本較低、控制方便的太陽能光伏建筑集成系統(tǒng)，為 居民小區(qū)等場所提供太陽能供電的戶外照明。本發(fā)明提出的太陽能光伏集成系統(tǒng)，由下述三個獨立系統(tǒng)組成太陽能光伏屋頂 系統(tǒng)、太陽能光伏集中供電系統(tǒng)、太陽能獨立照明系統(tǒng)。其中(1)太陽能光伏屋頂系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。它由光伏電池陣列1、蓄電池2、控制 器3、逆變器4、交流配電器5、監(jiān)測系統(tǒng)6、直流負載7和交流負載8經(jīng)電路連接組成，其中， 控制器3用于控制光伏電池陣列(太陽能電池陣列)對蓄電池的充電，使充電電壓和電流 平穩(wěn)、快速、高效，同時保護蓄電池，避免過充電和過放電現(xiàn)象的發(fā)生。此外，控制器3為直 流負載7(如果有的話的)提供穩(wěn)定的直流電；逆變器4(即DC/AC轉(zhuǎn)換器)將光伏電池陣 列1和蓄電池2提供的低壓直流電逆變成220伏或380伏的交流電，提供給交流負載8使 用；交流配電器5提交流負載8在太陽能供電方式和市電供電方式之間的切換；監(jiān)測系統(tǒng)提供對整個系統(tǒng)運行情況的監(jiān)測。本系統(tǒng)中，光伏電池陣列1設(shè)置于建筑物屋頂上，控制器3對蓄電池2和逆變器4 進行遠程監(jiān)控，交流負載8為該幢建筑物的走廊燈、門戶燈、門號燈和本幢建筑物周邊地域 的公共照明設(shè)施等。本系統(tǒng)中，建筑物屋頂可以是平頂、山形，也可以是圓弧形等。(2)太陽能光伏集中供電系統(tǒng)與前述太陽能光伏屋頂系統(tǒng)相同，只是其中的光伏 電池陣列1設(shè)置在集中供電的建筑物屋頂，而交流負載8為整個小區(qū)或庭院的庭院燈、道路 燈、景觀燈、公用電話、防盜設(shè)施、監(jiān)視器、噴水景觀等用電設(shè)施。其中的集中供電的建筑物 可建成景觀層、展示室、機房等多種功能用房。3、太陽能獨立照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3所示，它比前2個系統(tǒng)更為簡單。它由光伏電 池陣列1、蓄電池2、監(jiān)測系統(tǒng)6和直流負載7經(jīng)電路連接組成。這里，一個直流負載7就是 一個照明燈，一個獨立照明系統(tǒng)就是一盞太陽能燈。該系統(tǒng)主要提供小區(qū)或庭院的部分路 燈、草坪燈、庭院燈的照明供電。這些燈可以美化小區(qū)環(huán)境，使用安全，并且不需挖溝鋪線，省工省電。本發(fā)明中，負載使用的照明燈可選用節(jié)能熒光燈，以節(jié)省電力開支。本發(fā)明系統(tǒng)中(指屋頂系統(tǒng)和集中供電系統(tǒng))采用太陽能優(yōu)先供電方式，即當(dāng)有太陽照射時，系統(tǒng)優(yōu)先使用太陽能供電方式，當(dāng)陰雨天導(dǎo)致太陽能供電不足時，系統(tǒng)自動切 換到市網(wǎng)供電，以維持各種照明燈的用電需求；當(dāng)有太陽能時，系統(tǒng)立即自動切換到太陽能 供電方式。本發(fā)明將上述3個系統(tǒng)組合，構(gòu)成小區(qū)太陽能光伏建筑集成系統(tǒng)，將太陽能資源 優(yōu)化組合，對小區(qū)的不同對象進行分別處理，以確保小區(qū)安全、有效供電，達到節(jié)能、省錢的 目的。本發(fā)明系統(tǒng)可廣泛用于居民住宅小區(qū)、機關(guān)大院、學(xué)校、公園、體育場地、展覽會館等 場所。


圖1為本發(fā)明太陽能光伏屋頂系統(tǒng)和集中供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖示。圖2為本發(fā)明太陽能光伏獨立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖示。圖3為本發(fā)明中控制器電路原理圖。圖4為本發(fā)明中逆變器電路原理圖。圖中標(biāo)號1為光伏電池陣列，2為蓄電池，3為控制器，4為逆變器，5為交流配電 器，6為監(jiān)測系統(tǒng)，7為直流負載，8為交流負載，9為市電，10為限流控制器，11為放電控制 器，12為再調(diào)整器，13為分流調(diào)節(jié)器。
具體實施例方式本發(fā)明中，光伏電池陣列1(即太陽能電池板)面積為lOOW/m2左右，用支架將其安 裝在屋頂上，支架采用鍍鋅角鋼，安裝要求確保在12級臺風(fēng)的天氣條件下仍安全可靠。安 裝方位正向朝南，傾角根據(jù)安裝現(xiàn)場所在地緯度不同而不同，可視情況作士5°的調(diào)整。蓄 電池2、控制器3、逆變器4等組件設(shè)計在一個通風(fēng)條件好、具有接線裝置的專用箱中，既保 持箱內(nèi)空氣流通、干燥，又避免陽光直接照射。專用箱的位置盡量地與太陽能電池板位置接 近，所減少由于線路所帶來的能量損失。本發(fā)明中，控制器的電路原理圖見圖3所示。它由限流控制10、放電控制11、再調(diào) 整器12、分流調(diào)節(jié)器13以及相關(guān)開關(guān)、繼電器等元器件經(jīng)電路連接組成，并與太陽能電池 陣列1和交流配電器電路連接。其基本作用是為蓄電池2提供最佳的充電電流和電壓，快 速、高效、平穩(wěn)地為蓄電池2充電；并在充電過程中減少損耗，盡量延長蓄電池的使用壽命； 同時保護蓄電池，避免過充電和過放電現(xiàn)象的發(fā)生。如果用戶使用直流負載，通過控制器為 負載提供穩(wěn)定的直流電。本發(fā)明中，逆變器4電路原理圖見圖4所示。它由左半部分的蓄電池過充、放電保 護電路和右半部分的單管自激式逆變器電路組成。其中，LpL2是輸出變壓器，L3是反饋線 圈，C1, C2, C3是電容，R1是可調(diào)電阻，R2> R3為電阻，J為繼電器，T1為三極管(晶體管)，D1 為二極管。電源接通時，通過電阻R1使晶體管T1導(dǎo)通，使L1的電流I1增加，正反饋使T1進 入飽和狀態(tài)。電容C1的電位不斷降低。當(dāng)電流I1達到飽和時，電感電流I3 0，晶體管T1 的Vbe被鉗位到某一負電位，晶體管T1迅速截止，I1 ^ 0，電源又通過R1給C1充電。當(dāng)電容端電壓達到一定值時晶體管T1重新導(dǎo)通。這樣晶體管T1周期性地從飽和區(qū)進入截止區(qū)，在線圈L2上產(chǎn)生交流電輸出。
權(quán)利要求
一種太陽能供電建筑設(shè)計和實施方案，其特征在于由下述三個獨立系統(tǒng)組成太陽能光伏屋頂系統(tǒng)、太陽能光伏集中供電系統(tǒng)、太陽能獨立照明系統(tǒng)；其中(1)太陽能光伏屋頂系統(tǒng)由光伏電池陣列(1)、蓄電池(2)、控制器(3)、逆變器(4)、交流配電器(5)、監(jiān)測系統(tǒng)(6)、直流負載(7)和交流負載(8)經(jīng)電路連接組成，其中，控制器(3)用于控制光伏電池陣列對蓄電池的充電，使充電電壓和電流平穩(wěn)、快速、高效，同時保護蓄電池，避免過充電和過放電現(xiàn)象的發(fā)生；控制器(3)還為直流負載(7)提供穩(wěn)定的直流電；逆變器(4)將光伏電池陣列(1)和蓄電池(2)提供的低壓直流電逆變成220伏或380伏的交流電，提供給交流負載(8)使用；交流配電器(5)提供交流負載(8)在太陽能供電方式和市電供電方式之間的切換；監(jiān)測系統(tǒng)(6)提供對整個系統(tǒng)運行情況的監(jiān)測；本系統(tǒng)中，光伏電池陣列(1)設(shè)置于建筑物屋頂上，控制器(3)對蓄電池(2)和逆變器(4)進行遠程監(jiān)控，交流負載(8)為該幢建筑物的走廊燈、門戶燈、門號燈和本幢建筑物周邊地域的公共照明設(shè)施；(2)太陽能光伏集中供電系統(tǒng)與前述太陽能光伏屋頂系統(tǒng)相同，只是其中的光伏電池陣列(1)設(shè)置于集中供電的建筑物屋頂，而交流負載8為整個小區(qū)或庭院的庭院燈、道路燈、景觀燈、公用電話、防盜設(shè)施、監(jiān)視器、噴水景觀等用電設(shè)施；(3)太陽能獨立照明系統(tǒng)由光伏電池陣列(1)、蓄電池(2)、監(jiān)測系統(tǒng)(6)和直流負載(7)經(jīng)電路連接組成；這里，一個獨立照明系統(tǒng)就是一盞太陽能燈；該系統(tǒng)提供小區(qū)或庭院的部分路燈、草坪燈、庭院燈的照明供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能供電建筑設(shè)計和實施方案， 其特征在于負載使用的照明燈為節(jié)能熒光燈。
全文摘要
本發(fā)明是一種新型的太陽能供電建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和實施方案，屬太陽能利用技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種太陽能光伏建筑集成系統(tǒng)。它由3個獨立的系統(tǒng)組成太陽能光伏屋頂系統(tǒng)、太陽能光伏集中供電系統(tǒng)、太陽能獨立照明系統(tǒng)。其中，前二者的系統(tǒng)由太陽能光伏電池陣列、蓄電池、控制器、逆變器、交流配電器、監(jiān)測系統(tǒng)、直流負載和交流負載經(jīng)電路連接組成。屋頂系統(tǒng)適用于單幢建筑，集中供電系統(tǒng)適用于整個小區(qū)。獨立照明系統(tǒng)適用于單盞照明燈。三個系統(tǒng)組合，優(yōu)化了小區(qū)太陽能資源的利用，針對小區(qū)不同對象進行分別處理，以保持小區(qū)安全、有效供電，達到節(jié)能、省錢的目的。
文檔編號H02N6/00GK101831995SQ20091004732
公開日2010年9月15日 申請日期2009年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月10日
發(fā)明者潘斯勇, 胡渭雄 申請人:胡渭雄;潘斯勇