温室用风光互补发电系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种温室用风光互补发电系统及控制方法，该系统包括PLC控制器、分别与PLC控制器相连的发电设备、蓄电池、传感设备以及温室用电设备；所述发电设备包括风力发电机和光伏发电组件，分别通过风力控制器和光伏控制器控制输出；所述发电设备和蓄电池并联，通过逆变器为温室用电设备供电；所述传感设备包括光照度传感器和风速传感器；所述温室用电设备包括光照设备、湿帘水泵电动机、风机和遮阳网电动机。该系统还包括配置有组态软件的上位机，方便对大规模温室的发电智能调控，并提供了一种系统控制方法。本发明专利技术将负载与发电系统连为一体，系统可以根据负载的用电需求随时进行发电量的调整，符合智能化、现代化的要求。

Wind-solar Complementary Power Generation System and Control Method for Greenhouse

【技术实现步骤摘要】
温室用风光互补发电系统及控制方法
本专利技术涉及一种风光互补发电系统，尤其涉及一种温室用风光互补发电系统及控制方法。
技术介绍
新能源的利用问题已成为当今人类发展的主要方向之一，风光互补发电作为一种新能源发电方式，已经得到了越来越广泛的应用，例如风光互补路灯、风光互补通信基站、风光互补气象站等。我国部分地区的温室大棚已经应用了太阳能发电，但是也存在着一些问题，例如长三角地区会出现连续天阴雨天气致使太阳能发电不足，易造成电池过放，损坏电池并且供电不足，需要电网供电。冬季和春季这样的情况尤为明显。但是天气不良情况下往往是伴随大风，针对这种情况，可以用风光互补发电系统代替传统的太阳能发电系统，使温室大棚可以脱离电网供电成为自给自足的独立式发用电系统，这在供电不方便的农田中尤为适用。
技术实现思路
专利技术目的：针对以上问题，本专利技术提出一种温室用风光互补发电系统及控制方法，能够实现风光互补为温室负载供电，并且能够根据用电量情况自动投入或切除发电设备，实现智能调控。技术方案：本专利技术所采用的技术方案是一种温室用风光互补发电系统，该系统包括PLC控制器、分别与PLC控制器相连的发电设备、蓄电池、传感设备以及温室用电设备；所述发电设备包括风力发电机和光伏发电组件，分别通过风力控制器和光伏控制器控制输出；所述发电设备和蓄电池并联，通过逆变器为温室用电设备供电；所述传感设备包括光照度传感器和风速传感器；所述温室用电设备包括光照设备、湿帘水泵电动机、风机和遮阳网电动机。进一步的，所述光照度传感器和风速传感器通过模拟量输入模块与所述PLC控制器相连。进一步的，所述湿帘水泵电动机与用于喷水以增加温室内湿度的水泵相连。所述光照设备设于温室内的棚顶，所述遮阳网电动机与设置于温室顶棚外部的遮阳网相连。在另一种方案中，该系统还包括配置有组态软件的上位机，所述上位机与PLC控制器相连，通过组态软件读写PLC控制器。本专利技术还提供了一种温室用风光互补发电控制方法，包括以下步骤：(1)首先判断有无用电设备的用电需求，如果有，系统根据光照度传感器和风速传感器判断当时天气情况，优先判断光照情况，在满足光照条件下使用光伏发电，日照条件不满足用电需求的情况下使用风力发电。(2)在步骤(1)的基础上判断发电量是否满足用电量，如果满足，直接选择用光伏组件或者风力发电机对设备供电，或者两者共同供电。如果不满足，则采用风、光、蓄电池联合对设备供电。(3)在步骤(1)的基础上，如果当天风速很小且无日照，则判断蓄电池电量是否满足用电，若满足，由蓄电池供电；若不满足，则系统报警；(4)如果温室在没有用电设备的情况下，系统根据蓄电池的电量选择是否利用风光发电对蓄电池进行充电。有益效果：相对于现有的风光互补技术，本专利技术将负载与发电系统连为一体，系统可以根据负载的用电需求随时进行发电量的调整，符合智能化的要求。本专利技术可移动性强，不需要另外敷设电线，很好的满足了铺设方便性。本专利技术针对农业的现代化、智能化要求，使温室发电更加灵活，更加清洁。附图说明图1是本专利技术的结构图；图2是本专利技术所述发电系统的系统框图；图3是本专利技术所述发电系统的系统接线图；图4是本专利技术所述控制方法的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明。本专利技术所述的温室用风光互补发电系统，整体结构如图1所示，温室外设有风力发电机1和光伏发电组件2，温室中设有一系列调节温室内部温湿度的用电设备，包括光照设备3、湿帘水泵6、风机5和遮阳网4。湿帘水泵6的电动机与水泵相连，湿帘水泵电动机将水泵至高处喷淋到湿帘上，用来降温，还可提高温室中的湿度。光照设备3设于温室内的棚顶，在一定的湿度条件下增加光照可以提高温湿度。遮阳网电动机与设置于温室顶棚外部的遮阳网4相连，当温度过高时，拉上遮阳网可以有效降低顶棚的温度；另外安装在温室壁上的风机5也可以增强温室内空气流通，降低温湿度。发电系统的系统框图如图2所示。本专利技术采用PLC控制器和组态软件控制实现风光互补发电，系统主要由PLC控制器、风力发电机、光伏发电组件、风力控制器、光伏控制器、蓄电池、逆变器和温室用电设备组成。风力发电机将风能转换为电能，经由风力控制器进行整流和直流变换，得到标准直流电压给蓄电池充电，或经过逆变器给温室用电设备供电。光伏发电组件将太阳能转换为电能，经由光伏控制器进行直流变换，同样也得到标准直流电压给蓄电池充电，或经过逆变器给温室用电设备供电。由于温室用电设备主要有光照设备、进行温室温湿度调节的湿帘水泵电动机、风机电动机和遮阳网电动机，均为交流负载，所以温室用电设备全部和逆变器输出端相连。且温室所有用电设备的平均功率约在2kW，负荷较低，使用风光互补发电十分适合。该系统还包括与PLC控制器相连的传感设备，包括光照度传感器以及风速传感器，采集光照和风速参量通过模拟量输入模块发送至PLC控制器。本专利技术具体的系统接线图如图3所示。本系统用西门子S7-200系列PLC，I/O分配表如下表所示：I/O分配表输入设备地址输出设备地址湿帘水泵电动机按钮SB1IO.0光伏发电KA1Q0.0风机按钮SB2IO.1风电发电KA2Q0.1遮阳网电动机按钮SB3IO.2蓄电池KA3Q0.2光照设备按钮SB4IO.3湿帘水泵电动机KA4Q0.3遮阳网打开限位SQ1IO.4风机KA5Q0.4遮阳网关闭限位SQ2IO.5遮阳网电动机KA6Q0.5光照度传感器AIW0光照设备KA7Q0.6风速传感器AIW2过充报警灯HL1Q0.7过放报警灯HL2Q1.0故障指示灯HL3Q1.1与I/O分配表相对应的PLC控制线路接线图如图3所示。为了对该发电系统进行实时的监控，实现智能调控，还可以选择设置一台与PLC控制器相连的上位机，上位机配置有力控组态软件，力控组态软件可读写PLC控制器，获取温室中用电设备的用电情况，并根据用电情况对风力发电机、光伏发电组件以及蓄电池进行发电控制。组态软件能够将该发电系统的情况实时反应在上位机显示器上，使监控者方便的获知系统状态。对于温室数量庞大的大规模温室发电应用情景，带有上位机和力控组态软件的实施方案更加适合。控制系统的设计需要考虑以下问题：在晴天有风状态下，采取光伏和风力联合发电；在晴天无风状态下，采取光伏发电；在阴雨天有风状态下，采取风力发电；在阴雨天并且无风状态下，采用蓄电池供电；当蓄电池的电量达到上限时，切断对蓄电池的充电回路并进行过充报警；当蓄电池的电量接近下限时，切断蓄电池的放电回路并进行过放报警。基于以上考虑，设计了一种控制流程如图3所示。本这种风光互补发电系统的控制方法包括以下步骤：(1)首先判断有无用电设备的用电需求，如果有，系统根据光照度传感器和风速传感器判断当时天气情况，优先判断光照情况，在满足光照条件下使用光伏发电，日照条件不满足用电需求的情况下使用风力发电。(2)在步骤(1)的基础上判断发电量是否满足用电量，如果满足，直接选择用光伏组件或者风力发电机对设备供电；或者是由两者共同供电。如果不满足，则采用风、光、蓄电池联合对设备供电。(3)在步骤(1)的基础上，如果当天风速很小，无日照，那判断蓄电池电量是否满足用电，若满足，由蓄电池供电；若不满足，则系统报警，紧急投入柴油机等其他发电机。(4)如果温室在没有用电设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温室用风光互补发电系统，其特征在于：该系统包括PLC控制器、分别与PLC控制器相连的发电设备、蓄电池、传感设备以及温室用电设备；所述发电设备包括风力发电机和光伏发电组件，分别通过风力控制器和光伏控制器控制输出；所述发电设备和蓄电池并联，通过逆变器为温室用电设备供电；所述传感设备包括光照度传感器和风速传感器；所述温室用电设备包括光照设备、湿帘水泵电动机、风机和遮阳网电动机。

【技术特征摘要】
1.一种温室用风光互补发电系统，其特征在于：该系统包括PLC控制器、分别与PLC控制器相连的发电设备、蓄电池、传感设备以及温室用电设备；所述发电设备包括风力发电机和光伏发电组件，分别通过风力控制器和光伏控制器控制输出；所述发电设备和蓄电池并联，通过逆变器为温室用电设备供电；所述传感设备包括光照度传感器和风速传感器；所述温室用电设备包括光照设备、湿帘水泵电动机、风机和遮阳网电动机。2.根据权利要求1所述的温室用风光互补发电系统，其特征在于：该系统还包括配置有组态软件的上位机，所述上位机与PLC控制器相连，通过组态软件读写PLC控制器。3.根据权利要求1所述的温室用风光互补发电系统，其特征在于：所述光照度传感器和风速传感器通过模拟量输入模块与所述PLC控制器相连。4.根据权利要求1所述的温室用风光互补发电系统，其特征在于：所述湿帘水泵电动机与用于喷水以增加温室内湿度的水...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴丹，高菊玲，金文忻，张智杰，
申请(专利权)人：江苏农林职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32