CN108449009B - 光伏发电智能储能系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏发电智能储能系统，包括：光伏发电模块、储能模块、环境参数采集模块、智能家居控制模块、信息存储模块、控制模块、决策模块、发电预测模块、用户管理端；光伏发电模块与储能模块连接；储能模块与信息存储模块，控制模块，智能家居连接；环境参数采集模块与信息存储模块连接；发电预测模块与信息存储模块，决策模块连接；决策模块，与信息存储模块、发电预测模块和控制模块连接；用户管理端，与控制模块连接；控制模块，与决策模块、用户管理端、储能模块和智能家居控制模块连接；智能家居控制模块，与控制模块和智能家居连接。

Description

光伏发电智能储能系统

技术领域

本发明涉及光伏发电领域，特别涉及一种光伏发电智能储能系统。

背景技术

太阳能发电等可再生能源发电，为目前的电能生产过程中的环境污染问题提供了重要的解决办法。近年来，全世界太能光伏发电装机规模越来越大，成为可再生能源利用的重要技术手段。

现有的太阳能光伏发电系统，系统输出功率易受外部环境如天气的影响，日夜间断且稳定性差。因此，为了更好的利用太阳能，且使太阳能发电的输出电压保持平稳，往往通过增加蓄电池等储能设备来实现。但是，家用的蓄电池往往储能能力有限，超过蓄电池存储能力的电能会被浪费掉，造成能源的浪费。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种光伏发电智能储能系统，能够通过提前启动一些智能家居从而合理分配太阳能光伏发电系统所产生的电力，进一步减少能源的浪费。本发明提供的一种光伏发电智能储能系统，包括：光伏发电模块、储能模块、环境参数采集模块、智能家居控制模块、信息存储模块、控制模块、决策模块、发电预测模块和用户管理端；

所述光伏发电模块与储能模块连接，用于进行光能发电并将电能存储到储能模块中；

所述储能模块与信息存储模块连接，将储能模块的参数以及当前所存储的电量信息写入信息存储模块；所述储能模块还与控制模块连接，用于根据控制模块的控制指令控制电能输出；所述储能模块还用于与智能家居连接，用于对智能家居进行供电；其中，储能模块的参数包括储能模块的储能容量、储能效率、最大充电功率和最大放电功率；

所述环境参数采集模块与信息存储模块连接，用于采集光伏发电模块接收到的光强，并将光强数据存储到信息存储模块中；

所述发电预测模块与信息存储模块连接，用于获取光伏发电模块接收到的光强及光强的变化数据，并根据所述光强及光强的变化数据得到预设时间内的发电功率预测数据；所述发电预测模块还与决策模块连接，并将所述预设时间内的发电功率预测数据发送至决策模块，其中，光强的变化数据由光强的当前数据和历史数据作差值得到；

所述信息存储模块，用于存储储能模块的参数、储能模块当前所存储的电量信息、光强数据和智能家居的使用数据，所述智能家居的使用数据由预先设定或由智能家居的管理设备获取后写入；

所述决策模块与信息存储模块和控制模块连接，用于根据储能模块的参数、储能模块当前所存储的电量、预设时间内的发电功率预测数据和智能家居的使用数据，根据预设的节能规则生成对储能模块和智能家居的第一控制指令，并将所述第一控制指令发送至控制模块；

所述用户管理端与控制模块连接，用于将用户对对储能模块和智能家居的第二控制指令发送至控制模块；

所述控制模块与决策模块、用户管理端、储能模块和智能家居控制模块连接，用于根据所述第一控制指令、第二控制指令以及预设的指令选取规则，选取所述第一控制指令和第二控制指令中的一个作为第三控制指令，并根据所述第三控制指令对储能模块和智能家居控制模块进行控制；

所述智能家居控制模块与控制模块和智能家居连接，用于根据第三控制指令对智能家居进行控制；

通过采集到的光强数据、当前的储能模块的参数以及所存储的电量，得到预设时间内的发电功率预测数据，再根据智能家居的使用数据，以最低化电量的浪费为目标生成对储能模块和智能家居的第一控制指令，同时，控制单元接收来自用户管理端的第二控制指令，并通过预设的指令选取规则选取其中一个控制指令来对储能模块和智能家居进行控制。

优选的，

所述环境参数采集模块还包括太阳方位角传感器，所述太阳方位角传感器固定设置于光伏发电模块上，用于获取太阳的方位角；

所述光伏发电模块还包括转向子模块，用于调整光伏发电模块的方位角与倾斜角；

所述第一控制指令还用于控制转向子模块；

所述信息存储模块还用于存储太阳的方位角和转向子模块的参数，其中，储能模块的参数包括转向子模块的方位角与倾斜角限制；

所述发电预测模块还用于获取太阳的方位角和方位角的变化数据；所述发电预测模块根据所述光强及光强的变化数据得到预设时间内的发电功率预测数据包括：根据所述光强和光强的变化数据、太阳的方位角和方位角的变化数据得到预设时间内的发电功率预测数据，所述发电功率预测数据包括不调整光伏发电模块的方位角与倾斜角的预测数据和调整光伏发电模块的方位角与倾斜角的预测数据；

所述控制模块，还与所述转向子模块连接，用于当选取第一控制指令作为第三控制指令时，根据第三控制指令对所述转向子模块进行控制。

优选的，所述根据所述光强及光强的变化数据得到预设时间内的发电功率预测数据，具体为：

确定当前的光强，当当前光强大于预设第一阈值时，选取参考日，所述参考日为在预设时段内光强大于预设第一阈值且距今天最近的日期；

将参考日的不同时间点之间的光强变化量作为预设时间内的对应不同时间点之间的光强变化量；

根据当前的光强和预设时间内的不同时间点之间的光强变化量得到预设时间内不同时间点的光强；

根据所述预设时间内不同时间点的光强得到预设时间内的发电功率预测数据。

优选的，所述根据预设的节能规则生成对储能模块和智能家居的第一控制指令，具体为：

从智能家居的使用数据中获取给每个智能家居所设定的功率和预设的启动时间点；

根据储能模块的参数、储能模块当前所存储的电量信息、预设时间内的发电功率预测数据判断预设时间内储能模块所存储的电量是否会超过第一警戒值，当超过第一警戒值时，依浪费系数由低到高逐一选取所要开启的智能家居直到所选取的智能家居的总功耗不低于预设时间内的发电功率的平均值；

将用于指示储能模块向所开启的智能家居供电、以及开启所述所选取的智能家居的指令作为第一控制指令；

其中，浪费系数由第一公式得到，所述第一公式为：

式中，w为智能家居的浪费系数，P为智能家居达到目标工作状态时的功率，Q为智能家居保持目标工作状态时的功率，P≥Q，t为从当前时间到智能家居预设的启动时间点之间的时间长度，t₀为智能家居从启动达到目标工作状态时所需要的时长。

优选的，所述预设的指令选取规则，包括：

判断规则，用于判断所述第二控制指令是否能够被执行，当储能模块中的电能和由预设时间内的发电功率预测数据所确定的预设时间内所产生的电能不能完成第二控制指令中的智能家居的控制指令时，判定第二控制指令不能被执行；

选取规则，当不存在第二控制指令、或第二控制指令不能被执行时，选取第一控制指令作为第三控制指令，否则，选取第二控制指令作为第三控制指令。

本发明的一些有益效果可以包括：

本发明提供的一种光伏发电智能储能系统，能够利用智能家居可以随时启用的特点，以使电量的浪费最低为目标对储能模块和智能家居进行控制，减少了电力的浪费，提高了家用光伏发电的利用效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中一种光伏发电智能储能系统的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本发明实施例中一种光伏发电智能储能系统的示意图，如图1所示，包括：

光伏发电模块、储能模块、环境参数采集模块、智能家居控制模块、信息存储模块、控制模块、决策模块、发电预测模块和用户管理端；

所述光伏发电模块与储能模块连接，用于进行光能发电并将电能存储到储能模块中；

所述储能模块与信息存储模块连接，将储能模块的参数以及当前所存储的电量信息写入信息存储模块；所述储能模块还与控制模块连接，用于根据控制模块的控制指令控制电能输出；所述储能模块还用于与智能家居连接，用于对智能家居进行供电；其中，储能模块的参数包括储能模块的储能容量、储能效率、最大充电功率和最大放电功率；

所述环境参数采集模块与信息存储模块连接，用于采集光伏发电模块接收到的光强，并将光强数据存储到信息存储模块中；

所述发电预测模块与信息存储模块连接，用于获取光伏发电模块接收到的光强及光强的变化数据，并根据所述光强及光强的变化数据得到预设时间内的发电功率预测数据；所述发电预测模块还与决策模块连接，并将所述预设时间内的发电功率预测数据发送至决策模块，其中，光强的变化数据由光强的当前数据和历史数据作差值得到；

所述信息存储模块，用于存储储能模块的参数、储能模块当前所存储的电量信息、光强数据和智能家居的使用数据，所述智能家居的使用数据由预先设定或由智能家居的管理设备获取后写入；

所述决策模块与信息存储模块和控制模块连接，用于根据储能模块的参数、储能模块当前所存储的电量、预设时间内的发电功率预测数据和智能家居的使用数据，根据预设的节能规则生成对储能模块和智能家居的第一控制指令，并将所述第一控制指令发送至控制模块；

所述用户管理端与控制模块连接，用于将用户对对储能模块和智能家居的第二控制指令发送至控制模块；

所述控制模块与决策模块、用户管理端、储能模块和智能家居控制模块连接，用于根据所述第一控制指令、第二控制指令以及预设的指令选取规则，选取所述第一控制指令和第二控制指令中的一个作为第三控制指令，并根据所述第三控制指令对储能模块和智能家居控制模块进行控制；

所述智能家居控制模块与控制模块和智能家居连接，用于根据第三控制指令对智能家居进行控制；

通过采集到的光强数据、当前的储能模块的参数以及所存储的电量，得到预设时间内的发电功率预测数据，再根据智能家居的使用数据，以最低化电量的浪费为目标生成对储能模块和智能家居的第一控制指令，同时，控制单元接收来自用户管理端的第二控制指令，并通过预设的指令选取规则选取其中一个控制指令来对储能模块和智能家居进行控制。

本发明提供的一种光伏发电智能储能系统，能够利用智能家居可以随时启用的特点，以使电量的浪费最低为目标对储能模块和智能家居进行控制，减少了电力的浪费，提高了家用光伏发电的利用效率。

由于有些光伏发电模块可以根据太阳的方位角来调整其方位角和倾斜角，而且不同的角度会有不同的发电效率，为了在这种情况下也能进行合理的节能措施，在本发明的一个实施例中，

所述环境参数采集模块还包括太阳方位角传感器，所述太阳方位角传感器固定设置于光伏发电模块上，用于获取太阳的方位角；其中，太阳方位角传感器为用于确定太阳方位角的公知设备；

所述光伏发电模块还包括转向子模块，用于调整光伏发电模块的方位角与倾斜角；

所述第一控制指令还用于控制转向子模块；当储能模块中所存储的电量较多时(如达到95％)，可以不调整光伏发电模块的方位角与倾斜角，否则调整光伏发电模块的方位角与倾斜角使光伏发电模块以较大功率发电；

所述信息存储模块还用于存储太阳的方位角和转向子模块的参数，其中，储能模块的参数包括转向子模块的方位角与倾斜角限制；

所述发电预测模块还用于获取太阳的方位角和方位角的变化数据；所述发电预测模块根据所述光强及光强的变化数据得到预设时间内的发电功率预测数据包括：根据所述光强和光强的变化数据、太阳的方位角和方位角的变化数据得到预设时间内的发电功率预测数据，所述发电功率预测数据包括不调整光伏发电模块的方位角与倾斜角的预测数据和调整光伏发电模块的方位角与倾斜角的预测数据；预测数据为未来一段时间内的发电输出功率；

所述控制模块，还与所述转向子模块连接，用于当选取第一控制指令作为第三控制指令时，根据第三控制指令对所述转向子模块进行控制。

由于不同地方的光照条件不同，对单个家庭来说，难以直接利用天气预报等进行准确的发电功率预测，为了更准确的得到预设时间内的发电功率预测数据，需要用到历史数据，在本发明的一个实施例中，所述根据所述光强及光强的变化数据得到预设时间内的发电功率预测数据，具体为：

确定当前的光强，当当前光强大于预设第一阈值时，选取参考日，所述参考日为在预设时段内光强大于预设第一阈值且距今天最近的日期；其中预设时段一般为今天之前的2周(也可以为1周或3周等)，这一段时间内一般具备天气变化不大，且有晴天这一特点；

将参考日的不同时间点之间的光强变化量作为预设时间内的对应不同时间点之间的光强变化量；

根据当前的光强和预设时间内的不同时间点之间的光强变化量得到预设时间内不同时间点的光强；

根据所述预设时间内不同时间点的光强得到预设时间内的发电功率预测数据。

由于有些设备在启动后一段时间才能达到所要的效果，如空调、空气净化器等，而在达到其所要达到的工作状态(如室温达到设定的温度)后，保持这一状态所需的功率就较低，相对浪费的能量较少，而另一部分智能家居，如电视等，瞬间就可以达到所要的工作状态，且保持工作状态的功率并不变化，为了能利用这一点，从而更好的减少电力浪费，在本发明的一个实施例中，所述根据预设的节能规则生成对储能模块和智能家居的第一控制指令，具体为：

从智能家居的使用数据中获取给每个智能家居所设定的功率和预设的启动时间点(如预设晚上7点为空调的启动时间点)；

根据储能模块的参数、储能模块当前所存储的电量信息、预设时间内的发电功率预测数据判断预设时间内储能模块所存储的电量是否会超过第一警戒值，当超过第一警戒值时，依浪费系数由低到高逐一选取所要开启的智能家居直到所选取的智能家居的总功耗不低于预设时间内的发电功率的平均值；

将用于指示储能模块向所开启的智能家居供电、以及开启所述所选取的智能家居的指令作为第一控制指令；

其中，浪费系数由第一公式得到，所述第一公式为：

式中，w为智能家居的浪费系数，P为智能家居达到目标工作状态时的功率，Q为智能家居保持目标工作状态时的功率，P≥Q，t为从当前时间到智能家居预设的启动时间点之间的时间长度(如当前为下午5点，则到预设的空调的启动时间点晚上7点的时间长度为2小时)，t₀为智能家居从启动达到目标工作状态时所需要的时长(如空调达到目标工作状态—将卧室、客厅升温到预设温度需要半小时)。

由于用户对智能家居有最高使用权限，为了防止用户设定的智能家居的使用状态不合理，或者防止用户出现误操作，需要对用户所发送的控制指令进行判断，在本发明的一个实施例中，所述预设的指令选取规则，包括：

判断规则，用于判断所述第二控制指令是否能够被执行，当储能模块中的电能和由预设时间内的发电功率预测数据所确定的预设时间内所产生的电能不能完成第二控制指令中的智能家居的控制指令时，判定第二控制指令不能被执行；

选取规则，当不存在第二控制指令、或第二控制指令不能被执行时，选取第一控制指令作为第三控制指令，否则，选取第二控制指令作为第三控制指令。

本发明提供的一种光伏发电智能储能系统，能够利用智能家居可以随时启用的特点，以使电量的浪费最低为目标对储能模块和智能家居进行控制，减少了电力的浪费，提高了家用光伏发电的利用效率。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种光伏发电智能储能系统，其特征在于，包括：光伏发电模块、储能模块、环境参数采集模块、智能家居控制模块、信息存储模块、控制模块、决策模块、发电预测模块和用户管理端；

所述光伏发电模块与储能模块连接，用于进行光能发电并将电能存储到储能模块中；

所述储能模块与信息存储模块连接，将储能模块的参数以及当前所存储的电量信息写入信息存储模块；所述储能模块还与控制模块连接，用于根据控制模块的控制指令控制电能输出；所述储能模块还用于与智能家居连接，用于对智能家居进行供电；其中，储能模块的参数包括储能模块的储能容量、储能效率、最大充电功率和最大放电功率；

所述环境参数采集模块与信息存储模块连接，用于采集光伏发电模块接收到的光强，并将光强数据存储到信息存储模块中；

所述发电预测模块与信息存储模块连接，用于获取光伏发电模块接收到的光强及光强的变化数据，并根据所述光强及光强的变化数据得到预设时间内的发电功率预测数据；所述发电预测模块还与决策模块连接，并将所述预设时间内的发电功率预测数据发送至决策模块，其中，光强的变化数据由光强的当前数据和历史数据作差值得到；

所述信息存储模块，用于存储储能模块的参数、储能模块当前所存储的电量信息、光强数据和智能家居的使用数据，所述智能家居的使用数据由预先设定或由智能家居的管理设备获取后写入；

所述决策模块与信息存储模块和控制模块连接，用于根据储能模块的参数、储能模块当前所存储的电量、预设时间内的发电功率预测数据和智能家居的使用数据，根据预设的节能规则生成对储能模块和智能家居的第一控制指令，并将所述第一控制指令发送至控制模块；

所述用户管理端与控制模块连接，用于将用户对对储能模块和智能家居的第二控制指令发送至控制模块；

所述控制模块与决策模块、用户管理端、储能模块和智能家居控制模块连接，用于根据所述第一控制指令、第二控制指令以及预设的指令选取规则，选取所述第一控制指令和第二控制指令中的一个作为第三控制指令，并根据所述第三控制指令对储能模块和智能家居控制模块进行控制；

所述智能家居控制模块与控制模块和智能家居连接，用于根据第三控制指令对智能家居进行控制；

通过采集到的光强数据、当前的储能模块的参数以及所存储的电量，得到预设时间内的发电功率预测数据，再根据智能家居的使用数据，以最低化电量的浪费为目标生成对储能模块和智能家居的第一控制指令，同时，控制单元接收来自用户管理端的第二控制指令，并通过预设的指令选取规则选取其中一个控制指令来对储能模块和智能家居进行控制；

其中，所述根据预设的节能规则生成对储能模块和智能家居的第一控制指令，具体为：

从智能家居的使用数据中获取给每个智能家居所设定的功率和预设的启动时间点；

根据储能模块的参数、储能模块当前所存储的电量信息、预设时间内的发电功率预测数据判断预设时间内储能模块所存储的电量是否会超过第一警戒值，当超过第一警戒值时，依浪费系数由低到高逐一选取所要开启的智能家居直到所选取的智能家居的总功耗不低于预设时间内的发电功率的平均值；

将用于指示储能模块向所开启的智能家居供电、以及开启所述所选取的智能家居的指令作为第一控制指令；

其中，浪费系数由第一公式得到，所述第一公式为：

式中，w为智能家居的浪费系数，P为智能家居达到目标工作状态时的功率，Q为智能家居保持目标工作状态时的功率，P≥Q，t为从当前时间到智能家居预设的启动时间点之间的时间长度，t₀为智能家居从启动达到目标工作状态时所需要的时长。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述环境参数采集模块还包括太阳方位角传感器，所述太阳方位角传感器固定设置于光伏发电模块上，用于获取太阳的方位角；

所述光伏发电模块还包括转向子模块，用于调整光伏发电模块的方位角与倾斜角；

所述第一控制指令还用于控制转向子模块；

所述信息存储模块还用于存储太阳的方位角和转向子模块的参数，其中，储能模块的参数包括转向子模块的方位角与倾斜角限制；

所述发电预测模块还用于获取太阳的方位角和方位角的变化数据；所述发电预测模块根据所述光强及光强的变化数据得到预设时间内的发电功率预测数据包括：根据所述光强和光强的变化数据、太阳的方位角和方位角的变化数据得到预设时间内的发电功率预测数据，所述发电功率预测数据包括不调整光伏发电模块的方位角与倾斜角的预测数据和调整光伏发电模块的方位角与倾斜角的预测数据；

所述控制模块，还与所述转向子模块连接，用于当选取第一控制指令作为第三控制指令时，根据第三控制指令对所述转向子模块进行控制。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述根据所述光强及光强的变化数据得到预设时间内的发电功率预测数据，具体为：

确定当前的光强，当当前光强大于预设第一阈值时，选取参考日，所述参考日为在预设时段内光强大于预设第一阈值且距今天最近的日期；

将参考日的不同时间点之间的光强变化量作为预设时间内的对应不同时间点之间的光强变化量；

根据当前的光强和预设时间内的不同时间点之间的光强变化量得到预设时间内不同时间点的光强；

根据所述预设时间内不同时间点的光强得到预设时间内的发电功率预测数据。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预设的指令选取规则，包括：

判断规则，用于判断所述第二控制指令是否能够被执行，当储能模块中的电能和由预设时间内的发电功率预测数据所确定的预设时间内所产生的电能不能完成第二控制指令中的智能家居的控制指令时，判定第二控制指令不能被执行；

选取规则，当不存在第二控制指令、或第二控制指令不能被执行时，选取第一控制指令作为第三控制指令，否则，选取第二控制指令作为第三控制指令。