CN111900761A - 一种太阳能光伏电站运维管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种太阳能光伏电站运维管理系统，包括轨迹判断子系统、驱动跟踪子系统以及用电管理子系统；通过这样设置通过检测的逻辑去实现对用电情况的预测，从而结合用电成本、用电次数等信息确定最优的市电调取计划，通过太阳能蓄电池接入外部市电通过充电电路的方式实现市电蓄电，结合用户的用电习惯尽可能减少用电高峰的用电情况。

Description

一种太阳能光伏电站运维管理系统
技术领域
本发明涉及太阳能应用技术领域，更具体地说，涉及一种太阳能光伏电站运维管理系统。
背景技术
太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池(组)组成。如果要让太阳能发电系统输出电源为交流220V或110V，还需要配置逆变器。分布式发电系统，又称分散式发电或分布式供能，是指在用户现场或靠近用电现场配置较小的光伏发电供电系统，以满足特定用户的需求，支持现存配电网的经济运行，或者同时满足这两个方面的要求。分布式光伏发电系统的基本设备包括光伏电池组件、光伏方阵支架、直流汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜等设备，另外还有供电系统监控装置和环境监测装置。其运行模式是在有太阳辐射的条件下，光伏发电系统的太阳能电池组件阵列将太阳能转换输出的电能，经过直流汇流箱集中送入直流配电柜，由并网逆变器逆变成交流电供给建筑自身负载，多余或不足的电力通过联接电网来调节。太阳能跟踪系统是光热和光伏发电过程中，最优化太阳光使用，达到提高光电转换效率的机械及电控单元系统，包括：电机(直流、步进、伺服、行星减速电机、推杆电机等)、蜗轮蜗杆、传感器系统等等。
而目前的太阳能系统存在一个问题，由于整个电网存在用电高峰和用电谷电，而如果太阳能发电足够使用，则不需要电网电流，而如果太阳能发电不能够使用，目前的虽然有通过谷电补偿的策略，但是无法实现对太阳能发电量的预测，只是实时统计发电量，这样的补偿策略精确度不高，会造成电能的浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明目的是提供一种太阳能光伏电站运维管理系统。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种太阳能光伏电站运维管理系统，包括轨迹判断子系统、驱动跟踪子系统以及用电管理子系统；
轨迹判断子系统包括本地轨迹处理模块、本地轨迹数据库、实测轨迹分析模块、实测传感器组以及轨迹修正模块；所述本地轨迹处理模块连接于所述本地轨迹数据库，所述本地轨迹数据库存储有若干本地轨迹，每一本地轨迹以环境状况信息为索引，所述环境状况信息包括时令数据以及天气数据，所述时令数据反映日期，所述天气数据反映天气，所述本地轨迹处理模块配置有本地模型，所述本地轨迹处理模块获取外部的环境状况信息，并根据所述环境状况信息调取所述本地轨迹数据库中的本地轨迹作为基准轨迹，所述基准轨迹反映所述本地模型中太阳在各个时刻下的位置；所述实测轨迹分析模块连接实测传感器组，所述实测传感器组包括若干传感器单元，所述传感器单元用于判断阳光的照射方向，所述实测轨迹分析模块根据所述照射方向生成实测位置；所述轨迹修正模块根据实测位置修正所述本地轨迹以生成新的本地轨迹；
驱动跟踪子系统包括驱动分配模块以及驱动执行组，驱动执行组包括若干驱动单元，每一驱动单元分别带动对应的太阳能光伏板移动，所述驱动分配模块配置有第一间隔时间，所述驱动分配模块配置有预测分配策略，所述预测分配策略包括第一定位步骤、第一相对步骤以及驱动输出步骤；所述第一定位步骤包括获取第一间隔时间后的所述基准轨迹的坐标以生成第一预判位置，所述第一相对步骤包括从所述本地模型中根据所述第一预判位置生成若干第一相对位置，所述第一相对位置分别反映每一驱动单元与所述太阳能光伏板的位置关系，所述驱动输出步骤包括根据第一相对位置生成对应的第一驱动指令，并通过第一驱动指令分别控制对应的驱动单元动作；
所述用电管理子系统配置有发电预测模块、电量检测模块、用电计划模块、成本调取模块以及用电执行模块，所述用电执行模块响应于一用电执行数据库，所述发电预测模块用于根据所述本地轨迹生成发电量计划信息，所述电量检测模块用于检测太阳能光伏板蓄电池电量以生成蓄电池电量信息，所述用电计划模块用于生成用户的用电计划信息，所述成本调取模块用于生成用电成本信息，所述用电执行模块根据发电量计划信息、蓄电池电量信息、用电计划信息、用电成本信息生成基准分析信息，所述用电执行数据库存储有市电调取计划信息，所述市电调取计划信息以所述基准分析信息为索引，所述用电执行模块根据所述基准分析信息调取对应的市电调取计划并执行以通过外部市电为蓄电池提供电能。
进一步地：所述基准分析信息包括时段差分需求、需求成本，所述时段差分需求根据所述发电量计划信息、蓄电池电量信息以及用电计划信息生成，所述时段差分需求为每一用电时段下的发电量和蓄电池电量之和减去用电量生成，所述需求成本根据用电成本信息生成，所述需求成本根据每一用电时段下用电成本生成。
进一步地：所述用电执行模块获取若干符合所述基准分析信息的市电调取计划，并计算每一符合条件的市电调取计划的综合分值，所述用电执行模块选取综合分值最高的市电调取计划。
进一步地：所述用电执行模块通过第一评估算法计算综合分值：X＝a(A1+…+An)+b(B1+…+Bn)+c*(n-m)，其中X为综合分值，a为预设的用电成本权重，An为在第n个时段下的用电成本值，b为预设的蓄电池健康权重，Bn为在第n个时段下的蓄电池健康分值，c为预设的调取次数权重，n为时段的数量，m为对应外部市电调取的次数。
进一步地：所述用电执行模块配用电置有若干蓄电池健康电量范围，每一蓄电池健康电量范围对应的蓄电池健康分值不同，根据市电调取计划下的蓄电池健康范围确定每一时段下的蓄电池健康分值。
进一步地：所述实测传感器组包括若干无人机，所述传感器单元设置于所述无人机上，所述实测轨迹分析模块还包括生成引导指令，所述引导指令用于控制所述无人机动作以获取太阳位置。
进一步地：所述传感器单元设置于所述太阳能光伏板，所述实测轨迹分析模块还包括生成引导指令，所述引导指令用于控制所述驱动单元动作以获取太阳位置。
进一步地：所述轨迹修正模块完成对本地轨迹的修正后，将新的本地轨迹存储至对应的本地轨迹数据库中。
进一步地：所述实测轨迹分析模块包括根据本地轨迹中的太阳位置确定照射区域和照射方向，通过传感器单元获取到对应的实测照射方向信息，关联同一时刻下的照射方向信息以生成第一实测位置，并根据第一实测位置生成所述引导指令。
进一步地：根据第一实测位置生成最大覆驱动覆盖区域，并获取所述最大覆盖区域的边沿坐标，所述引导指令包括驱动所述无人机向边沿坐标运动。
本发明技术效果主要体现在以下方面：通过这样设置通过检测的逻辑去实现对用电情况的预测，从而结合用电成本、用电次数等信息确定最优的市电调取计划，通过太阳能蓄电池接入外部市电通过充电电路的方式实现市电蓄电，结合用户的用电习惯尽可能减少用电高峰的用电情况。
附图说明
图1：本发明系统架构原理图；
图2：本发明太阳能光伏板控制原理图。
附图标记：100、轨迹判断子系统；110、本地轨迹处理模块；120、本地轨迹数据库；130、实测轨迹分析模块；140、实测传感器组；150、轨迹修正模块；200、驱动跟踪子系统；210、驱动分配模块；220、驱动执行组；300、用电管理子系统；310、发电预测模块；320、电量检测模块；330、用电计划模块；340、成本调取模块；350、用电执行模块；1、太阳能光伏板；2、感应单元；3、驱动单元。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。
一种太阳能光伏电站运维管理系统，包括轨迹判断子系统100、驱动跟踪子系统200以及用电管理子系统300；
轨迹判断子系统100包括本地轨迹处理模块110、本地轨迹数据库120、实测轨迹分析模块130、实测传感器组140以及轨迹修正模块150；所述本地轨迹处理模块110连接于所述本地轨迹数据库120，所述本地轨迹数据库120存储有若干本地轨迹，每一本地轨迹以环境状况信息为索引，所述环境状况信息包括时令数据以及天气数据，所述时令数据反映日期，所述天气数据反映天气，所述本地轨迹处理模块110配置有本地模型，所述本地轨迹处理模块110获取外部的环境状况信息，并根据所述环境状况信息调取所述本地轨迹数据库120中的本地轨迹作为基准轨迹，所述基准轨迹反映所述本地模型中太阳在各个时刻下的位置；所述实测轨迹分析模块130连接实测传感器组140，所述实测传感器组140包括若干传感器单元，所述传感器单元用于判断阳光的照射方向，所述实测轨迹分析模块130根据所述照射方向生成实测位置；所述轨迹修正模块150根据实测位置修正所述本地轨迹以生成新的本地轨迹；首先对于本地轨迹判断子系统100进行说明，首先，现有的太阳轨迹跟踪都是独立分析驱动的，各个太阳能模块之间没有关联，数据也不能互通，所以目前实景跟踪即在有阳光照射的前提下判断方位并实际调整角度，所以就无法对实际情况进行判断，所以各个太阳能模块独立就无法实现整体调节，而本发明的其中一个技术核心在于首先通过本地轨迹处理模块110配置对应的数据库，本地轨迹是根据环境信息进行建模，结合以往数据，就可以获得对应该日期下的太阳运行相对于地区模型的轨迹，但是这个轨迹不是非常精确，还有可能受到天气等情况影响，所以导致无法精确定位太阳的运行轨迹，所以首先对太阳的基准轨迹进行调取，然后通过实测轨迹分析模块130对于实际太阳位置进行判断，而此时通过多个不同的位置的传感器实现的照射方向判断，可以最大程度的避免误差，保证实测太阳的位置是定位精确的，由于基于同一基础坐标模型，在坐标模型中每个传感器的相对位置关系已知，每一传感器的检测结果同样已知，就可以判断出实测太阳的位置，然后再根据实测太阳的位置修正太阳的基础轨迹，得到新的本地轨迹，这样就能保证结果的精确度。所述轨迹修正模块150完成对本地轨迹的修正后，将新的本地轨迹存储至对应的本地轨迹数据库120中。这样就能不断完善本地数据，提高数据的可靠性，具体可以是作为修正参照，这样可以保证存储的本地轨迹不断趋近于系统轨迹。所述的天气数据从外部数据库获得。所述天气数据包括阴雨、多云以及晴天。还包括光伏板信息数据库，所述光伏板信息数据库记载每一光伏板的光伏板参数信息，所述光伏板参数信息包括位置信息以及允许位置范围，所述光伏板信息库连接于所述驱动跟踪子系统200以及所述屏蔽管理子系统。所述光伏板参数信息还包括光伏板工作效率信息以及转化率信息。
驱动跟踪子系统200包括驱动分配模块210以及驱动执行组220，驱动执行组220包括若干驱动单元3，驱动单元3可以是驱动太阳能光伏板1的转动装置，也可以是驱动太阳能光伏板1的直线位移装置，不做局限，每一驱动单元3分别带动对应的太阳能光伏板1移动，所述驱动分配模块210配置有第一间隔时间，所述驱动分配模块210配置有预测分配策略，所述预测分配策略包括第一定位步骤、第一相对步骤以及驱动输出步骤；所述第一定位步骤包括获取第一间隔时间后的所述基准轨迹的坐标以生成第一预判位置，所述第一相对步骤包括从所述本地模型中根据所述第一预判位置生成若干第一相对位置，所述第一相对位置分别反映每一驱动单元3与所述太阳能光伏板1的位置关系，所述驱动输出步骤包括根据第一相对位置生成对应的第一驱动指令，并通过第一驱动指令分别控制对应的驱动单元3动作；跟踪子系统是基于同一本地轨迹去驱动不同的驱动执行单元带动对应的太阳能光伏板1移动，以起到跟光的效果，而不同之处在于，由于跟光是实时根据光照方向判断，本发明是根据实际预测位置判断方位后带动对应的驱动单元3动作，而具体的第一间隔时间可以设置为10-15分钟，而保证跟光效果，同时提高跟光效率。所述实测传感器组140包括若干无人机，所述传感器单元设置于所述无人机上，所述实测轨迹分析模块130还包括生成引导指令，所述引导指令用于控制所述无人机动作以获取太阳位置。所述传感器单元设置于所述太阳能光伏板1，所述实测轨迹分析模块130还包括生成引导指令，所述引导指令用于控制所述驱动单元3动作以获取太阳位置。传感器的设置有以上两种实施例，而通过无人机设置传感器更加符合目前统一定位的效果，如果统一定位可以大大减少传感器的数量，且无人机可以减少位置上的局限性，保证在基准轨迹的基础上起到更加可靠的效果。保证检测结果的精度更高。所述实测轨迹分析模块130包括根据本地轨迹中的太阳位置确定照射区域和照射方向，通过传感器单元获取到对应的实测照射方向信息，关联同一时刻下的照射方向信息以生成第一实测位置，并根据第一实测位置生成所述引导指令。根据第一实测位置生成最大覆驱动覆盖区域，并获取所述最大覆盖区域的边沿坐标，所述引导指令包括驱动所述无人机向边沿坐标运动。
所述用电管理子系统300配置有发电预测模块310、电量检测模块320、用电计划模块330、成本调取模块340以及用电执行模块350，所述用电执行模块350响应于一用电执行数据库，所述发电预测模块310用于根据所述本地轨迹生成发电量计划信息，所述电量检测模块320用于检测太阳能光伏板1蓄电池电量以生成蓄电池电量信息，所述用电计划模块330用于生成用户的用电计划信息，所述成本调取模块340用于生成用电成本信息，所述用电执行模块350根据发电量计划信息、蓄电池电量信息、用电计划信息、用电成本信息生成基准分析信息，所述用电执行数据库存储有市电调取计划信息，所述市电调取计划信息以所述基准分析信息为索引，所述用电执行模块350根据所述基准分析信息调取对应的市电调取计划并执行以通过外部市电为蓄电池提供电能。首先用电管理子系统300对发电效率进行预测，然后得到对应的发电量计划信息，然后根据这个发电量计划就可以预判需要在什么时段调取市电，可以实现调取结果的最优，而电量检测模块320目的是为了检测蓄电池的电量，起到一个检测的效果，保证检测结果的可靠性，蓄电池电量信息是为了提高蓄电池电量，然后根据用户本身的用电计划生成对应的用电计划，以及考虑到不同时段或其他情况下的成本要求生成成本信息，然后这些信息作为调取市电的依据，依据这些信息去调取市电；所述基准分析信息包括时段差分需求、需求成本，所述时段差分需求根据所述发电量计划信息、蓄电池电量信息以及用电计划信息生成，所述时段差分需求为每一用电时段下的发电量和蓄电池电量之和减去用电量生成，所述需求成本根据用电成本信息生成，所述需求成本根据每一用电时段下用电成本生成。因为用电信息不是一个静态的时间规划，而是实时需要去计划和统计的，用户的实际用电情况也不可能完全按照算法标准去预测，但是利用太阳能板的蓄电池的裕量进行供电，对于市电所而言可以减少发电系统的负荷，对于用户而言可以节约费用，但是如果要对应，一个关键基础在于，预判当日的发电量信息，而通过上述的技术基础可知，通过这样的方案可以预判发电量信息，而根据这个信息预先去调取电能，因为是利用太阳能光伏板1的蓄电池去调取市电，所以蓄电池电量就尤为重要，而不仅是当下的蓄电池电量，更重要的是在预判中每个时段下蓄电池的电量，而之后，只用去判断用户的用电需求量以及供电计划成本，就能得到最优的供电方案，而实际上如果要计算最优的供电方案，还存在一个问题，由于每个用户用电情况不同、太阳能发电情况不同，蓄电池参数等均不一致，所以通过统一的算法计算用电策略不实际，而通过人为经验判断又容易出现误差、占用人力成本，无法达到最佳的效果，所以通过建立一个用电执行数据库，然后所述用电执行模块350获取若干符合所述基准分析信息的市电调取计划，并计算每一符合条件的市电调取计划的综合分值，所述用电执行模块350选取综合分值最高的市电调取计划。这样一来就能够起到调用市电的效果，保证市电调取无需依赖人工干预，提高可靠性，所述用电执行模块350通过第一评估算法计算综合分值：X＝a(A1+…+An)+b(B1+…+Bn)+c*(n-m)，其中X为综合分值，a为预设的用电成本权重，An为在第n个时段下的用电成本值，b为预设的蓄电池健康权重，Bn为在第n个时段下的蓄电池健康分值，c为预设的调取次数权重，n为时段的数量，m为对应外部市电调取的次数。所述用电执行模块350配用电置有若干蓄电池健康电量范围，每一蓄电池健康电量范围对应的蓄电池健康分值不同，根据市电调取计划下的蓄电池健康范围确定每一时段下的蓄电池健康分值。由于符合条件的市电调取计划有很多，那么则需要评估每一市电调取计划的综合分值，而A代表用电成本，涉及到外部市电调取的成本，B代表蓄电池健康风险，因为在这个系统下，如果不考虑蓄电池每个时段下的使用情况，则会对蓄电池使用寿命是一个巨大的影响，所以的蓄电池使用寿命非常重要，直接关系到实际的使用情况。而根据设置蓄电池健康范围，根据情况计算对应的分支，而调取次数原则上应该尽可能减少，可以保证不频繁充电，提高系统的运行寿命。
当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种太阳能光伏电站运维管理系统，其特征在于：包括轨迹判断子系统、驱动跟踪子系统以及用电管理子系统。
轨迹判断子系统包括本地轨迹处理模块、本地轨迹数据库、实测轨迹分析模块、实测传感器组以及轨迹修正模块；所述本地轨迹处理模块连接于所述本地轨迹数据库，所述本地轨迹数据库存储有若干本地轨迹，每一本地轨迹以环境状况信息为索引，所述环境状况信息包括时令数据以及天气数据，所述时令数据反映日期，所述天气数据反映天气，所述本地轨迹处理模块配置有本地模型，所述本地轨迹处理模块获取外部的环境状况信息，并根据所述环境状况信息调取所述本地轨迹数据库中的本地轨迹作为基准轨迹，所述基准轨迹反映所述本地模型中太阳在各个时刻下的位置；所述实测轨迹分析模块连接实测传感器组，所述实测传感器组包括若干传感器单元，所述传感器单元用于判断阳光的照射方向，所述实测轨迹分析模块根据所述照射方向生成实测位置；所述轨迹修正模块根据实测位置修正所述本地轨迹以生成新的本地轨迹；
驱动跟踪子系统包括驱动分配模块以及驱动执行组，驱动执行组包括若干驱动单元，每一驱动单元分别带动对应的太阳能光伏板移动，所述驱动分配模块配置有第一间隔时间，所述驱动分配模块配置有预测分配策略，所述预测分配策略包括第一定位步骤、第一相对步骤以及驱动输出步骤；所述第一定位步骤包括获取第一间隔时间后的所述基准轨迹的坐标以生成第一预判位置，所述第一相对步骤包括从所述本地模型中根据所述第一预判位置生成若干第一相对位置，所述第一相对位置分别反映每一驱动单元与所述太阳能光伏板的位置关系，所述驱动输出步骤包括根据第一相对位置生成对应的第一驱动指令，并通过第一驱动指令分别控制对应的驱动单元动作；
所述用电管理子系统配置有发电预测模块、电量检测模块、用电计划模块、成本调取模块以及用电执行模块，所述用电执行模块响应于一用电执行数据库，所述发电预测模块用于根据所述本地轨迹生成发电量计划信息，所述电量检测模块用于检测太阳能光伏板蓄电池电量以生成蓄电池电量信息，所述用电计划模块用于生成用户的用电计划信息，所述成本调取模块用于生成用电成本信息，所述用电执行模块根据发电量计划信息、蓄电池电量信息、用电计划信息、用电成本信息生成基准分析信息，所述用电执行数据库存储有市电调取计划信息，所述市电调取计划信息以所述基准分析信息为索引，所述用电执行模块根据所述基准分析信息调取对应的市电调取计划并执行以通过外部市电为蓄电池提供电能；所述基准分析信息包括时段差分需求、需求成本，所述时段差分需求根据所述发电量计划信息、蓄电池电量信息以及用电计划信息生成，所述时段差分需求为每一用电时段下的发电量和蓄电池电量之和减去用电量生成，所述需求成本根据用电成本信息生成，所述需求成本根据每一用电时段下用电成本生成；所述用电执行模块获取若干符合所述基准分析信息的市电调取计划，并计算每一符合条件的市电调取计划的综合分值，所述用电执行模块选取综合分值最高的市电调取计划；
所述用电执行模块通过第一评估算法计算综合分值：X＝a(A1+…+An)+b(B1+…+Bn)+c*(n-m)，其中X为综合分值，a为预设的用电成本权重，An为在第n个时段下的用电成本值，b为预设的蓄电池健康权重，Bn为在第n个时段下的蓄电池健康分值，c为预设的调取次数权重，n为时段的数量，m为对应外部市电调取的次数。
2.如权利要求1所述的一种太阳能光伏电站运维管理系统，其特征在于：所述用电执行模块配用电置有若干蓄电池健康电量范围，每一蓄电池健康电量范围对应的蓄电池健康分值不同，根据市电调取计划下的蓄电池健康范围确定每一时段下的蓄电池健康分值。
3.如权利要求1所述的一种太阳能光伏电站运维管理系统，其特征在于：所述实测传感器组包括若干无人机，所述传感器单元设置于所述无人机上，所述实测轨迹分析模块还包括生成引导指令，所述引导指令用于控制所述无人机动作以获取太阳位置。
4.如权利要求1所述的一种太阳能光伏电站运维管理系统，其特征在于：所述传感器单元设置于所述太阳能光伏板，所述实测轨迹分析模块还包括生成引导指令，所述引导指令用于控制所述驱动单元动作以获取太阳位置。
5.如权利要求1所述的一种太阳能光伏电站运维管理系统，其特征在于：所述轨迹修正模块完成对本地轨迹的修正后，将新的本地轨迹存储至对应的本地轨迹数据库中。
6.如权利要求5所述的一种太阳能光伏电站运维管理系统，其特征在于：所述实测轨迹分析模块包括根据本地轨迹中的太阳位置确定照射区域和照射方向，通过传感器单元获取到对应的实测照射方向信息，关联同一时刻下的照射方向信息以生成第一实测位置，并根据第一实测位置生成所述引导指令。
7.如权利要求6所述的一种太阳能光伏电站运维管理系统，其特征在于：根据第一实测位置生成最大覆驱动覆盖区域，并获取所述最大覆盖区域的边沿坐标，所述引导指令包括驱动所述无人机向边沿坐标运动。
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