CN114362238A - 光伏控制装置、光伏控制系统及方法 - Google Patents

光伏控制装置、光伏控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了光伏控制装置、光伏控制系统及方法，属于小型光伏电站技术领域，包括储能模块、用电调度模块和服务器；所述储能模块用于规划储存太阳能装置转化的电能，获取用电片区，并进行用电片区的编号，采集用电片区内用户的总计日平均用电量，标记为片区用电量，设置备用储能单元、调度储能单元和日常储能单元，所述备用储能单元内设有备用警戒线，当备用储能单元内储存的电能低于备用警戒线时，生成用电报警信号，将用电报警信号和对应的用电片区编号发送给用电调度模块；用电调度模块对调度储能单元中的电能进行调度，通过括储能模块和用电调度模块的相互配合，实现区域内的电能调度，避免影响用户的日常生活。

Description

光伏控制装置、光伏控制系统及方法
技术领域
本发明属于小型光伏电站技术领域，具体是光伏控制装置、光伏控制系统及方法。
背景技术
随着用电需求的快速增长，部分地区出现用电困难的现象，为了解决用电困难的问题，某些地区采用统一建立小型光伏电站来解决用电问题，充分利用太阳能的可再生特性，太阳能发电具有清洁、环保、可再生的优点，但是，对于光伏系统却缺乏可靠的管理，当光伏系统出现问题时，整个光伏系统的运行会处于瘫痪状态，无法为用户提供电能，进而影响用户的正常生活，给用户的生活带来很大的不便，降低了用户体验。
发明内容
为了解决上述方案存在的问题，本发明提供了光伏控制装置、光伏控制系统及方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
光伏控制系统，包括储能模块、用电调度模块和服务器；
所述储能模块用于规划储存太阳能装置转化的电能，获取用电片区，并进行用电片区的编号，采集用电片区内用户的总计日平均用电量，标记为片区用电量，设置备用储能单元、调度储能单元和日常储能单元，所述备用储能单元内设有备用警戒线，当备用储能单元内储存的电能低于备用警戒线时，生成用电报警信号，将用电报警信号和对应的用电片区编号发送给用电调度模块；
用电调度模块对调度储能单元中的电能进行调度，制作调度图，获取调度区的用电缺口量；根据调度区位置设置最大调度圈，将最大调度圈内的非调度区的用电片区标记为待选区，获取待选区的优先级和对应的调度储能单元内的储存电能量，按照待选区的优先级进行排列，根据调度区的用电缺口量和待选区的调度储能单元内的储存电能量设置对应的用电片区，并标记为供给区，将供给区内调度储能单元内的储存电能量输送到调度区内的备用储能单元内。
进一步地，获取用电片区的方法包括：
步骤S1：获取住户分布图，采集每个住户的日平均用电量，并标记在住户分布图中的对应位置上，将采集的住户的日平均用电量转为向量，并标记为xi，其中i＝1、2、……、n，n为正整数；建立样本集合D＝{x1,x2,...,xi,...,xn}；
步骤S2：将样本集合D中的所有的样本点都当作一个独立的类簇，计算两两类簇之间的距离
Figure BDA0003384650260000021
步骤S3：寻找距离最近的两个聚类簇Cp和Cq，
Figure BDA0003384650260000022
获取小型光伏电站的规划储能值PH，判断聚类簇Cp和Cq是否小于规划储能值PH，当聚类簇Cp和Cq是小于规划储能值PH时，合并聚类簇Cp和Cq为新的聚类簇Cg；反之，则终止聚类；
步骤S4：重复步骤S2至步骤S3，直到所有聚类都合并成一类，将聚类结束后的聚类标记为用电片区。
进一步地，日常储能单元、备用储能单元和调度储能单元分别为第一储能优先级、第二储能优先级和第三储能优先级，太阳能装置转化的电能将会按照储能优先级依次储存在日常储能单元、备用储能单元和调度储能单元中。
进一步地，日常储能单元和备用储能单元拥有储能上限。
进一步地，制作调度图的方法包括：
根据用电片区制作用电片区图，实时采集各个用电片区内调度储能单元内的储存电能量，并标记在用电片区图内，获取各个用电片区之间的电能传输距离，并将获取的电能传输距离标记在用电片区图中的对应位置上；当接收到用电报警信号和用电片区编号时，将用电片区图中对应的用电片区标记为调度区，并将当前的用电片区图标记为调度图。
进一步地，获取待选区优先级的方法包括：
将待选区标记为t，其中t＝1、2、……、m，m为正整数；获取每个待选区与调度区之间的电能传输距离Pt，获取待选区内调度储能单元的储存电能量Lt，获取待选区内备用储能单元内储存的电能量的储存占比Kt，将Pt、Lt、Kt进行去除量纲取其数值计算；根据公式
Figure BDA0003384650260000031
获取到对应待选区的优先级Qt；其中，b1、b2、b3均为比例系数，取值范围为0<b1≤1，0≤b2≤1，1<b3≤2。
光伏控制装置，包括储能模块、用电调度模块、服务器和太阳能装置，所述储能模块和用电调度模块均与服务器通信连接；所述太阳能装置用于将太阳能转化为电能。
光伏控制方法，包括：
步骤一：设置用电片区，将太阳能装置转化的电能分别储存在日常储能单元、备用储能单元和调度储能单元；将日常储能单元设置为第一储能优先级，将备用储能单元设置为第二储能优先级，将调度储能单元设置为第三储能优先级，日常储能单元和备用储能单元拥有储能上限；
步骤二：在备用储能单元内设置备用警戒线和调度线，备用警戒线低于调度线；根据调度线进行用电片区内的电能调度；
步骤三：当备用储能单元内储存的电能低于备用警戒线时，将对应的用电片区标记为调度区，将其他用电片区内的调度储能单元内的储存电能量输送到调度区内的备用储能单元内。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过括储能模块和用电调度模块的相互配合，实现区域内的电能调度，当光伏系统出现问题时，能够通过备用储能单元为用户进行供电，避免影响用户的日常生活，为光伏系统的检修提供充足的时间；而且当备用储能单元内储存的电能仍然不能满足用电需求时，通过用电调度模块可以将其他用电片区内调度储能单元内储存的电能进行调度使用，保障用户们的用电需求，解决当光伏系统出现问题时，无法为用户提供电能的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明原理框图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：如图1所示，光伏控制系统，包括储能模块、用电调度模块和服务器；
所述储能模块用于规划储存太阳能装置转化的电能，随着用电需求的快速增长，部分地区出现用电困难的现象，为了解决用电困难的问题，某些地区采用统一建立小型光伏电站的来解决用电问题，而为了保障使用者们的用电需求，需要合理的储能方法，避免因为特殊情况导致储存的电能不能满足使用者的用电需求的问题；
具体方法包括：
获取用电片区，用电片区即使用同一小型光伏电站的用户区域，并进行用电片区的编号，采集用电片区内用户的总计日平均用电量，标记为片区用电量，设置备用储能单元、调度储能单元和日常储能单元，日常储能单元用于储存用电片区内用户的日常用电，备用储能单元用于储存备份用电，用于保障当太阳能装置出现问题或日常储能单元内的电能不够使用时，仍然可以通过备用储能单元储存的电能为用电片区内的用户进行供电，保障用电片区内用户的用电需求；将日常储能单元设置为第一储能优先级，将备用储能单元设置为第二储能优先级，将调度储能单元设置为第三储能优先级，将太阳能装置转化的电能按照储能优先级依次储存在日常储能单元、备用储能单元和调度储能单元中，太阳能装置为现有的装置；即前一级的储存单元储存完毕量达到要求后，才会储存下一级；日常储能单元和备用储能单元拥有储能上限；日常储能单元的储能上限由专家组根据片区用电量进行设置，备用储能单元的储能上限由专家组根据片区用电量、备用天数和一般维修时间进行设置。
备用储能单元内设有备用警戒线和调度线，备用警戒线和调度线均由专家组进行讨论设置，备用警戒线低于调度线；当备用储能单元内储存的电能低于调度线时，将会从调度储能单元中进行电能调度，当备用储能单元内储存的电能低于备用警戒线时，生成用电报警信号，并将用电报警信号和对应的用电片区编号发送给用电调度模块。
获取用电片区的方法包括：
步骤S1：获取住户分布图，可以通过现有的地图中进行获取，还可以采取人工绘制的方法；采集每个住户的日平均用电量，并标记在住户分布图中的对应位置上，将采集的住户的日平均用电量转为向量，并标记为xi，其中i＝1、2、……、n，n为正整数；建立样本集合D＝{x1,x2,...,xi,...,xn}；
步骤S2：将样本集合D中的所有的样本点都当作一个独立的类簇，计算两两类簇之间的距离
Figure BDA0003384650260000061
步骤S3：寻找距离最近的两个聚类簇Cp和Cq，
Figure BDA0003384650260000062
获取小型光伏电站的规划储能值PH，规划储能值PH是由专家组根据小型光伏电站的最大储能值和使用需求进行设置的，因为需要保证产生的电能一定能够满足用电片区内用户的用电需求，因此不能直接使用最大储能值，需要进一步的折减；判断聚类簇Cp和Cq是否小于规划储能值PH，当聚类簇Cp和Cq是小于规划储能值PH时，合并聚类簇Cp和Cq为新的聚类簇Cg；反之，则终止聚类；
步骤S4：重复步骤S2至步骤S3，直到所有聚类都合并成一类，将聚类结束后的聚类标记为用电片区。
所述用电调度模块用于对调度储能单元中的电能进行调度，具体方法包括：
根据用电片区制作用电片区图，即将区域内的用电片区统一制作到一张图中，实时采集各个用电片区内调度储能单元内的储存电能量，并标记在用电片区图内，获取各个用电片区之间的电能传输距离，并将获取的电能传输距离标记在用电片区图中的对应位置上；当接收到用电报警信号和用电片区编号时，将用电片区图中对应的用电片区标记为调度区，并将当前的用电片区图标记为调度图；获取调度区的用电缺口量；
根据调度区位置设置最大调度圈，最大调度圈是由专家组进行讨论设置的，保证在最大调度圈内可调度的电能能够满足调度区的用电缺口量，降低计算数据量；将最大调度圈内的非调度区的用电片区标记为待选区，获取待选区的优先级和对应的调度储能单元内的储存电能量，按照待选区的优先级进行排列，根据调度区的用电缺口量和待选区的调度储能单元内的储存电能量设置对应的用电片区，并标记为供给区，具体设置供给区的方法就是根据优先级排列进行求和，当调度储能单元内的储存电能量之和大于用电缺口量时，对应的用电片区即为供给区；将供给区内调度储能单元内的储存电能量输送到调度区内的备用储能单元内。
获取待选区优先级的方法包括：
将待选区标记为t，其中t＝1、2、……、m，m为正整数；获取每个待选区与调度区之间的电能传输距离，待选区和调取区之间进行电能调度是通过线路进行调度的，不能使用待选区和调度区之间的直线距离作为评判因素，将获取的待选区与调度区之间的电能传输距离标记为Pt，获取待选区内调度储能单元的储存电能量，将待选区内调度储能单元的储存电能量标记为Lt，获取待选区内备用储能单元内储存的电能量的储存占比，即为储能单元内剩余的电能量占储存总量的份额；将待选区内备用储能单元内储存的电能量的储存占比标记为Kt，将待选区内备用储能单元内储存的电能量的储存占比、待选区与调度区之间的电能传输距离和待选区内调度储能单元的储存电能量进行去除量纲取其数值计算；
根据公式
Figure BDA0003384650260000071
获取到对应待选区的优先级Qt；其中，b1、b2、b3均为比例系数，取值范围为0<b1≤1，0≤b2≤1，1<b3≤2。
实施例二：提供了光伏控制装置，应用于上述中任一项的光伏控制系统，具体的，包括储能模块、用电调度模块、服务器和太阳能装置，所述太阳能装置用于将太阳能转化为电能；所述储能模块和用电调度模块均与服务器通信连接；所述储能模块用于规划储存太阳能装置转化的电能，所述用电调度模块用于对调度储能单元中的电能进行调度。
实施例三：提供了光伏控制方法，应用于上述中任一项的光伏控制系统，具体的控制方法包括：
步骤一：设置用电片区，将太阳能装置转化的电能分别储存在日常储能单元、备用储能单元和调度储能单元，将日常储能单元设置为第一储能优先级，将备用储能单元设置为第二储能优先级，将调度储能单元设置为第三储能优先级，日常储能单元和备用储能单元拥有储能上限；
步骤二：在备用储能单元内设置备用警戒线和调度线，备用警戒线低于调度线；根据调度线进行用电片区内的电能调度；
步骤三：当备用储能单元内储存的电能低于备用警戒线时，将对应的用电片区标记为调度区，将其他用电片区内的调度储能单元内的储存电能量输送到调度区内的备用储能单元内。
上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。
本发明的工作原理：设置用电片区，将太阳能装置转化的电能分别储存在日常储能单元、备用储能单元和调度储能单元，步骤二：在备用储能单元内设置备用警戒线和调度线，根据调度线进行用电片区内的电能调度；当备用储能单元内储存的电能低于备用警戒线时，将对应的用电片区标记为调度区，将其他用电片区内的调度储能单元内的储存电能量输送到调度区内的备用储能单元内。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (8)

1.光伏控制系统，其特征在于，包括储能模块、用电调度模块和服务器；
所述储能模块用于规划储存太阳能装置转化的电能，获取用电片区，并进行用电片区的编号，采集用电片区内用户的总计日平均用电量，标记为片区用电量，设置备用储能单元、调度储能单元和日常储能单元，所述备用储能单元内设有备用警戒线，当备用储能单元内储存的电能低于备用警戒线时，生成用电报警信号，将用电报警信号和对应的用电片区编号发送给用电调度模块；
用电调度模块对调度储能单元中的电能进行调度，制作调度图，获取调度区的用电缺口量；根据调度区位置设置最大调度圈，将最大调度圈内的非调度区的用电片区标记为待选区，获取待选区的优先级和对应的调度储能单元内的储存电能量，按照待选区的优先级进行排列，根据调度区的用电缺口量和待选区的调度储能单元内的储存电能量设置对应的用电片区，并标记为供给区，将供给区内调度储能单元内的储存电能量输送到调度区内的备用储能单元内。
2.根据权利要求1所述的光伏控制系统，其特征在于，获取用电片区的方法包括：
步骤S1：获取住户分布图，采集每个住户的日平均用电量，并标记在住户分布图中的对应位置上，将采集的住户的日平均用电量转为向量，并标记为xi，其中i＝1、2、……、n，n为正整数；建立样本集合D＝{x1,x2,...,xi,...,xn}；
步骤S2：将样本集合D中的所有的样本点都当作一个独立的类簇，计算两两类簇之间的距离
Figure FDA0003384650250000011
步骤S3：寻找距离最近的两个聚类簇Cp和Cq，
Figure FDA0003384650250000021
获取小型光伏电站的规划储能值PH，判断聚类簇Cp和Cq是否小于规划储能值PH，当聚类簇Cp和Cq是小于规划储能值PH时，合并聚类簇Cp和Cq为新的聚类簇Cg；反之，则终止聚类；
步骤S4：重复步骤S2至步骤S3，直到所有聚类都合并成一类，将聚类结束后的聚类标记为用电片区。
3.根据权利要求1所述的光伏控制系统，其特征在于，日常储能单元、备用储能单元和调度储能单元分别为第一储能优先级、第二储能优先级和第三储能优先级，太阳能装置转化的电能将会按照储能优先级依次储存在日常储能单元、备用储能单元和调度储能单元中。
4.根据权利要求3所述的光伏控制系统，其特征在于，日常储能单元和备用储能单元拥有储能上限。
5.根据权利要求1所述的光伏控制系统，其特征在于，制作调度图的方法包括：
根据用电片区制作用电片区图，实时采集各个用电片区内调度储能单元内的储存电能量，并标记在用电片区图内，获取各个用电片区之间的电能传输距离，并将获取的电能传输距离标记在用电片区图中的对应位置上；当接收到用电报警信号和用电片区编号时，将用电片区图中对应的用电片区标记为调度区，并将当前的用电片区图标记为调度图。
6.根据权利要求1所述的光伏控制系统，其特征在于，获取待选区优先级的方法包括：
将待选区标记为t，其中t＝1、2、……、m，m为正整数；获取每个待选区与调度区之间的电能传输距离Pt，获取待选区内调度储能单元的储存电能量Lt，获取待选区内备用储能单元内储存的电能量的储存占比Kt，将Pt、Lt、Kt进行去除量纲取其数值计算；根据公式
Figure FDA0003384650250000031
获取到对应待选区的优先级Qt；其中，b1、b2、b3均为比例系数，取值范围为0<b1≤1，0≤b2≤1，1<b3≤2。
7.光伏控制装置，其特征在于，应用于权利要求1至6中任一项所述的光伏控制系统，包括储能模块、用电调度模块、服务器和太阳能装置，所述储能模块和用电调度模块均与服务器通信连接；所述太阳能装置用于将太阳能转化为电能。
8.光伏控制方法，其特征在于，应用于权利要求1至6中任一项所述的光伏控制系统，包括：
步骤一：设置用电片区，将太阳能装置转化的电能分别储存在日常储能单元、备用储能单元和调度储能单元；将日常储能单元设置为第一储能优先级，将备用储能单元设置为第二储能优先级，将调度储能单元设置为第三储能优先级，日常储能单元和备用储能单元拥有储能上限；
步骤二：在备用储能单元内设置备用警戒线和调度线，备用警戒线低于调度线；根据调度线进行用电片区内的电能调度；
步骤三：当备用储能单元内储存的电能低于备用警戒线时，将对应的用电片区标记为调度区，将其他用电片区内的调度储能单元内的储存电能量输送到调度区内的备用储能单元内。
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