CN114629173A - 一种新能源发电系统及其能量调控方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源发电系统，包括电能产生部分、电能转换部分、电能存储与消耗部分；所述电能产生部分包括风力发电机组和太阳能发电机组，所述风力发电组件包括风速传感器、风力压缩器、风力发电机，所述太阳能发电组件包括太阳能光板和太阳能光板支架，所述太阳能光板由多个单元串并联构成；所述电能转化部分包括风光互补控制器；所述电能存储与消耗部分包括蓄电池组、逆变器、直流负载。通过电量监测模块、环境因素监测模块、其他检索模块得到数学变量，将S1‑S3中的数字变量进行智能AI学习，形成数学表达式，用以选择多大存储量的蓄电池组，并进行智能电能调控，以保证发电用电相对平衡，避免使用非清洁能源的发电机。

Description

一种新能源发电系统及其能量调控方法及装置

技术领域

本发明涉及新能源发电技术领域，尤其涉及一种新能源发电系统及其能量调控方法及装置。

背景技术

近年来，随着我国经济社会的快速发展，人们对能源的需求量持续增长，传统化石能源如煤炭、石油、天然气等的燃烧使用，给人们赖以生存的地球生态环境造成了严重的破坏。20世纪初期，英国伦敦″雾都″的形成和当前我国大范围雾霾天气的出现，燃煤等化石能源的大规模利用是主因。因此，人们开始普遍关注对环境有保护作用的相关措施，可再生新能源风能、太阳能的合理开发与应用可减少化石能源的消耗，无论从缓解能源危机，消除环境污染，保护人类生存环境还是从经济社会长期稳定发展来看，这个措施无疑对我国乃至世界有着极其重要的现实意义：用洁净的可再生新能源替代常规化石能源，不仅是人类的美好愿望，也是能源发展的必然趋势。

21世纪电力的需求日益增长，它已成为人们生活中必不可少的一部分，同时也带动着我国的经济发展。因此，电力的需求会引领我们进入一个可再生能源利用的电气化时代。在1992年″世界环境与发展大会″以后，可再生能能源的合理开发利用问题，受社会可持续发展需求的推动，进一步被提到了人类发展战略的高度，受到了各个国家的高度重视。据报道统计，社会资本投资重点转向可再生能源，139个新兴经济体的社会资本参与投资，2016年，项目总数相对稳定在124个，其中可再生能源的项目占比达59％，仅太阳能项目占到所有能源投资项目的1/3以上(数据来源：世界银行的社会资本参与基础设施数据库简报)，而在当前可利用的可再生新能源中，用于发电的风能、太阳能，具有取之不尽，用之不竭，就地取材，环保，资源丰富等优点，它们已经成为此领域中开发利用水平最高，技术最成熟，应用最广泛，具有商业化发展条件的新型能源。但单独的风力发电、太阳能光伏发电都在资源利用上存在缺陷：在季节性方面，夏季日照辐射强风力较弱，冬季风力强日照辐射较弱；在时间性方面，白天有光照辐射，风力较小，晚上无光照辐射，风力较强。因此综合考虑太阳能和风能在季节性、时间性等多方面资源的互补而建立起来的风光互补发电系统是一种经济合理的供电方式。而现有的风光互补发电系统又不能根据实际用电需求搭配具体容量的蓄电装置，无法进行能量调控。

为此，我们提出一种新能源发电系统及其能量调控方法及装置来解决上述问题。

发明内容

本发明意在提供一种新能源发电系统及其能量调控方法及装置以解决背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种新能源发电系统，包括电能产生部分、电能转换部分、电能存储与消耗部分，所述电能产生部分通过电能转换部分与电能存储与消耗部分连接；

所述电能产生部分包括风力发电机组和太阳能发电机组，所述风力发电组件包括风速传感器、风力压缩器、风力发电机，所述太阳能发电组件包括太阳能光板和太阳能光板支架，所述太阳能光板由多个单元串并联构成；

所述电能转化部分包括风光互补控制器；

所述电能存储与消耗部分包括蓄电池组、逆变器、直流负载；

所述风速传感器、风力压缩器、风力发电机、太阳能光板通过风光互补控制器与蓄电池组、逆变器、直流负载连接。

一种能量调控装置，所述装置应用于如权利要求1所述的新能源发电系统；

所述装置包括：在所述电能产生部分、电能转换部分、电能存储部分与消耗部分的输出端设置电量监测模块，用以监测电能产生部分、电能存储与消耗部分各自对应的电能量以及在所述电能转换部分的损耗的电能量。

优选地，所述装置还包括在电能产生部分设置的环境因素监测模块，用以监测电能产生部分所处环境、影响发电效率的环境因素；

优选地，所述装置还包括在电能存储与消耗部分设置的电量监测模块，用于监测蓄电池组存储电量；在电能存储与消耗部分设置的消耗监测模块，用以监测消耗电量；在电能存储与消耗部分设置其他因素检索模块，用以检索影响电能存储与消耗的其他因素。

优选地，所述环境因素包括风速、温度、湿度、光照强度。

优选地，所述其他因素包括日期、时间、用电习惯。

一种能量调控方法，所述方法应用于如权利要求2-6所述的能量调控装置，包括以下步骤：

S1，通过电量监测模块获取电能产生部分、电能转换部分、电能存储与消耗部分中的产电量、损电量、耗电量、存储量，并分别设定数学变量；

S2，通过环境因素监测模块监测风力发电机组与太阳能发电机组所处的环境因素并分别设定数学变量；

S3，通过其他检索模块得到日期、时间、用电习惯并分别设定数字变量。

优选的，还包括以下步骤：

S4，将S1-S3中的数字变量进行智能AI学习，形成数学表达式，用以选择多大存储量的蓄电池组，并进行智能电能调控，以保证发电用电相对平衡，避免使用非清洁能源的发电机。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过电量监测模块、环境因素监测模块、其他检索模块得到数学变量，将S1-S3中的数字变量进行智能AI学习，形成数学表达式，用以选择多大存储量的蓄电池组，并进行智能电能调控，以保证发电用电相对平衡，避免使用非清洁能源的发电机。

附图说明

图1为本发明提出的一种新能源发电系统的结构框图；

图2为本发明提出的一种新能源发电系统的能量调控装置的结构框图；

图3为本发明提出的一种新能源发电系统及其能量调控装置的方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。

参照图1，一种新能源发电系统，包括电能产生部分、电能转换部分、电能存储与消耗部分，所述电能产生部分通过电能转换部分与电能存储与消耗部分连接；

电能产生部分包括风力发电机组和太阳能发电机组，风力发电组件包括风速传感器、风力压缩器、风力发电机，从能量转换角度来看，风轮在风力的作用下进行旋转，将风的动能即风能转变成为风轮轴的机械能；发电机在风轮轴的带动下的旋转，实现了机械能到电能的转变，获取的电能形式为直流电或交流电，这主要取决使用的是直流风机还是交流风机。

太阳能发电组件包括太阳能光板和太阳能光板支架，太阳能光板由多个单元串并联构成，太阳能发电组件是利用太阳能电池板串联合并构成产生的光生伏打效应，而比效应的形成是在半导体NP结基础上可将太阳能直接转换成直流形式的电能。

太阳能光板是由最基本的单元串并联组成的，一般有3种类型：单晶硅太阳能电池，将光能转化为电能转化效率最高，但成本也最高；多晶硅太阳能电池，价格便宜，光电转化率也比较高，所以是最常用的一种；非晶硅太阳能电池，光电转换效率比多晶硅相对差些，但制造工艺简单，加工也相对容易。

电能转化部分包括风光互补控制器；风光互补控制器由DC/DC变换器，主控制电路等部分构成风光互补控制器是整个系统中最重要的核心部件之一，它将风力发电机组和太阳能发电机组共同产生的电能进行调节、整合，最终以直流电的形式输出。此时从控制器末端输出的直流电有3个去处：一是直接供给需的直流负载；二是通过逆变器将直流电转换成频率恒定的交流电，然后通过输电线输送到用户负载处；三是可以将多余的直流形式的电能给蓄电池进行充电。

电能存储与消耗部分包括蓄电池组、逆变器、直流负载。逆变器是将风光互补控制器调节后的直流电转变成频率恒定的交流电的一种装置，此外逆变器还具有自动稳压功能，可有效改善风光互补发电系统的供电质量。蓄电池接受风光互补控制器的部分直流电用以进行电能的存储，可消除由于天气等原因引起的供电量不足；若需要其进行放电向外输送电能时需要经过逆变器将直流电转换成交流电，最终输送到用户末端，在整个风光互补发电系统中蓄电池起到电能调节和平衡负载的作用。

蓄电池组负责电能存储；交流负载和直流负载主要用于消耗电能，具有代表性，技术比较成熟的蓄电池有三类：铅酸蓄电池，价格便宜，成本构造低，可靠性好，但受能量密度和使用寿命限制及环境污染影响，逐渐被取代；钠硫蓄电池，能量密度高，效率高，环保，容量大，免维护，寿命长，目前在日本，美国已被应用于削峰调节阶段，但其在温环境中工作具有一定安全隐患，而且生产工艺复杂，成本高，不适合大规模应用；液流蓄电池(钒电池)具有储能容量大、效率高、循环寿命长等优点，广泛应用于新能源领域和电力系统中。

以风力发电为主，太阳能光伏发电为辅，还是以太阳能光伏发电为主，风力发电为辅，均需要根据当地的日照、风力等多方面资源进行基础研究得到。

所述风速传感器、风力压缩器、风力发电机、太阳能光板通过风光互补控制器与蓄电池组、逆变器、直流负载连接。

参照图2，一种能量调控装置，所述装置应用于新能源发电系统；

装置包括：在电能产生部分、电能转换部分、电能存储部分与消耗部分的输出端设置电量监测模块，用以监测电能产生部分、电能存储与消耗部分各自对应的电能量以及在电能转换部分的损耗的电能量；

装置还包括在电能产生部分设置的环境因素监测模块，用以监测电能产生部分处环境、影响发电效率的因素，环境因素包括风速、温度、湿度、光照强度；

装置还包括在电能存储与消耗部分设置的电量监测模块，用于监测蓄电池组存储电量；在电能存储与消耗部分设置的消耗监测模块，用以消耗电量；在电能存储与消耗部分设置其他因素检索模块，用以检索影响电能存储与消耗的其他因素，其他因素包括日期、时间、用电习惯。

参照图3，一种能量调控方法，所述方法应用于能量调控装置，包括以下步骤：

S1，通过电量监测模块获取电能产生部分、电能转换部分、电能存储与消耗部分中的产电量、损电量、耗电量、存储量，并分别设定数学变量；

S2，通过环境因素监测模块监测风力发电机组与太阳能发电机组所处的环境因素并分别设定数学变量；

S3，通过其他检索模块得到日期、时间、用电习惯并分别设定数字变量。

还包括以下步骤：

S4，将S1-S3中的数字变量进行智能AI学习，形成数学表达式，用以选择多大存储量的蓄电池组，并进行智能电能调控，以保证发电用电相对平衡，避免使用非清洁能源的发电机。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种新能源发电系统，其特征在于：包括电能产生部分、电能转换部分、电能存储与消耗部分，所述电能产生部分通过电能转换部分与电能存储与消耗部分连接；

所述电能产生部分包括风力发电机组和太阳能发电机组，所述风力发电组件包括风速传感器、风力压缩器、风力发电机，所述太阳能发电组件包括太阳能光板和太阳能光板支架，所述太阳能光板由多个单元串并联构成；

所述电能转化部分包括风光互补控制器；

所述电能存储与消耗部分包括蓄电池组、逆变器、直流负载；

所述风速传感器、风力压缩器、风力发电机、太阳能光板通过风光互补控制器与蓄电池组、逆变器、直流负载连接。

2.一种能量调控装置，其特征在于：所述装置应用于如权利要求1所述的新能源发电系统；

所述装置包括：在所述电能产生部分、电能转换部分、电能存储部分与消耗部分的输出端设置电量监测模块，用以监测电能产生部分、电能存储与消耗部分各自对应的电能量以及在所述电能转换部分的损耗的电能量。

3.根据权利要求2所述的一种能量调控装置，其特征在于：所述装置还包括在电能产生部分设置的环境因素监测模块，用以监测电能产生部分所处环境、影响发电效率的环境因素。

4.根据权利要求2所述的一种能量调控装置，其特征在于：所述装置还包括在电能存储与消耗部分设置的电量监测模块，用于监测蓄电池组存储电量；在电能存储与消耗部分设置的消耗监测模块，用以监测消耗电量；在电能存储与消耗部分设置其他因素检索模块，用以检索影响电能存储与消耗的其他因素。

5.根据权利要求3所述的一种能量调控装置，其特征在于：所述环境因素包括风速、温度、湿度、光照强度。

6.根据权利要求4所述的一种能量调控装置，其特征在于：所述其他因素包括日期、时间、用电习惯。

7.一种能量调控方法，所述方法应用于如权利要求2-6所述的能量调控装置，其特征在于：包括以下步骤：

S1，通过电量监测模块获取电能产生部分、电能转换部分、电能存储与消耗部分中的产电量、损电量、耗电量、存储量，并分别设定数学变量；

S2，通过环境因素监测模块监测风力发电机组与太阳能发电机组所处的环境因素并分别设定数学变量；

S3，通过其他检索模块得到日期、时间、用电习惯并分别设定数字变量。

8.根据权利要求7所述的一种能量调控方法，其特征在于：还包括以下步骤：

S4，将S1-S3中的数字变量进行智能AI学习，形成数学表达式，用以选择多大存储量的蓄电池组，并进行智能电能调控，以保证发电用电相对平衡，避免使用非清洁能源的发电机。

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