CN114678891A - 一种综合能源多节点协同控制系统与方法 - Google Patents

一种综合能源多节点协同控制系统与方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种综合能源多节点协同控制系统与方法,本发明通过添加综合管理模块,采集太阳能控制器、风能控制器、制氢机、燃料电池控制器、互联网数据以及用户输入的数据,根据生成电能存储策略、计划发电策略和电力并网策略,预测未来一段时间的发电量、用电系统能耗以及电价走势,结合控制策略,实现对发电量,蓄电池、储氢罐的实际用量以及并网电量自动进行调整,使得系统具备了数据采集、状态监控、智能预测以及自动控制等功能,一方面保证了用户用电设备的正常用电,一方面也实现了并网电量的智能优化,降低了综合能源控制的系统性风险,在降低综合能源系统管理难度的同时,降低了运维成本。

Description

一种综合能源多节点协同控制系统与方法
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域,特别是一种综合能源多节点协同控制系统与方法。
背景技术
进入新世纪以来,世界能源需求进一步增长,生态环境压力倍增,绿色低碳、可持续发展成为世界能源发展新方向,风能、太阳能以及氢气等可再生能源也成为各国能源发展的焦点。在我国,新能源已经过了几十年的发展,目前太阳能光伏发电、风力发电、燃料电池发电技术越来越成熟,成本下降的同时,应用场景也越来越丰富。部分新能源应用场景中,多种新能源供电同时存在且各自独立,共同为用户提供电能,虽然综合能源管理可以监控系统状态,并进行人工干预,但提高了人力成本,增加了运维难度,此种应用场景对综合能源的管理提出了新要求。
CN111258254A,一种城市社区综合能源的协同控制与预警系统及方法,将社区的电、热、气进行综合控制,但未能描述不同电的来源中如何平衡功率;CN110096043A,能源站多能供给网络协同控制系统及其控制方法,提出了多能供给系统的协同控制方法,但未针对新能源的不同特点进行有效干预和控制。
现有的太阳能光伏发电、风力发电、燃料电池发电共存的系统中,都是各自独立的系统,即使用户可以全局监控,但需要人为干预,没有一种有效的控制方式根据用户实际功率和当前系统状态自动调整发电功率,此问题亟待解决。
发明内容
本发明的目的是提供一种综合能源多节点协同控制系统与方法,旨在解决现有技术中无法根据用户实际功率和当前系统状态自动调整发电功率的问题,实现具备数据采集、状态监控、智能预测以及自动控制等功能,保证用户用电设备的正常用电,以及并网电量的智能优化。
为达到上述技术目的,本发明提供了一种综合能源多节点协同控制系统,所述系统包括:
综合管理模块、太阳能发电模块、风能发电模块,燃料电池储能发电模块、蓄电池储能模块、用户用电模块以及并网模块;
所述太阳能发电模块包括太阳能发电设备以及太阳能控制器;所述风能发电系统包括风能发电设备以及风能控制器;所述蓄电池储能系统包括蓄电池以及蓄电池控制器;所述燃料电池包括燃料电池发电系统、储氢罐、制氢机、蓄电池以及燃料电池控制器;
所述综合管理模块分别连接太阳能控制器、风能控制器、蓄电池控制器、制氢机以及燃料电池控制器;
所述综合管理模块还连接有互联网。
优选地,所述综合管理模块包括主控设备、信号采集设备、音视频播放设备、声光报警设备、用户输入设备、定位设备、数据存储设备、通信设备和信号转换设备。
优选地,所述综合管理模块用于采集各模块数据以及控制各模块的开关和参数调整,并控制流向用户用电模块和并网模块的电量。
本发明还提供了一种利用所述系统实现的综合能源多节点协同控制方法,所述方法包括以下操作:
采集太阳能控制器、风能控制器、制氢机、燃料电池控制器、互联网数据以及用户输入的数据;
筛选数据后进行统计分析,根据阈值生成电能存储策略、计划发电策略和电力并网策略;
预测未来一段时间的发电量、用电系统能耗以及电价走势,将预测结果结合所述电能存储策略、计划发电策略和电力并网策略,控制太阳能、风能、燃料电池发电系统的发电量,调节蓄电池、储氢罐的实际用量并调整并网电量。
优选地,所述互联网数据包括天气情况、位置信息、日出日落时间以及电价;所述用户输入的数据包括警报提示方式、阈值、显示方式、数据采集对象、数据采集周期、物理参数以及配置信息。
优选地,所述电能存储策略包括电压上下限、电池容量、警报阈值、储氢罐容量、储氢罐数量、氢罐压力、制氢机开关阈值参数;所述计划发电策略包括发电方式、发电时间、计划发电量、更新周期、触发方式、触发阈值参数;所述电力并网策略包括并网功率下限、电价浮动区间、触发阈值、触发时间段、关闭条件、手动或自动开启参数。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果,而不是发明所有的全部效果,上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果:
与现有技术相比,本发明通过添加综合管理模块,采集太阳能控制器、风能控制器、制氢机、燃料电池控制器、互联网数据以及用户输入的数据,根据生成电能存储策略、计划发电策略和电力并网策略,预测未来一段时间的发电量、用电系统能耗以及电价走势,结合控制策略,实现对发电量,蓄电池、储氢罐的实际用量以及并网电量自动进行调整,使得系统具备了数据采集、状态监控、智能预测以及自动控制等功能,一方面保证了用户用电设备的正常用电,一方面也实现了并网电量的智能优化,降低了综合能源控制的系统性风险,在降低综合能源系统管理难度的同时,降低了运维成本。
附图说明
图1为本发明实施例中所提供的一种综合能源多节点协同控制系统框图;
图2为本发明实施例中所提供的一种综合能源多节点协同控制方法逻辑示意图。
具体实施方式
为了能清楚说明本方案的技术特点,下面通过具体实施方式,并结合其附图,对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意,在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
下面结合附图对本发明实施例所提供的一种综合能源多节点协同控制系统与方法进行详细说明。
如图1所示,本发明公开了一种综合能源多节点协同控制系统,所述系统包括:
综合管理模块、太阳能发电模块、风能发电模块,燃料电池储能发电模块、蓄电池储能模块、用户用电模块以及并网模块;
所述太阳能发电模块包括太阳能发电设备以及太阳能控制器;所述风能发电系统包括风能发电设备以及风能控制器;所述蓄电池储能系统包括蓄电池以及蓄电池控制器;所述燃料电池包括燃料电池发电系统、储氢罐、制氢机、蓄电池以及燃料电池控制器;
所述综合管理模块分别连接太阳能控制器、风能控制器、蓄电池控制器、制氢机以及燃料电池控制器;
所述综合管理模块还连接有互联网。
在本发明实施例中,综合管理模块分别连接太阳能发电模块、风能发电模块,燃料电池储能发电模块、蓄电池储能模块、用户用电模块以及并网模块。所述太阳能发电模块包括太阳能发电设备以及太阳能控制器等;所述风能发电模块包括风能发电设备以及风能控制器等;所述燃料电池储能发电模块包括制氢机、储氢罐、燃料电池发电系统、燃料电池控制器和蓄电池等;所述蓄电池储能模块包括蓄电池(组)、蓄电池控制器等;所述用户用电模块包括直流电压直接供电、直流变压供电和逆变交流供电等方式;所述并网模块包括电源隔离器、逆变器等。
其中,所述太阳能发电模块和风能发电模块可以为整个系统提供电能,燃料电池储能发电模块可以通过制氢机进行储能,也可以通过燃料电池发电系统进行发电。
所述综合管理模块包括主控设备、信号采集设备、音视频播放设备、声光报警设备、用户输入设备、定位设备、数据存储设备、通信设备和信号转换设备等。
所述综合管理模块与太阳能控制器、风能控制器、蓄电池控制器、制氢机、燃料电池控制器进行通信,一方面可以采集各模块数据,另一方面可以控制各模块的开关和参数调整。将用户用电模块和并网模块接入综合管理模块,可以控制流向用户用电模块和并网模块的电量。另外将综合管理模块接入互联网。
如图2所示,通过综合管理模块采集太阳能控制器、风能控制器、制氢机、燃料电池控制器、互联网数据以及用户输入的数据,所述互联网数据包括天气情况、位置信息、日出日落时间以及电价等,通过联网查询天气情况、位置信息、日出日落等信息预测太阳能、风能系统发电量,为系统控制提供依据。所述用户输入的数据包括警报提示方式、阈值、显示方式、数据采集对象、数据采集周期、物理参数以及配置信息等,综合管理模块实时刷新系统数据,保证系统数据的时效性,另外对各系统的异常情况发出警报提示。
在数据采集的基础上,综合管理模块将数据筛选后进行统计、分析和展示,并根据默认阈值或用户设置的阈值生成电能存储策略、计划发电策略和电力并网策略。所述电能存储策略包括电压上下限、电池容量、警报阈值、储氢罐容量、储氢罐数量、氢罐压力、制氢机开关阈值等参数;所述计划发电策略包括发电方式、发电时间、计划发电量、更新周期、触发方式、触发阈值等参数;所述电力并网策略包括并网功率下限、电价浮动区间、触发阈值、触发时间段、关闭条件、手动或自动开启等参数。
综合管理模块依据采集的数据预测未来一段时间的发电量、用电系统能耗以及电价走势,将预测结果与前文生成的控制策略结合,控制太阳能、风能、燃料电池发电系统的发电量,调节蓄电池、储氢罐的实际用量并适时调整并网的电量,一方面实现用户负载的均衡供给,一方面实现了并网利润的最大化。若采集的数据表明未来太阳能发电量和风能发电量都不能满足电力并网功率下限,将太阳能和风能发电系统转换的电能除去用户使用之后,用蓄电池存储,若蓄电池已满,则将电能供给制氢气,用氢气存储;另外预测发电不足,则使用蓄电池和燃料电池的电能,则适当增加当前蓄电池的储能量和储氢罐的氢气量。综合管理模块将太阳能、风能无法并网的剩余电能通过蓄电池存储或通过制氢机转换为氢气,综合利用剩余能量,减少能源浪费;在满足用户用电量的同时,根据阶梯电价和发电损耗,选择适当时机进行电力并网,降低系统用电损耗,提高并网利润和能源利用率;实现对燃料电池储能发电系统的控制,燃料电池发电系统可以动态调整发电功率和储能容量,在太阳能、风能等自然能源不足的情况下,可以加大发电功率满足用户用电需求;通过数据采集、策略生成和自主控制,实现综合能源管理系统的无人值守。
本发明实施例还公开了一种利用前文所述系统实现的综合能源多节点协同控制方法,所述方法包括以下操作:
采集太阳能控制器、风能控制器、制氢机、燃料电池控制器、互联网数据以及用户输入的数据;
筛选数据后进行统计分析,根据阈值生成电能存储策略、计划发电策略和电力并网策略;
预测未来一段时间的发电量、用电系统能耗以及电价走势,将预测结果结合所述电能存储策略、计划发电策略和电力并网策略,控制太阳能、风能、燃料电池发电系统的发电量,调节蓄电池、储氢罐的实际用量并调整并网电量。
通过综合管理模块采集太阳能控制器、风能控制器、制氢机、燃料电池控制器、互联网数据以及用户输入的数据,所述互联网数据包括天气情况、位置信息、日出日落时间以及电价等,通过联网查询天气情况、位置信息、日出日落等信息预测太阳能、风能系统发电量,为系统控制提供依据。所述用户输入的数据包括警报提示方式、阈值、显示方式、数据采集对象、数据采集周期、物理参数以及配置信息等,综合管理模块实时刷新系统数据,保证系统数据的时效性,另外对各系统的异常情况发出警报提示。
在数据采集的基础上,综合管理模块将数据筛选后进行统计、分析和展示,并根据默认阈值或用户设置的阈值生成电能存储策略、计划发电策略和电力并网策略。所述电能存储策略包括电压上下限、电池容量、警报阈值、储氢罐容量、储氢罐数量、氢罐压力、制氢机开关阈值等参数;所述计划发电策略包括发电方式、发电时间、计划发电量、更新周期、触发方式、触发阈值等参数;所述电力并网策略包括并网功率下限、电价浮动区间、触发阈值、触发时间段、关闭条件、手动或自动开启等参数。
综合管理模块依据采集的数据预测未来一段时间的发电量、用电系统能耗以及电价走势,将预测结果与前文生成的控制策略结合,控制太阳能、风能、燃料电池发电系统的发电量,调节蓄电池、储氢罐的实际用量并适时调整并网的电量,一方面实现用户负载的均衡供给,一方面实现了并网利润的最大化。若采集的数据表明未来太阳能发电量和风能发电量都不能满足电力并网功率下限,将太阳能和风能发电系统转换的电能除去用户使用之后,用蓄电池存储,若蓄电池已满,则将电能供给制氢气,用氢气存储;另外预测发电不足,则使用蓄电池和燃料电池的电能,则适当增加当前蓄电池的储能量和储氢罐的氢气量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种综合能源多节点协同控制系统,其特征在于,所述系统包括:
综合管理模块、太阳能发电模块、风能发电模块,燃料电池储能发电模块、蓄电池储能模块、用户用电模块以及并网模块;
所述太阳能发电模块包括太阳能发电设备以及太阳能控制器;所述风能发电系统包括风能发电设备以及风能控制器;所述蓄电池储能系统包括蓄电池以及蓄电池控制器;所述燃料电池包括燃料电池发电系统、储氢罐、制氢机、蓄电池以及燃料电池控制器;
所述综合管理模块分别连接太阳能控制器、风能控制器、蓄电池控制器、制氢机以及燃料电池控制器;
所述综合管理模块还连接有互联网。
2.根据权利要求1所述的一种综合能源多节点协同控制系统,其特征在于,所述综合管理模块包括主控设备、信号采集设备、音视频播放设备、声光报警设备、用户输入设备、定位设备、数据存储设备、通信设备和信号转换设备。
3.根据权利要求1所述的一种综合能源多节点协同控制系统,其特征在于,所述综合管理模块用于采集各模块数据以及控制各模块的开关和参数调整,并控制流向用户用电模块和并网模块的电量。
4.一种利用权利要求1-3任意一项所述系统实现的综合能源多节点协同控制方法,其特征在于,所述方法包括以下操作:
采集太阳能控制器、风能控制器、制氢机、燃料电池控制器、互联网数据以及用户输入的数据;
筛选数据后进行统计分析,根据阈值生成电能存储策略、计划发电策略和电力并网策略;
预测未来一段时间的发电量、用电系统能耗以及电价走势,将预测结果结合所述电能存储策略、计划发电策略和电力并网策略,控制太阳能、风能、燃料电池发电系统的发电量,调节蓄电池、储氢罐的实际用量并调整并网电量。
5.根据权利要求4所述的综合能源多节点协同控制方法,其特征在于,所述互联网数据包括天气情况、位置信息、日出日落时间以及电价;所述用户输入的数据包括警报提示方式、阈值、显示方式、数据采集对象、数据采集周期、物理参数以及配置信息。
6.根据权利要求4所述的综合能源多节点协同控制方法,其特征在于,所述电能存储策略包括电压上下限、电池容量、警报阈值、储氢罐容量、储氢罐数量、氢罐压力、制氢机开关阈值参数;所述计划发电策略包括发电方式、发电时间、计划发电量、更新周期、触发方式、触发阈值参数;所述电力并网策略包括并网功率下限、电价浮动区间、触发阈值、触发时间段、关闭条件、手动或自动开启参数。
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