CN115021299B - 基于光伏发电的电池储能管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于光伏发电的电池储能管理系统，属于电能储存管理技术领域，包括规划模块、储能模块和服务器；所述规划模块用于进行太阳能设备储能规划，获得目标区域；所述储能模块用于进行目标区域内的储能管理，绘制目标区域的储能分布图，识别各个目标设备的储能线值，标记为单体线值，设置补充端口设备的储能线值，并标记为综合线值，根据综合线值匹配对应的并网输出值，将设置的综合线值和并网输出值标记在储能分布图中的对应位置上；根据储能分布图建立储能管理模型，通过储能管理模型实时显示采集数据，识别储能管理模型中的被阈值单元标记的关键节点，根据识别的关键节点进行对应的储能输送。

Description

基于光伏发电的电池储能管理系统

技术领域

本发明属于电能储存管理技术领域，具体是基于光伏发电的电池储能管理系统。

背景技术

近年来，由于人们对能源的需求越来越大，也越来越重视对环境的保护，使得近年来光伏发电得到了快速发展，如智慧路灯、太阳能信号灯等公共设置均应用上了光伏发电技术，极大地缓解了能源的需求。

如公开号为CN105160907A的中国专利于2015.12.16公开了一种太阳能交通信号灯应急控制系统，通过控制装置调节太阳能电池板的朝向，利用太阳能电池板和蓄电池储存电能，解决了现有应急电源不能长时间供电的问题；通过电池板朝向控制装置随时自动调整太阳能电池板的朝向，使系统太阳能电池板转向光照最强的方向，自动跟踪并垂直接收太阳光线，大大提高了太阳能利用率。

但是，通过如上述专利中的叙述，当前的如智慧路灯、太阳能信号灯等设施均是孤立设置的，将太阳能转化为电能后储存在蓄电池中仅供自己使用，在这过程中往往储存的电能是足够满足其使用的，这就会使得能源等不到充分利用，因此需要进行电池的储能管理，合理规划光伏发电产生的电能，并避免并网过程中对电网内电能质量造成较大影响。

发明内容

为了解决上述方案存在的问题，本发明提供了一种基于光伏发电的电池储能管理系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

基于光伏发电的电池储能管理系统，包括规划模块、储能模块和服务器；

所述规划模块用于进行太阳能设备储能规划，获得目标区域；

所述储能模块用于进行目标区域内的储能管理，绘制目标区域的储能分布图，识别各个目标设备的储能线值，标记为单体线值，设置补充端口设备的储能线值，并标记为综合线值，根据综合线值匹配对应的并网输出值，将设置的综合线值和并网输出值标记在储能分布图中的对应位置上；

根据储能分布图建立储能管理模型，通过储能管理模型实时显示采集数据，识别储能管理模型中的被阈值单元标记的关键节点，根据识别的关键节点进行对应的储能输送。

进一步地，根据识别的位置信息设置对应目标设备的定位值的方法包括：

将目标设备的位置标记为目标位置，获取目标位置所在的区域种类，根据获取的区域种类设置匹配对应的区位值，并标记为QW，识别目标位置的周边环境，根据识别的周边环境设置对应的边界值，将获得边界值标记为BZ，根据定位值公式计算定位值。

进一步地，定位值公式为

，其中，b1、b2均为比例系数，取值范围为0<b1≤1，0<b2≤1。

进一步地，在坐标系中进行设备坐标合并的方法包括：

步骤SA1：设置最低区域储能值、最大区域半径和最大合并距离，识别坐标系中设备坐标的分布，设置对应的合并中心，将非合并中心标记为待选点；

步骤SA2：计算待选点与合并中心之间的欧氏距离，将计算的欧式距离小于最大合并距离的待选点标记为合并点；

步骤SA3：以合并中心为中心，按照各个合并点与合并中心之间的欧氏距离进行合并，按照欧式距离的从小到大的顺序进行跳级合并，每合并一次，将合并点标记对应的从属标记，以对应欧式距离为半径的合并点和合并中心形成合并区域，识别合并区域的中心点，标记为初始中心，根据初始中心计算合并区域的合并半径；

步骤SA4：将合并半径与最大区域半径进行比较，当合并半径不大于最大区域半径时，重复步骤SA2-步骤SA4；直到合并半径大于最大区域半径时，进行优先级退序，直到合并半径不大于最大区域半径时，计算合并区域的综合储能值；

当计算的综合储能值不小于最低区域储能值时，将当前的合并区域标记为目标区域，并生成对应的从属关系图；

当计算的综合储能值小于最低区域储能值时，取消对应的合并中心，将对应的合并点恢复为待选点。

进一步地，根据储能分布图建立储能管理模型的方法包括：

根据储能分布图建立储能三维数据模型，标记为初始模型，在初始模型中标记各个关键节点，在关键节点处设置对应数据显示单元，所述数据显示单元用于显示对应关键节点的采集数据，设置阈值单元，所述阈值单元用于在初始模型中标记阈值达标的关键节点，将当前的初始模型标记为储能管理模型。

进一步地，设置补充端口设备的储能线值的方法包括：

将各个目标设备的单体线值标记为DTi，其中i表示目标设备，i=1、2、……、n，n为正整数；获取目标设备的历史储能数据，根据获取的历史储能数据设置对应的调拨系数，并标记为αi，根据历史储能数据计算平均电能储存值，并标记为DCi；获取目标区域所在地区的历史天气数据，根据获得的历史天气数据设置对应的综合修正系数，并标记为β，根据公式

计算补充端口设备的储能线值，其中，b3、b4均为比例系数，取值范围为0<b3≤1，0<b4≤1。

进一步地，阈值单元的工作方法包括：

设置各个关键节点的调拨阈值，识别各个关键节点的关键数据，将识别的关键数据与对应的调拨阈值件比较，根据比较结果进行标记。

进一步地，根据综合线值匹配对应的并网输出值的方法包括：

获取具有的综合线值，由专家组根据并网要求和综合线值设置对应的并网输出值，根据设置的并网输出值建立对应的并网输出值匹配表，将计算的综合线值输入到并网输出值匹配表中进行匹配，获得对应的并网输出值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过规划模块的设置，实现根据实际情况进行目标设备的合理规划，有针对性地设置目标区域，避免全篇的设置方式，实现资源的合理利用；并为智慧城市的发展提供电能支持；通过储能模块的设置，实现各个蓄电池内储存电能的合理调配，并在并网的过程中降低对电网内电能质量的影响，实现持续、稳定的进行电能输送。

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为本发明规划模块原理示意图；

图2为本发明储能模块原理示意图。

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。

如图1至图2所示，基于光伏发电的电池储能管理系统，包括规划模块、储能模块和服务器；

通过规划模块进行太阳能设备储能规划，获取市政太阳能设备分布图，识别太阳能设备分布图中的太阳能设备，视为目标设备，其中，太阳能设备指的是如城市内利用光伏发电的信号灯、路灯等公共设施，用于通过合理的储能规划，充分利用富余的太阳能蓄电能源；获取目标设备的设备信息，如种类、用途、光伏发电设备型号、发电量等信息，根据获取的设备信息设置目标设备的储能值，识别目标设备在市政太阳能设备分布图中的位置，根据识别的位置信息设置对应目标设备的定位值，计算相邻两个目标设备之间的关联距离，将储能值、定位值和关联距离整合为设备坐标，将设备坐标输入到坐标系中，在坐标系中进行设备坐标合并，获得目标区域，在目标区域内进行目标设备关联和端口设备设置，完成太阳能设备储能规划。

实现了根据实际情况进行目标设备的合理规划，有针对性地设置目标区域，避免全篇的设置方式，实现资源的合理利用；并为智慧城市的发展提供电能支持。

关联距离指的是两个目标设备连接起来需要的距离。

目标设备的储能值是根据发电量、日常消耗量、蓄电池等信息采用人工的进行设置的，或者建立学习模型对设备信息进行分析后设置。

根据识别的位置信息设置对应目标设备的定位值的方法包括：

将目标设备的位置标记为目标位置，获取目标位置所在的区域种类，根据获取的区域种类设置匹配对应的区位值，并标记为QW，识别目标位置的周边环境，根据识别的周边环境设置对应的边界值，将获得边界值标记为BZ，根据定位值公式

计算定位值，其中，b1、b2均为比例系数，取值范围为0<b1≤1，0<b2≤1。

获取目标位置所在的区域种类，根据获取的区域种类设置匹配对应的区位值，先由专家组根据城市内的分布情况设置不同的区域种类，如商业区、办公区、住宅区以及对应区域的实际条件等信息，根据设置的区域种类再设置对应的区位值，汇总建立区位值匹配表，进行匹配后获得对应的区位值。

根据识别的周边环境设置对应的边界值，周边环境指的是如周边建筑、道路、空地等环境，基于CNN网络或DNN网络建立边界值模型，通过建立的边界值模型对识别的周边环境进行分析，获得对应的边界值，边界值主要是参照后续建设规划、施工等影响进行设置的，通过建立的边界值模型进行智能分析设置。

在目标区域内进行目标设备关联和端口设备设置，进行目标设备关联就是将对应的目标设备进行连接起来，实现储能的调拨和规划；进行端口设备设置，就是根据对应目标区域的实际情况进行设置的，如随着智能化城市的发展，可以在目标区域内设置不同的便民用电设备；还可以作为并网设备进行电量并网，可以根据需要设置成不同的设备。

在坐标系中进行设备坐标合并的方法包括：

步骤SA1：设置最低区域储能值、最大区域半径和最大合并距离，根据对应设备的性能和实施需求进行相应的设置，具体的可由专家组进行设置；识别坐标系中设备坐标的分布，设置对应的合并中心，将非合并中心标记为待选点；

步骤SA2：计算待选点与合并中心之间的欧氏距离，将计算的欧式距离小于最大合并距离的待选点标记为合并点；

步骤SA3：以合并中心为中心，按照各个合并点与合并中心之间的欧氏距离进行合并，按照欧式距离的从小到大的顺序进行跳级合并，每合并一次，将合并点标记对应的从属标记，以对应欧式距离为半径的合并点和合并中心形成合并区域，识别合并区域的中心点，标记为初始中心，根据初始中心计算合并区域的合并半径；

其中，按照欧式距离的从小到大的顺序进行跳级合并指的是：

根据欧式距离的从小到大进行排序，计算各个合并点对应欧式距离之间的差值，由专家组设置对应的阈值，以最后一个合并的合并点为基础，指的是合并区域最外围的合并点，识别排序中对应差值小于阈值，但是下一差值大于阈值的合并点，则跳级到该合并点进行合并；

步骤SA4：将合并半径与最大区域半径进行比较，当合并半径不大于最大区域半径时，重复步骤SA2-步骤SA4；直到合并半径大于最大区域半径时，进行优先级退序，直到合并半径不大于最大区域半径时，计算合并区域的综合储能值；

当计算的综合储能值不小于最低区域储能值时，将当前的合并区域标记为目标区域，并生成对应的从属关系图；

当计算的综合储能值小于最低区域储能值时，取消对应的合并中心，将对应的合并点恢复为待选点。

从属标记指的是以那个点进行计算的欧式距离，确定对应的从属关系，便于后续的目标设备关联。

步骤SA4中，进行优先级退序的方法为：根据各个点距离合并区域的中心点之间距离的远近进行逐一取消合并，即按照距离从大到小的顺序进行。

合并中心是根据设备坐标的密集程度进行设置的，采用人工的方式训练神经网络模型，通过训练后的模型进行分析设置。

所述储能模块用于进行目标区域内的储能管理，具体方法包括：

绘制目标区域的储能分布图，识别各个目标设备的储能线值，标记为单体线值，设置补充端口设备的储能线值，并标记为综合线值，补充端口设备指的是在目标区域内进行补充设置的设备，可进行电量的并网传输；根据综合线值匹配对应的并网输出值，将设置的综合线值和并网输出值标记在储能分布图中的对应位置上；

根据储能分布图建立储能管理模型，通过储能管理模型实时显示采集数据，采集数据指的是目标设备、端口设备等设备的采集数据；识别储能管理模型中的被阈值单元标记的关键节点，根据识别的关键节点进行对应的储能输送。

根据储能分布图建立储能管理模型的方法包括：

根据储能分布图建立储能三维数据模型，标记为初始模型，在初始模型中标记各个关键节点，关键节点指的是进行数据采集的节点，如目标设备的蓄电量，即目标设备位置，再如端口设备处；在关键节点处设置对应数据显示单元，所述数据显示单元用于显示对应关键节点的采集数据，设置阈值单元，所述阈值单元用于在初始模型中标记阈值达标的关键节点，将当前的初始模型标记为储能管理模型。

阈值单元的工作方法包括：

设置各个关键节点的调拨阈值，由专家组进行设置，即超过某个蓄电量数值才会进行电能调拨，输送到端口设备，降低调拨次数，减少能量损失，对于端口设备的调拨阈值，即达到设置的调拨阈值时，可以提前进行目标设备的电能调拨，保障并网传输电能的持续性和稳定性，最大程度地降低并网对电能质量的影响；识别各个关键节点的关键数据，关键数据对于不同的对象代表的数据并不相同，如目标设备的关键数据为目标设备蓄电量和对应的单体线值，端口设备的关键数据为端口设备蓄电量、综合线值和并网输出值；将识别的关键数据与对应的调拨阈值件比较，根据比较结果进行标记。

储能分布图是基于目标设备的位置和对应的储能信息进行设置的，储能信息包括发电量、备用电量、耗电量等信息。

储能线值指的是根据对应目标设备在连续阴雨天下可以正常运行的储存电量，根据对应目标设备的运行要求进行设置的。

设置补充端口设备的储能线值的方法包括：

将各个目标设备的单体线值标记为DTi，其中i表示目标设备，i=1、2、……、n，n为正整数；获取目标设备的历史储能数据，根据获取的历史储能数据设置对应的调拨系数，并标记为αi，根据历史储能数据计算平均电能储存值，并标记为DCi；获取目标区域所在地区的历史天气数据，根据获得的历史天气数据设置对应的综合修正系数，并标记为β，根据公式

计算补充端口设备的储能线值，其中，b3、b4均为比例系数，取值范围为0<b3≤1，0<b4≤1。

平均电能储存值就是正常状态下的平均蓄电池储存电量。

根据获取的历史储能数据设置对应的调拨系数，采用建立对应学习模型的方式进行设置。根据获得的历史天气数据设置对应的综合修正系数，就是根据历史天气数据中的阴雨等影响光伏发电的天气时长采用人工的方式设置对应的综合修正系数。

根据综合线值匹配对应的并网输出值的方法包括：

获取具有的综合线值，由专家组根据并网要求和综合线值设置对应的并网输出值，根据设置的并网输出值建立对应的并网输出值匹配表，将计算的综合线值输入到并网输出值匹配表中进行匹配，获得对应的并网输出值；其中并网要求是满足稳定进行并网输出，避免因为波动影响电网的供电质量；并网输出值就是根据实际情况从补充端口设备进行电能输出的值，用于保证电能输出的持续和稳定。

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。

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 (5)

1.基于光伏发电的电池储能管理系统，其特征在于，包括规划模块、储能模块和服务器；

所述规划模块用于进行太阳能设备储能规划，获得目标区域；

所述储能模块用于进行目标区域内的储能管理，绘制目标区域的储能分布图，识别各个目标设备的储能线值，标记为单体线值，设置补充端口设备的储能线值，并标记为综合线值，根据综合线值匹配对应的并网输出值，将设置的综合线值和并网输出值标记在储能分布图中的对应位置上；

根据储能分布图建立储能管理模型，通过储能管理模型实时显示采集数据，识别储能管理模型中的被阈值单元标记的关键节点，根据识别的关键节点进行对应的储能输送；

根据识别的位置信息设置对应目标设备的定位值的方法包括：

将目标设备的位置标记为目标位置，获取目标位置所在的区域种类，根据获取的区域种类设置匹配对应的区位值，并标记为QW，识别目标位置的周边环境，根据识别的周边环境设置对应的边界值，将获得边界值标记为BZ，根据定位值公式计算定位值；

定位值公式为

，其中，b1、b2均为比例系数，取值范围为0<b1≤1，0<b2≤1；

在坐标系中进行设备坐标合并的方法包括：

步骤SA1：设置最低区域储能值、最大区域半径和最大合并距离，识别坐标系中设备坐标的分布，设置对应的合并中心，将非合并中心标记为待选点；

步骤SA2：计算待选点与合并中心之间的欧氏距离，将计算的欧式距离小于最大合并距离的待选点标记为合并点；

步骤SA3：以合并中心为中心，按照各个合并点与合并中心之间的欧氏距离进行合并，按照欧式距离的从小到大的顺序进行跳级合并，每合并一次，将合并点标记对应的从属标记，以对应欧式距离为半径的合并点和合并中心形成合并区域，识别合并区域的中心点，标记为初始中心，根据初始中心计算合并区域的合并半径；

步骤SA4：将合并半径与最大区域半径进行比较，当合并半径不大于最大区域半径时，重复步骤SA2-步骤SA4；直到合并半径大于最大区域半径时，进行优先级退序，直到合并半径不大于最大区域半径时，计算合并区域的综合储能值；

当计算的综合储能值不小于最低区域储能值时，将当前的合并区域标记为目标区域，并生成对应的从属关系图；

当计算的综合储能值小于最低区域储能值时，取消对应的合并中心，将对应的合并点恢复为待选点。

2.根据权利要求1所述的基于光伏发电的电池储能管理系统，其特征在于，根据储能分布图建立储能管理模型的方法包括：

根据储能分布图建立储能三维数据模型，标记为初始模型，在初始模型中标记各个关键节点，在关键节点处设置对应数据显示单元，所述数据显示单元用于显示对应关键节点的采集数据，设置阈值单元，所述阈值单元用于在初始模型中标记阈值达标的关键节点，将当前的初始模型标记为储能管理模型。

3.根据权利要求1所述的基于光伏发电的电池储能管理系统，其特征在于，设置补充端口设备的储能线值的方法包括：

将各个目标设备的单体线值标记为DTi，其中i表示目标设备，i=1、2、……、n，n为正整数；获取目标设备的历史储能数据，根据获取的历史储能数据设置对应的调拨系数，并标记为αi，根据历史储能数据计算平均电能储存值，并标记为DCi；获取目标区域所在地区的历史天气数据，根据获得的历史天气数据设置对应的综合修正系数，并标记为β，根据公式

计算补充端口设备的储能线值，其中，b3、b4均为比例系数，取值范围为0<b3≤1，0<b4≤1。

4.根据权利要求2所述的基于光伏发电的电池储能管理系统，其特征在于，阈值单元的工作方法包括：

设置各个关键节点的调拨阈值，识别各个关键节点的关键数据，将识别的关键数据与对应的调拨阈值件比较，根据比较结果进行标记。

5.根据权利要求1所述的基于光伏发电的电池储能管理系统，其特征在于，根据综合线值匹配对应的并网输出值的方法包括：

获取具有的综合线值，由专家组根据并网要求和综合线值设置对应的并网输出值，根据设置的并网输出值建立对应的并网输出值匹配表，将计算的综合线值输入到并网输出值匹配表中进行匹配，获得对应的并网输出值。

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