CN115498621B - 一种光储充一体装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光储充一体装置及系统，包括一体化机柜，包括控制器，第一控制单元控制第一外接电力端口处电流处于第一电流范围内，以及控制第二和第三外接电力端口电压处于第一和第二电压范围内；第二控制单元控制光伏电池组串运行在最大功率追踪点，以及控制第二和第三外接电力端口电压处于第三和第四电压范围内；第三控制单元控制第一外接电力端口处电流跟踪电压运行，以及控制第二和第三外接电力端口的电压处于第五和第六电压范围内；第四控制单元控制第一变换器模块按照恒定频率、幅值模式运行，使第一外接电力端口输出恒定交流电压，以及控制第二和第三外接电力端口的电压分别处于第七和第八电压范围内。本发明降低了系统设备成本。
Description
技术领域
本发明涉及光储直流微网技术领域，尤其涉及一种光储充一体装置及系统。
背景技术
近年来，基于直流微网的光储充系统日益成为新能源发展关注的热点。图1所示为现有技术中光储直流建筑配电系统的方框图。在该光储直流建筑配电系统中，采用多个电力变换器将多种电源和负载连接到直流母线：如交流供电电网、发电机等AC电源通过AC-DC变换器连接直流母线，电池充电桩、光伏阵列和部分大功率直流负载通过DC-DC变换器连接直流母线，逆变电源和并网逆变器使用DC-AC变换器连接直流母线，而电池充放电能量管理则采用双向DC-DC变换器连接直流母线。由于这些变换器在电路和控制策略上各不相同，因此现有技术中的光储直流建筑配电系统需要采用多种不同特定功能类型的独立功率变换器产品。这些独立功率变换器产品还需要根据实际客户需求做定制化系统设计，同时在施工现场要使用专业复杂的电气连接保护元件，以及协调多个控制器，因此选用多种不同特定功能类型的独立功率变换器产品以应对不同使用场景的方式造成系统设备成本过高，不利于标准化、规模化生产。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种光储充一体装置，用于有效降低了光储充一体系统设备成本。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种光储充一体装置，包括一体化机柜，所述一体化机柜包括：
第一外接电力端口，连接一第一变换器模块；
第二外接电力端口，连接一电流检测模块；
第三外接电力端口，连接一第二变换器模块，所述第一变换器模块、所述电流检测模块和所述第二变换器模块之间连接有直流母线，所述第一外接电力端口、所述第二外接电力端口和所述第三外接电力端口均用于连接外部电源或负载；
外部通讯端口，连接外部通讯设备；
所述外部通讯设备用于在所述第一外接电力端口连接电池组，所述第二外接电力端口和所述第三外接电力端口连接其他直流电源或直流负载时生成一第一控制指令；以及在所述第一外接电力端口连接光伏电池组串，所述第二外接电力端口和所述第三外接电力端口连接其他所述直流电源或所述直流负载时生成一第二控制指令；以及在所述第一外接电力端口连接市电网，所述第二外接电力端口和所述第三外接电力端口连接所述直流电源或所述直流负载时生成一第三控制指令；以及在所述第一外接电力端口连接交流负载，所述第二外接电力端口和所述第三外接电力端口连接所述直流电源或所述直流负载时生成一第四控制指令；
控制器，分别连接所述第一变换器模块、所述电流测量与保护模块、所述第二变换器模块和所述外部通讯端口，并包括：
第一控制单元，用于根据所述第一控制指令控制所述第一变换器模块按照恒电流模式或恒功率模式对所述电池组进行充放电，使得所述第一外接电力端口处的电流处于第一电流范围内，以及根据所述第一控制指令控制所述第二变换器模块按照恒电压模式或恒功率模式运行，使得所述第二外接电力端口的电压和所述第三外接电力端口的电压分别处于第一电压范围内和第二电压范围内；
第二控制单元，用于根据所述第二控制指令控制所述第一变换器模块对所述光伏电池组串端口电压进行调节，使得所述光伏电池组串运行在最大功率追踪点，以及根据所述第二控制指令控制所述第二变换器模块按照恒电压模式或恒功率模式运行，使得所述第二外接电力端口的电压和所述第三外接电力端口的电压分别处于第三电压范围内和第四电压范围内；
第三控制单元，用于根据所述第三控制指令控制所述第一变换器模块切换为AC-DC变换器，并使所述第一变换器模块控制所述第一外接电力端口处的电流跟踪所述第一外接电力端口处的电压相位运行，以及根据所述第三控制指令控制所述第二变换器模块按照恒电压模式或恒功率模式运行，使得所述第二外接电力端口的电压和所述第三外接电力端口的电压分别处于第五电压范围内和第六电压范围内；
第四控制单元，用于根据所述第四控制指令控制所述第一变换器模块按照恒定频率、恒定幅值模式运行，使得所述第一外接电力端口输出频率和幅值恒定的交流电压，以及根据第四控制指令控制所述第二变换器模块按照恒电压模式或恒功率模式运行，使得所述第二外接电力端口的电压和所述第三外接电力端口的电压分别处于第七电压范围内和第八电压范围内。
进一步地，所述外部通讯设备包括：
信息收集单元，用于对所述市电网的实时电费价格、各所述直流电源的实时电能储量、各所述直流负载的实时功耗进行信息采集；
能耗计算单元，连接所述信息收集单元，用于将所述实时电费价格、各所述实时电能储量及各所述实时功耗输入预先训练完成的一能耗计算网络模型中，得到相应的能耗分值；
指令修正单元，连接所述能耗计算单元，用于根据所述能耗分值生成第一修正指令、第二修正指令、第三修正指令和第四修正指令，所述第一修正指令、所述第二修正指令、所述第三修正指令和所述第四修正指令分别用于对所述第一控制指令、所述第二控制指令、所述第三控制指令和所述第四控制指令进行修正，所述第一修正指令、所述第二修正指令、所述第三修正指令和所述第四修正指令中均预先包含有所述第一外接电力端口、所述第二外接电力端口、所述第三外接电力端口的电力连接关系。
进一步地，所述一体化机柜内部还设有温度检测模块，连接所述控制器，所述温度检测模块分别用于检测所述第一变换器模块、所述第二变换器模块和所述一体化机柜内至少一其余位置处的实时温度，并分别根据所述第一变换器模块、所述第二变换器模块和所述一体化机柜内至少一其余位置处的实时温度处理得到相应的温度环境值；
则所述外部通讯设备还包括模型优化单元，连接所述能耗计算单元，用于根据所述温度环境值对所述能耗计算网络模型的权重参数进行优化调整，直至所述能耗计算网络模型的预测准确率高于第一准确阈值。
进一步地，所述第一变换器模块包括至少一个兼容交流输入和直流输入的直流输出变流器。
进一步地，所述第二变换器模块为隔离型DC-DC直流变换器或非隔离型DC-DC直流变换器。
进一步地，所述直流电源包括所述电池组、所述光伏电池组串、燃料电池或其它电能变换器的直流输出端口。
进一步地，所述直流负载包括所述电池组的直流输入端口、电能变换器的直流输入端口或其它直流供电设备。
进一步地，所述一体化机柜还包括共用辅助电源和冷却散热组件，所述共用辅助电源电连接所述第一变换器模块、所述电流检测模块、所述第二变换器模块和所述控制器，所述共用辅助电源用于分别为所述第一变换器模块、所述电流检测模块、所述第二变换器模块和所述控制器供电，所述冷却散热组件设置在所述第一变换器模块、所述电流检测模块、所述第二变换器模块和所述控制器的之间，用于对所述第一变换器模块、所述电流检测模块、所述第二变换器模块和所述控制器进行散热。
一种光储充一体系统，应用于上述的光储充一体装置，所述光储充一体系统包括多个所述光储充一体装置，多个所述光储充一体装置通过所述第二外接电力端口互相连接。
本发明的有益效果：
本发明通过设置两个电能变换器模块、三个外接电力端口、一个控制器及控制器内部的四个控制单元实现了光储充一体装置及系统中电能变换与控制功能的一体化、标准化和集成化，减少了电能变换器的种类和数量，并极大减少了各功能模块间的线缆匹配与连接，进而降低了系统中电能变换设备的总体积，提高了电能变换的功率密度，实现了光储充一体装置及系统的小型化和轻量化，进而减小光储充一体装置及系统的占地面积，提高了设备运输和光储充一体系统搭建的便捷性，缩短工程建设时间，利于降低成本。
附图说明
图1是现有技术中光储直柔建筑配电系统的结构示意图；
图2是本发明中光储充一体装置的结构示意图；
图3是本发明中光储充一体装置在应用场景1中的结构示意图；
图4是本发明中光储充一体系统在应用场景2中的结构示意图；
图5是本发明中光储充一体系统在应用场景3中的结构示意图；
图6是本发明中光储充一体装置在应用场景4中的结构示意图；
图7是本发明中光储充一体装置在应用场景5中的结构示意图；
图8是本发明中第一变换器模块和第二变换器模块的电路原理图。
附图标记：1、第一变换器模块；1A、第一外接电力端口；2、电流检测模块；2B、第二外接电力端口；3、第二变换器模块；3C、第三外接电力端口；4、外部通讯设备；41、信息收集单元；42、能耗计算单元；43、指令修正单元；44、模型优化单元；4D、外部通讯端口；5、控制器；51、第一控制单元；52、第二控制单元；53、第三控制单元；54、第四控制单元；6、温度检测模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如图1和图8所示，本实施例的一种光储充一体装置，包括一体化机柜，一体化机柜包括：
第一外接电力端口1A，连接一第一变换器模块1；
第二外接电力端口2B，连接一电流检测模块2；
第三外接电力端口3C，连接一第二变换器模块3，第一变换器模块1、电流检测模块2和第二变换器模块3之间连接有直流母线，第一外接电力端口1A、第二外接电力端口2B和第三外接电力端口3C均用于连接外部电源或负载；
外部通讯端口4D，连接外部通讯设备4；
外部通讯设备4用于在第一外接电力端口1A连接电池组，第二外接电力端口2B和第三外接电力端口3C连接其他直流电源或直流负载时生成一第一控制指令；以及在第一外接电力端口1A连接光伏电池组串，第二外接电力端口2B和第三外接电力端口3C连接其他直流电源或直流负载时生成一第二控制指令；以及在第一外接电力端口1A连接市电网，第二外接电力端口2B和第三外接电力端口3C连接直流电源或直流负载时生成一第三控制指令；以及在第一外接电力端口1A连接交流负载，第二外接电力端口2B和第三外接电力端口3C连接直流电源或直流负载时生成一第四控制指令；
控制器5，分别连接第一变换器模块1、电流测量与保护模块、第二变换器模块3和外部通讯端口4D，并包括：
第一控制单元51，用于根据第一控制指令控制第一变换器模块1按照恒电流模式或恒功率模式对电池组进行充放电，使得第一外接电力端口1A处的电流处于第一电流范围内，以及根据第一控制指令控制第二变换器模块3按照恒电压模式或恒功率模式运行，使得第二外接电力端口2B的电压和第三外接电力端口3C的电压分别处于第一电压范围内和第二电压范围内；
第二控制单元52，用于根据第二控制指令控制第一变换器模块1对光伏电池组串端口电压进行调节，使得光伏电池组串运行在最大功率追踪点，以及根据第二控制指令控制第二变换器模块3按照恒电压模式或恒功率模式运行，使得第二外接电力端口2B的电压和第三外接电力端口3C的电压分别处于第三电压范围内和第四电压范围内；
第三控制单元53，用于根据第三控制指令控制第一变换器模块1切换为AC-DC变换器，并使第一变换器模块1控制第一外接电力端口1A处的电流跟踪第一外接电力端口1A处的电压相位运行，以及根据第三控制指令控制第二变换器模块3按照恒电压模式或恒功率模式运行，使得第二外接电力端口2B的电压和第三外接电力端口3C的电压分别处于第五电压范围内和第六电压范围内；
第四控制单元54，用于根据第四控制指令控制第一变换器模块1按照恒定频率、恒定幅值模式运行，使得第一外接电力端口1A输出频率和幅值恒定的交流电压，以及根据第四控制指令控制第二变换器模块3按照恒电压模式或恒功率模式运行，使得第二外接电力端口2B的电压和第三外接电力端口3C的电压分别处于第七电压范围内和第八电压范围内。
具体地，本实施例中，电流检测模块2可以为设置在一体化机柜内部的电流检测与保护电路，用于检测直流母线上的实时电流，并在实时电流过大时进行断电保护。第一控制单元51、第二控制单元52、第三控制单元53和第四控制单元54可以为设置在控制器5内部的四套控制程序。
本实施例通过设置两个电能变换器模块、三个外接电力端口、一个控制器5及控制器5内部的四个控制单元实现了光储充一体装置及系统中电能变换与控制功能的一体化和集成化，极大减少了各功能模块间的线缆匹配与连接，进而降低了系统中电能变换设备的总体积，提高了电能变换的功率密度，实现了光储充一体装置及系统的小型化和轻量化，进而减小光储充一体装置及系统的占地面积，提高了设备运输和光储充一体系统搭建的便捷性，缩短工程建设时间，利于降低成本。
一种光储充一体系统，应用于上述的光储充一体装置，光储充一体系统包括多个光储充一体装置，多个光储充一体装置通过第二外接电力端口2B互相连接。
以下应用场景仅为本发明实施的举例，但本发明的应用不仅限于此。
应用场景1如图3所示，第一外接电力端口1A输入为光伏电池组串，第二外接电力端口2B连接储能电池组，第三外接电力端口3C连接EV电池负载。外部通讯设备4生成第二控制指令，控制器5接收第二控制指令并通过第二控制单元52控制第一变换器模块1运行在最大功率点跟踪(MPPT)模式，第一变换器模块1从光伏电池板阵列捕获能量并送入到系统内部直流母线。同时控制器5依据第二控制指令控制连接到系统内部直流母线的第二变换器模块3按照恒电压模式或恒功率模式运行，使得第二外接电力端口2B的电压和第三外接电力端口3C的电压分别处于第三电压范围内和第四电压范围内，以使得第二变换器模块3给第三外接电力端口3C连接的电动汽车电池充电；第二外接电力端口2B连接的电池组规格与储存电量(SOC)决定了直流母线的电压，并平衡第一变换器模块1与第二变换器模块3所传输能量的差额，其储存电量和端电压因此而改变。当光伏电池组串提供的电能功率大于第二变换器模块3对EV电池的充电功率时，功率超额部分由第二外接电力端口2B连接的储能电池组吸收，电池组SOC随之逐渐上升；当光伏电池组串提供的电能功率小于第二变换器模块3对EV电池的充电功率时，功率不足部分由第二外接电力端口2B连接的储能电池组提供，电池组SOC随之逐渐下降；当第二外接电力端口2B连接的储能电池SOC达到最高或最低限值时，控制器5依据第二控制指令自动限制第二变换器充电功率或第一变换器发电功率。
应用场景2如图4所示，两套光储充一体装置通过第二外接电力端口2B并联，组成更多电源和负载端口的光储充一体系统。其中，第一光储充一体装置的控制器5运行于在第二控制单元52的控制下，而第二光储充一体装置的控制器5运行于第三控制单元53的控制下。该光储充一体系统不仅增加了充电桩数量和充电功率，而且提供富余光伏发电馈送电网的能力，以及光伏能量不足时由市电网提供EV和储能电池充电能量的能力。外部通讯设备4还能依据分时电价和光伏发电量的变化，调制第二控制指令和第三控制指令并发送给到各控制器5，控制柔性充电负荷在不同时段的功率，实现光储充一体系统的优化运行。
应用场景3如图5所示，两套光储充一体装置通过第二外接电力端口2B并联，组成更多电源和负载端口的光储充一体系统。其中，第一光储充一体装置的第一外接电力端口1A连接市电网，其控制器5运行于第三控制单元53的控制下，而第二光储充一体装置之第一外接电力端口1A连接一电池组，其控制器5运行于第一控制单元51控制下。第一变换器模块1在第一外接电力端口1A连接的电池组，与第二外接电力端口2B所连接的电池组有差异。在该光储充一体系统中第二光储充一体装置之第一变换器模块1在控制器5的指令下变换为双向DC-DC变换器，为多种不同电池的并接到直流母线提供了有效的能量管理。
应用场景4如图6所示，第一变换器模块1对电能做直流到交流逆变，在第一外接电力端口1A输出220V-50Hz交流电，第二外接电力端口2B连接储能电池组，第三外接电力端口3C通过第二变换器将EV电池连接到内部直流母线。此光储充一体装置接收第四控制指令在第四控制单元54的控制下运行，使得第一变换器模块1运行于逆变模式，从系统内部直流母线取电为第一外接电力端口1A连接的交流负载供电；同时，第四控制单元54依据第四控制指令控制第二变换器模块3使第三外接电力端口3C连接的电动汽车电池放电；第二外接电力端口2B连接的电池组规格与储存电量(SOC)决定了直流母线的电压，并平衡第一变换器与第二变换器所传输能量的差额，其储存电量和端电压因此而改变，直至SOC的最高或最低限值。
应用场景5如图7所示，第一外接电力端口1A连接用于电池救援的移动电池组，第二外接电力端口2B连接储能电池组，第三外接电力端口3C通过第二变换器模块3将EV电池连接到内部直流母线。此光储充一体装置接收第一控制指令运行在第一控制单元51的控制下，第一变换器模块1以恒流或恒功率模式运行，控制移动电池组与光储充装置一体化直流母线之间的功率和电流流动；同时，第二控制单元52依据第二控制指令控制第二变换器使第三外接电力端口3C连接的电动汽车电池充放电；第二外接电力端口2B连接的电池组规格与储存电量(SOC)决定了直流母线的电压，并平衡第一变换器模块1与第二变换器模块3所传输能量的差额，其储存电量和端电压因此而改变，直至SOC的最高或最低限值。由此，在此场景下，光储充一体系统实现对移动电池组的充电，或者通过移动电池组放电，给第二外接电力端口2B连接的储能电池和第三外接电力端口3C连接的电动汽车补充电能。
优选的，外部通讯设备4包括：
信息收集单元41，用于对市电网的实时电费价格、各直流电源的实时电能储量、各直流负载的实时功耗进行信息采集；
能耗计算单元42，连接信息收集单元41，用于将实时电费价格、各实时电能储量及各实时功耗输入预先训练完成的一能耗计算网络模型中，得到相应的能耗分值；
指令修正单元43，连接能耗计算单元42，用于根据能耗分值生成第一修正指令、第二修正指令、第三修正指令和第四修正指令，第一修正指令、第二修正指令、第三修正指令和第四修正指令分别用于对第一控制指令、第二控制指令、第三控制指令和第四控制指令进行修正，第一修正指令、第二修正指令、第三修正指令和第四修正指令中均预先包含有第一外接电力端口1A、第二外接电力端口2B、第三外接电力端口3C的电力连接关系。
具体地，本实施例中，信息收集单元41获取得到市电网的实时电费价格、各直流电源的直流电能储量以及各直流负载的实时功耗。进而通过能耗计算单元42将各实时电费价格、各直流电能储量和各实时功耗输入能耗计算网络模型，使得能耗计算网络模型输出相应的能耗分值，该能耗计算网络模块是根据采集到的历史电费价格、历史直流电能储量和历史功耗及相应人工标定的能耗分值训练得到的，能耗分值可以反映光储充一体装置在不同应用场景下的电能及电费消耗速度。由于各控制指令是光储充一体装置在不同电力连接下生成的，能耗分值也是光储充一体装置在不同电力连接下计算得到的，因此各能耗分值与相同电力连接的控制指令相对应。指令修正单元43根据各能耗分值处理得到第一修正指令、第二修正指令、第三修正指令和第四修正指令，以分别对第一控制指令、第二控制指令、第三控制指令和第四控制指令进行优化：其中指令修正单元43内部需要存储有对应于第一控制指令、第二控制指令、第三控制指令和第四控制指令的能耗标准分值，通过各能耗分值与标准能耗分值做差得到对应于第一控制指令、第二控制指令、第三控制指令和第四控制指令的四个能耗差值，进而根据各能耗差值的大小生成第一修正指令、第二修正指令、第三修正指令和第四修正指令，进而根据第一修正指令、第二修正指令、第三修正指令和第四修正指令分别对第一控制指令、第二控制指令、第三控制指令和第四控制指令进行优化调整，进而实现对光储充一体装置及系统中不同负载在不同时间段的功耗，实现优化运行。
优选的，一体化机柜内部还设有温度检测模块6，连接控制器5，温度检测模块6分别用于检测第一变换器模块1、第二变换器模块3和一体化机柜内至少一其余位置处的实时温度，并分别根据第一变换器模块1、第二变换器模块3和一体化机柜内至少一其余位置处的实时温度处理得到相应的温度环境值；
则外部通讯设备4还包括模型优化单元44，连接能耗计算单元42，用于根据温度环境值对能耗计算网络模型的权重参数进行优化调整，直至能耗计算网络模型的预测准确率高于第一准确阈值。
具体地，本实施例中，温度检测模块6可以为设置在一体化机柜内部的温度传感器，分别对第一变换器模块1、第二变换器模块3和一体化机柜内8个其余位置处的实时温度进行检测，为第一变换器模块1、第二变换器模块3和一体化机柜内8个其余位置处的实时温度配置不同的系数后相加求平均得到的温度环境值。由于环境中的温度会对端口处的充放电效率产生影响，因此模型优化单元44根据各端口处的温度环境值对能耗计算网络模型的权重参数进行优化调整，使得能耗计算网络模型减少了各端口处温度的影响，从而提升了能耗计算网络模型的预测精度，其中第一准确阈值可以为95％。
优选的，第一变换器模块1包括至少一个兼容交流输入和直流输入的直流输出变流器。
具体地，本实施例还可以降低光储充一体系统的成本：本实施例中的第一变换器模块1可以兼容交流输入和直流输入，使得第一变换器模块1同时具有AC-DC和DC-DC变换能力，因此本实施例中的第一变换器模块1可实现多种电能变换与控制功能，减少了系统中电能变换器的产品类型，使得设备型号更具有模块化、标准化、通用化的特点，有利于生产制造的规模化、标准化，从而有助于降低供应链管理和产品制造成本。
优选的，第二变换器模块3为隔离型DC-DC直流变换器或非隔离型DC-DC直流变换器。
优选的，直流电源包括电池组、光伏电池组串、燃料电池或其它电能变换器的直流输出端口。
优选的，直流负载包括电池组的直流输入端口、电能变换器的直流输入端口或其它直流供电设备。
优选的，一体化机柜还包括共用辅助电源和冷却散热组件，共用辅助电源电连接第一变换器模块1、电流检测模块2、第二变换器模块3和控制器5，共用辅助电源用于分别为第一变换器模块1、电流检测模块2、第二变换器模块3和控制器5供电，冷却散热组件设置在第一变换器模块1、电流检测模块2、第二变换器模块3和控制器5的之间，用于对第一变换器模块1、电流检测模块2、第二变换器模块3和控制器5进行散热。
具体地，本实施例中，通过设置共用辅助电源实现了为第一变换器模块1、电流检测模块2、第二变换器模块3和控制器5进行统一供电，降低了供电设备的体积。通过设置共用的冷却散热组件，实现了通过一个冷却散热组件同时为第一变换器模块1、电流检测模块2、第二变换器模块3和控制器5进行散热，保证各模块能长时间运行，同时减少了冷却散热组件的占用体积，从而实现了减少一体化机柜的总体体积。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种光储充一体装置，其特征在于，包括一体化机柜，所述一体化机柜包括：
第一外接电力端口(1A)，连接一第一变换器模块(1)；
第二外接电力端口(2B)，连接一电流检测模块(2)；
第三外接电力端口(3C)，连接一第二变换器模块(3)，所述第一变换器模块(1)、所述电流检测模块(2)和所述第二变换器模块(3)之间连接有直流母线，所述第一外接电力端口(1A)、所述第二外接电力端口(2B)和所述第三外接电力端口(3C)均用于连接外部电源或负载；
外部通讯端口(4D)，连接外部通讯设备(4)；
所述外部通讯设备(4)用于在所述第一外接电力端口(1A)连接电池组，所述第二外接电力端口(2B)和所述第三外接电力端口(3C)连接其他直流电源或直流负载时生成一第一控制指令；以及在所述第一外接电力端口(1A)连接光伏电池组串，所述第二外接电力端口(2B)和所述第三外接电力端口(3C)连接其他所述直流电源或所述直流负载时生成一第二控制指令；以及在所述第一外接电力端口(1A)连接市电网，所述第二外接电力端口(2B)和所述第三外接电力端口(3C)连接所述直流电源或所述直流负载时生成一第三控制指令；以及在所述第一外接电力端口(1A)连接交流负载，所述第二外接电力端口(2B)和所述第三外接电力端口(3C)连接所述直流电源或所述直流负载时生成一第四控制指令；
控制器(5)，分别连接所述第一变换器模块(1)、所述电流测量与保护模块、所述第二变换器模块(3)和所述外部通讯端口(4D)，并包括：
第一控制单元(51)，用于根据所述第一控制指令控制所述第一变换器模块(1)按照恒电流模式或恒功率模式对所述电池组进行充放电，使得所述第一外接电力端口(1A)处的电流处于第一电流范围内，以及根据所述第一控制指令控制所述第二变换器模块(3)按照恒电压模式或恒功率模式运行，使得所述第二外接电力端口(2B)的电压和所述第三外接电力端口(3C)的电压分别处于第一电压范围内和第二电压范围内；
第二控制单元(52)，用于根据所述第二控制指令控制所述第一变换器模块(1)对所述光伏电池组串端口电压进行调节，使得所述光伏电池组串运行在最大功率追踪点，以及根据所述第二控制指令控制所述第二变换器模块(3)按照恒电压模式或恒功率模式运行，使得所述第二外接电力端口(2B)的电压和所述第三外接电力端口(3C)的电压分别处于第三电压范围内和第四电压范围内；
第三控制单元(53)，用于根据所述第三控制指令控制所述第一变换器模块(1)切换为AC-DC变换器，并使所述第一变换器模块(1)控制所述第一外接电力端口(1A)处的电流跟踪所述第一外接电力端口(1A)处的电压相位运行，以及根据所述第三控制指令控制所述第二变换器模块(3)按照恒电压模式或恒功率模式运行，使得所述第二外接电力端口(2B)的电压和所述第三外接电力端口(3C)的电压分别处于第五电压范围内和第六电压范围内；
第四控制单元(54)，用于根据所述第四控制指令控制所述第一变换器模块(1)按照恒定频率、恒定幅值模式运行，使得所述第一外接电力端口(1A)输出频率和幅值恒定的交流电压，以及根据第四控制指令控制所述第二变换器模块(3)按照恒电压模式或恒功率模式运行，使得所述第二外接电力端口(2B)的电压和所述第三外接电力端口(3C)的电压分别处于第七电压范围内和第八电压范围内；
所述外部通讯设备(4)包括：
信息收集单元(41)，用于对所述市电网的实时电费价格、各所述直流电源的实时电能储量、各所述直流负载的实时功耗进行信息收集；
能耗计算单元(42)，连接所述信息收集单元(41)，用于将所述实时电费价格、各所述实时电能储量及各所述实时功耗输入预先训练完成的一能耗计算网络模型中，得到相应的能耗分值；
指令修正单元(43)，连接所述能耗计算单元(42)，用于根据所述能耗分值生成第一修正指令、第二修正指令、第三修正指令和第四修正指令，所述第一修正指令、所述第二修正指令、所述第三修正指令和所述第四修正指令分别用于对所述第一控制指令、所述第二控制指令、所述第三控制指令和所述第四控制指令进行修正，所述第一修正指令、所述第二修正指令、所述第三修正指令和所述第四修正指令中均预先包含有所述第一外接电力端口(1A)、所述第二外接电力端口(2B)、所述第三外接电力端口(3C)的电力连接关系。
2.根据权利要求1所述的光储充一体装置，其特征在于：所述一体化机柜内部还设有温度检测模块(6)，连接所述控制器(5)，所述温度检测模块(6)分别用于检测所述第一变换器模块(1)、所述第二变换器模块(3)和所述一体化机柜内至少一其余位置处的实时温度，并分别根据所述第一变换器模块(1)、所述第二变换器模块(3)和所述一体化机柜内至少一其余位置处的实时温度处理得到相应的温度环境值；
则所述外部通讯设备(4)还包括模型优化单元(44)，连接所述能耗计算单元(42)，用于根据所述温度环境值对所述能耗计算网络模型的权重参数进行优化调整，直至所述能耗计算网络模型的预测准确率高于第一准确阈值。
3.根据权利要求1所述的光储充一体装置，其特征在于：所述第一变换器模块(1)包括至少一个兼容交流输入和直流输入的直流输出变流器。
4.根据权利要求1所述的光储充一体装置，其特征在于：所述第二变换器模块(3)为隔离型DC-DC直流变换器或非隔离型DC-DC直流变换器。
5.根据权利要求1所述的光储充一体装置，其特征在于：所述直流电源包括所述电池组、所述光伏电池组串、燃料电池或其它电能变换器的直流输出端口。
6.根据权利要求1所述的光储充一体装置，其特征在于：所述直流负载包括所述电池组的直流输入端口、电能变换器的直流输入端口或其它直流供电设备。
7.根据权利要求1所述的光储充一体装置，其特征在于：所述一体化机柜还包括共用辅助电源和冷却散热组件，所述共用辅助电源电连接所述第一变换器模块(1)、所述电流检测模块(2)、所述第二变换器模块(3)和所述控制器(5)，所述共用辅助电源用于分别为所述第一变换器模块(1)、所述电流检测模块(2)、所述第二变换器模块(3)和所述控制器(5)供电，所述冷却散热组件设置在所述第一变换器模块(1)、所述电流检测模块(2)、所述第二变换器模块(3)和所述控制器(5)的之间，用于对所述第一变换器模块(1)、所述电流检测模块(2)、所述第二变换器模块(3)和所述控制器(5)进行散热。
8.一种光储充一体系统，应用于权利要求1-7任意一项所述的光储充一体装置，其特征在于，所述光储充一体系统包括多个所述光储充一体装置，多个所述光储充一体装置通过所述第二外接电力端口(2B)互相连接。
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