CN116345629A - 一种光伏储能设备的储能管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及储能管理系统，具体涉及一种光伏储能设备的储能管理系统，包括控制模块和光伏发电组件，控制模块通过电池数据采集模块采集储能电池的电池数据，储能电池与光伏发电组件之间连接有用于切换储能电池充放电状态的第二切换装置，第二切换装置通过逆变器连接用于切换负载供电方式的第一切换装置，第一切换装置连接于电网、负载之间，控制模块对第二切换装置、第一切换装置进行控制；本发明提供的技术方案能够有效克服现有技术所存在的无法对储能电池进行高效管理，以及不能对储能电池充放电进行有效均衡控制的缺陷。

Description

一种光伏储能设备的储能管理系统
技术领域
本发明涉及储能管理系统，具体涉及一种光伏储能设备的储能管理系统。
背景技术
在清洁能源需求迫切以及光伏电力成本快速下降的趋势中，光伏获得广泛应用。除了集中式和分布式工商业发电站的建设投用，光伏也走进了人们的家庭生活，大量光伏发电系统被安装至户用建筑上，为日常生活提供电力。未来将可能与其他户用系统设备(如新能源汽车、智能家居等)联接，构建低碳化、智能化的生活生态。
但是，光伏发电受昼夜、季节、光照、温度等自然因素的影响，具有波动性、随机性和间歇性等特点，其无法独立地稳定供电，往往需要与电网结合，平抑不稳定性。此外，光伏与储能电池组合能够显著改善光伏供电的稳定性，提高光伏发电的利用率，拓展系统功能应用。
但现，现有光伏发电系统中的储能电池基本都是被动的充电和放电，应用方式较为原始。同时，在电池储能技术领域，电池管理起到关键作用，如何保证电池的使用寿命，更加合理地利用资源成为电池管理研究的热点，其中电池均衡功能对于延长电池的使用寿命起到决定性的作用。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种光伏储能设备的储能管理系统，能够有效克服现有技术所存在的无法对储能电池进行高效管理，以及不能对储能电池充放电进行有效均衡控制的缺陷。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种光伏储能设备的储能管理系统，包括控制模块和光伏发电组件，所述控制模块通过电池数据采集模块采集储能电池的电池数据，所述储能电池与光伏发电组件之间连接有用于切换储能电池充放电状态的第二切换装置，所述第二切换装置通过逆变器连接用于切换负载供电方式的第一切换装置，所述第一切换装置连接于电网、负载之间，所述控制模块对第二切换装置、第一切换装置进行控制；
所述控制模块通过充放电方案生成模块基于电池数据生成电池充放电方案，并利用充放电方案调整模块基于电池数据对电池充放电方案进行调整优化，生成最终充放电方案，所述控制模块根据最终充放电方案对储能电池的工作状态进行调整，以完成储能电池的均衡充放电工作。
优选地，所述控制模块基于电池数据获取储能电池的剩余电量，当储能电池的剩余电量低于第一设定阈值时，所述控制模块通过第一切换装置控制电网向负载供电，同时通过第二切换装置控制储能电池停止向逆变器输送电能，并控制光伏发电组件向储能电池充电。
优选地，所述控制模块构建发电量预测模型，并利用发电量预测模型得到未来各时段内的发电量预测结果。
优选地，当储能电池的剩余电量高于第二设定阈值，且未来各时段内的发电量预测结果中存在发电量为0的情况时，所述控制模块通过第二切换装置控制光伏发电组件向负载供电，同时通过第一切换装置控制电网向负载供电；
其中，所述第二设定阈值大于第一设定阈值。
优选地，当储能电池的剩余电量高于第二设定阈值，且未来各时段内的发电量预测结果中不存在发电量为0的情况时，所述控制模块通过第二切换装置控制光伏发电组件向负载供电，同时通过第一切换装置控制电网停止向负载供电。
优选地，当储能电池的剩余电量高于第二设定阈值，且未来各时段内的发电量预测结果全部为0时，所述控制模块通过第二切换装置控制储能电池向逆变器输送电能，同时通过第一切换装置控制电网停止向负载供电。
优选地，当储能电池的剩余电量低于第一设定阈值，且未来各时段内的发电量预测结果中存在发电量为0的情况时，所述控制模块通过第一切换装置控制电网向负载供电，同时通过第二切换装置控制储能电池停止向逆变器输送电能。
优选地，所述控制模块通过充放电方案生成模块基于电池数据生成电池充放电方案，包括：
充放电方案生成模块构建关于电池数据的充放电方案生成模型；
获取储能电池的历史电池数据和对应的历史电池充放电方案，并构建第一训练数据集，利用第一训练数据集对充放电方案生成模型进行模型训练；
获取储能电池的实时电池数据，将实时电池数据输入训练好的充放电方案生成模型，得到电池充放电方案；
其中，充放电方案生成模型为基于3D卷积残差网络构建的神经网络模型。
优选地，所述控制模块利用充放电方案调整模块基于电池数据对电池充放电方案进行调整优化，生成最终充放电方案，包括：
充放电方案调整模块构建关于电池基本特性数据的充放电方案调整模型；
获取其他系统中储能电池的第一电池基本特性数据和对应的电池充放电方案调整结果，并建立第二训练数据集，利用第二训练数据集对充放电方案调整模型进行模型训练；
获取本系统中储能电池的第二电池基本特性数据，将第二电池基本特性数据和电池充放电方案输入训练好的充放电方案调整模型，得到最终充放电方案。
优选地，还包括模型优化模块，所述控制模块通过模型优化模块对充放电方案生成模型、充放电方案调整模型进行模型优化，具体包括：
获取储能电池的实时电池数据，采用大数据分析方法基于实时电池数据分析得到储能电池的实时运行状态，根据储能电池的实时运行状态对充放电方案生成模型、充放电方案调整模型进行模型优化。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明所提供的一种光伏储能设备的储能管理系统，具有以下有益效果：
1)储能电池与光伏发电组件之间连接有用于切换储能电池充放电状态的第二切换装置，第二切换装置通过逆变器连接用于切换负载供电方式的第一切换装置，第一切换装置连接于电网、负载之间，控制模块通过对第二切换装置、第一切换装置进行控制，一方面能够根据光伏发电组件的发电情况及储能电池的剩余电量对储能电池进行高效的充放电控制，另一方面能够对系统负载的供电方式进行有效切换，以提高光伏供电的稳定性；
2)控制模块通过充放电方案生成模块基于电池数据生成电池充放电方案，并利用充放电方案调整模块基于电池数据对电池充放电方案进行调整优化，生成最终充放电方案，控制模块根据最终充放电方案对储能电池的工作状态进行调整，以完成储能电池的均衡充放电工作，通过对储能电池充放电的均衡控制，能够有效延长储能电池的使用寿命。
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地介绍。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为本发明的系统示意图；
图2为本发明中生成最终充放电方案的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
一种光伏储能设备的储能管理系统，如图1所示，包括控制模块和光伏发电组件，控制模块通过电池数据采集模块采集储能电池的电池数据，储能电池与光伏发电组件之间连接有用于切换储能电池充放电状态的第二切换装置，第二切换装置通过逆变器连接用于切换负载供电方式的第一切换装置，第一切换装置连接于电网、负载之间，控制模块对第二切换装置、第一切换装置进行控制。
①控制模块基于电池数据获取储能电池的剩余电量，当储能电池的剩余电量低于第一设定阈值时，控制模块通过第一切换装置控制电网向负载供电，同时通过第二切换装置控制储能电池停止向逆变器输送电能，并控制光伏发电组件向储能电池充电。
本申请技术方案中，控制模块构建发电量预测模型，并利用发电量预测模型得到未来各时段内的发电量预测结果。
②当储能电池的剩余电量高于第二设定阈值，且未来各时段内的发电量预测结果中存在发电量为0的情况时，控制模块通过第二切换装置控制光伏发电组件向负载供电，同时通过第一切换装置控制电网向负载供电；
其中，第二设定阈值大于第一设定阈值。
③当储能电池的剩余电量高于第二设定阈值，且未来各时段内的发电量预测结果中不存在发电量为0的情况时，控制模块通过第二切换装置控制光伏发电组件向负载供电，同时通过第一切换装置控制电网停止向负载供电。
④当储能电池的剩余电量高于第二设定阈值，且未来各时段内的发电量预测结果全部为0时，控制模块通过第二切换装置控制储能电池向逆变器输送电能，同时通过第一切换装置控制电网停止向负载供电；
当储能电池的剩余电量低于第一设定阈值，且未来各时段内的发电量预测结果中存在发电量为0的情况时，控制模块通过第一切换装置控制电网向负载供电，同时通过第二切换装置控制储能电池停止向逆变器输送电能。
上述技术方案，储能电池与光伏发电组件之间连接有用于切换储能电池充放电状态的第二切换装置，第二切换装置通过逆变器连接用于切换负载供电方式的第一切换装置，第一切换装置连接于电网、负载之间，控制模块通过对第二切换装置、第一切换装置进行控制，一方面能够根据光伏发电组件的发电情况及储能电池的剩余电量对储能电池进行高效的充放电控制，另一方面能够对系统负载的供电方式进行有效切换，以提高光伏供电的稳定性。
如图1和图2所示，控制模块通过充放电方案生成模块基于电池数据生成电池充放电方案，并利用充放电方案调整模块基于电池数据对电池充放电方案进行调整优化，生成最终充放电方案，控制模块根据最终充放电方案对储能电池的工作状态进行调整，以完成储能电池的均衡充放电工作。
①控制模块通过充放电方案生成模块基于电池数据生成电池充放电方案，包括：
充放电方案生成模块构建关于电池数据的充放电方案生成模型；
获取储能电池的历史电池数据和对应的历史电池充放电方案，并构建第一训练数据集，利用第一训练数据集对充放电方案生成模型进行模型训练；
获取储能电池的实时电池数据，将实时电池数据输入训练好的充放电方案生成模型，得到电池充放电方案；
其中，充放电方案生成模型为基于3D卷积残差网络构建的神经网络模型。
②控制模块利用充放电方案调整模块基于电池数据对电池充放电方案进行调整优化，生成最终充放电方案，包括：
充放电方案调整模块构建关于电池基本特性数据的充放电方案调整模型；
获取其他系统中储能电池的第一电池基本特性数据和对应的电池充放电方案调整结果，并建立第二训练数据集，利用第二训练数据集对充放电方案调整模型进行模型训练；
获取本系统中储能电池的第二电池基本特性数据，将第二电池基本特性数据和电池充放电方案输入训练好的充放电方案调整模型，得到最终充放电方案。
③本申请技术方案中，还包括模型优化模块，控制模块通过模型优化模块对充放电方案生成模型、充放电方案调整模型进行模型优化，具体包括：
获取储能电池的实时电池数据，采用大数据分析方法基于实时电池数据分析得到储能电池的实时运行状态，根据储能电池的实时运行状态对充放电方案生成模型、充放电方案调整模型进行模型优化。
上述技术方案，控制模块通过充放电方案生成模块基于电池数据生成电池充放电方案，并利用充放电方案调整模块基于电池数据对电池充放电方案进行调整优化，生成最终充放电方案，控制模块根据最终充放电方案对储能电池的工作状态进行调整，以完成储能电池的均衡充放电工作，通过对储能电池充放电的均衡控制，能够有效延长储能电池的使用寿命。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种光伏储能设备的储能管理系统，其特征在于：包括控制模块和光伏发电组件，所述控制模块通过电池数据采集模块采集储能电池的电池数据，所述储能电池与光伏发电组件之间连接有用于切换储能电池充放电状态的第二切换装置，所述第二切换装置通过逆变器连接用于切换负载供电方式的第一切换装置，所述第一切换装置连接于电网、负载之间，所述控制模块对第二切换装置、第一切换装置进行控制；
所述控制模块通过充放电方案生成模块基于电池数据生成电池充放电方案，并利用充放电方案调整模块基于电池数据对电池充放电方案进行调整优化，生成最终充放电方案，所述控制模块根据最终充放电方案对储能电池的工作状态进行调整，以完成储能电池的均衡充放电工作。
2.根据权利要求1所述的光伏储能设备的储能管理系统，其特征在于：所述控制模块基于电池数据获取储能电池的剩余电量，当储能电池的剩余电量低于第一设定阈值时，所述控制模块通过第一切换装置控制电网向负载供电，同时通过第二切换装置控制储能电池停止向逆变器输送电能，并控制光伏发电组件向储能电池充电。
3.根据权利要求2所述的光伏储能设备的储能管理系统，其特征在于：所述控制模块构建发电量预测模型，并利用发电量预测模型得到未来各时段内的发电量预测结果。
4.根据权利要求3所述的光伏储能设备的储能管理系统，其特征在于：当储能电池的剩余电量高于第二设定阈值，且未来各时段内的发电量预测结果中存在发电量为0的情况时，所述控制模块通过第二切换装置控制光伏发电组件向负载供电，同时通过第一切换装置控制电网向负载供电；
其中，所述第二设定阈值大于第一设定阈值。
5.根据权利要求3所述的光伏储能设备的储能管理系统，其特征在于：当储能电池的剩余电量高于第二设定阈值，且未来各时段内的发电量预测结果中不存在发电量为0的情况时，所述控制模块通过第二切换装置控制光伏发电组件向负载供电，同时通过第一切换装置控制电网停止向负载供电。
6.根据权利要求3所述的光伏储能设备的储能管理系统，其特征在于：当储能电池的剩余电量高于第二设定阈值，且未来各时段内的发电量预测结果全部为0时，所述控制模块通过第二切换装置控制储能电池向逆变器输送电能，同时通过第一切换装置控制电网停止向负载供电。
7.根据权利要求6所述的光伏储能设备的储能管理系统，其特征在于：当储能电池的剩余电量低于第一设定阈值，且未来各时段内的发电量预测结果中存在发电量为0的情况时，所述控制模块通过第一切换装置控制电网向负载供电，同时通过第二切换装置控制储能电池停止向逆变器输送电能。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的光伏储能设备的储能管理系统，其特征在于：所述控制模块通过充放电方案生成模块基于电池数据生成电池充放电方案，包括：
充放电方案生成模块构建关于电池数据的充放电方案生成模型；
获取储能电池的历史电池数据和对应的历史电池充放电方案，并构建第一训练数据集，利用第一训练数据集对充放电方案生成模型进行模型训练；
获取储能电池的实时电池数据，将实时电池数据输入训练好的充放电方案生成模型，得到电池充放电方案；
其中，充放电方案生成模型为基于3D卷积残差网络构建的神经网络模型。
9.根据权利要求8所述的光伏储能设备的储能管理系统，其特征在于：所述控制模块利用充放电方案调整模块基于电池数据对电池充放电方案进行调整优化，生成最终充放电方案，包括：
充放电方案调整模块构建关于电池基本特性数据的充放电方案调整模型；
获取其他系统中储能电池的第一电池基本特性数据和对应的电池充放电方案调整结果，并建立第二训练数据集，利用第二训练数据集对充放电方案调整模型进行模型训练；
获取本系统中储能电池的第二电池基本特性数据，将第二电池基本特性数据和电池充放电方案输入训练好的充放电方案调整模型，得到最终充放电方案。
10.根据权利要求9所述的光伏储能设备的储能管理系统，其特征在于：还包括模型优化模块，所述控制模块通过模型优化模块对充放电方案生成模型、充放电方案调整模型进行模型优化，具体包括：
获取储能电池的实时电池数据，采用大数据分析方法基于实时电池数据分析得到储能电池的实时运行状态，根据储能电池的实时运行状态对充放电方案生成模型、充放电方案调整模型进行模型优化。
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