CN117522314A - 一种基于虚拟电厂的光伏发电能量管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于虚拟电厂的光伏发电能量管理系统，涉及能量管理分析技术领域，包括数据采集模块、数据控制模块、能源预测模块、建模模块、安全模块，所述数据采集模块和数据控制模块、能源预测模块、建模模块、安全模块通过网络通信进行连接，所述数据采集模块用于采集相关的数据并且传输至数据控制模块中，所述数据控制模块用于管理以及处理相关的数据，所述能源预测模块用于根据数据控制模块中的数据进行分析预测，所述建模模块用于通过建模工作来确保网络的稳定性。本发明通过将重要的资料通过传输加密单元传输至备份单元进行备份工作，而此时原本系统内的资料通过格式化单元进行格式化，防止被入侵人员进行篡改或者偷窃。

Description

一种基于虚拟电厂的光伏发电能量管理系统

技术领域

本发明涉及能量管理分析技术领域，具体为一种基于虚拟电厂的光伏发电能量管理系统。

背景技术

虚拟电厂的光伏发电能量管理系统是一种综合的能源管理系统，指的是通过有效整合、监控和优化多个分布式太阳能光伏系统，以提高整体能源效率、可靠性和可持续性，虚拟电厂是一个集成系统，通过集成多个分布式能源资源，如太阳能、风能、储能系统和传统电网，以提供更灵活和可管理的电力供应。

经过大量的检索后发现，在现有技术中，由于光伏发电能量管理系统内含有大量的数据，而有些数据涉及隐私，当不法分子攻破系统获得重要资料时后果将不可预估，另外，通常的系统在登入时一般只需要输入常规的密码即可进入，这让进入系统内部工作变得简单，可能使不法分子会通过某些途径获得密码进入系统篡改相关数据。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于虚拟电厂的光伏发电能量管理系统，解决了上述背景技术“由于光伏发电能量管理系统内含有大量的数据，而有些数据涉及隐私，当不法分子攻破系统获得重要资料时后果将不可预估且通常的系统在登入时一般只需要输入常规的密码即可进入，这让进入系统内部工作变得简单，可能使不法分子会通过某些途径获得密码进入系统篡改相关数据”的问题。

(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：一种基于虚拟电厂的光伏发电能量管理系统，包括数据采集模块、数据控制模块、能源预测模块、建模模块、安全模块，所述数据采集模块和数据控制模块、能源预测模块、建模模块、安全模块通过网络通信进行连接，所述数据采集模块用于采集相关的数据并且传输至数据控制模块中，所述数据控制模块用于管理以及处理相关的数据，所述能源预测模块用于根据数据控制模块中的数据进行分析预测，所述建模模块用于通过建模工作来确保网络的稳定性，所述安全模块用于确保系统和软件的安全性。

优选的，所述数据采集模块包括太阳能单元、测仪表单元、传感器单元、气象单元，所述太阳能单元用于测量光照强度，从而确定太阳资源的可用性，所述测仪表单元用于实时监测光伏电站的发电量，所述传感器单元包括温度传感器，用于监测光伏组件的温度，所述气象单元提供相关的气象数据，其中包括风速、温度和湿度。

优选的，所述数据控制模块包括数据储存单元、能量优化单元、监测单元、用户界面单元，所述数据储存单元用于存储、管理数据采集模块中收集的数据，所述能量优化单元用于通过数据分析和算法，优化发电计划，从而最大程度地提高能源生产效率，所述监测单元用于监测系统性能，及时检测故障，所述用户界面单元用于操作者对系统进行操作或者其他工作。

优选的，所述能源预测模块包括天气预测单元、计划单元，所述天气预测单元通过气象单元中获取的数据来预测太阳辐射和气温，从而制定发电计划，所述计划单元用于根据天气的变化以及历史数据的分析来制定短期或者长期的生产计划。

优选的，所述建模模块包括电厂模型单元、策略单元，所述电厂模型单元用于将光伏电站集成到虚拟电厂模型中，从而协调多个发电资源，所述策略单元用于定义电站之间的协同操作策略，以维护电力网络的稳定性和可靠性。

优选的，所述安全模块包括登入单元、权限选择单元、混合密码单元、生物识别单元、进入单元、次数限制单元、强制退出单元、记录单元，所述登入单元和权限选择单元、混合密码单元、生物识别单元、进入单元、次数限制单元、强制退出单元、记录单元以及用户界面单元通过网络通信进行连接。

优选的，所述登入单元用于操作者进入到用户界面单元，所述混合密码单元用于操作者输入混合密码，其中包括数字、字母，并且区分大小写，所述生物识别单元用于生物识别，包括人脸识别、指纹识别，所述进入单元用于当混合密码单元和生物识别单元均认证成功后触发进入系统，便于进行后续的操作。

优选的，所述次数限制单元用于限制操作者输入密码的次数，默认初始次数设置为三次，当超过三次后会触发强制退出单元和记录单元，所述强制退出单元用于将操作者强制性退出登入单元，从而防止不法分子通过登录的方式入侵系统，所述记录单元用于记录操作者登录的相关信息，包括登入日期、时间、地点以及登入人员的信息。

优选的，所述安全模块还包括更新单元、网络防护单元、监控单元、报警单元、传输加密单元、备份单元、格式化单元，所述更新单元和网络防护单元、监控单元、报警单元、传输加密单元、备份单元以及格式化单元通过网络通信进行连接。

优选的，所述更新单元用于定期更新操作系统、应用程序和安全补丁，确保系统和软件处于最新版本，并且修复相关的漏洞问题，所述网络防护单元用于识别并阻止恶意活动和攻击，所述监控单元用于实时监控系统活动以及检测异常行为，所述报警单元用于当监控单元检测到异常行为时会触发并且进行警报工作，包括声音警报以及灯光警报，并且将警报信息传送至相关的工作人员，所述传输加密单元用于当工作人员收到警报信息后在紧急情况下确认触发传输加密单元，将系统内重要的信息先进行加密并且传输至备份单元进行备份工作，在备份单元备份工作完成后会触发格式化单元，将系统内相关的信息进行格式化，防止系统重要信息泄漏，保证系统的安全性。

(三)有益效果

本发明提供了一种基于虚拟电厂的光伏发电能量管理系统。具备以下有益效果：

(1)该基于虚拟电厂的光伏发电能量管理系统在使用时，通过设置的更新单元定期的更新操作系统以及修复相关的漏洞，避免由于版本过低导致漏洞，通过设置的网络防护单元以及监控单元的配合能够识别恶意活动和攻击以及检测到异常行为时会进行报警，并且将重要的资料通过传输加密单元传输至备份单元进行备份工作，而此时原本系统内的资料通过格式化单元进行格式化，防止被入侵人员进行篡改或者偷窃。

(2)该基于虚拟电厂的光伏发电能量管理系统在使用时，通过设置的登入单元进入用户界面单元进行登录工作，并且通过设置的混合密码单元和生物识别单元进行多重验证，增加登入工作的安全性，并且通过设置的次数限制单元能够限制登入人员输错密码的次数的同时触发强制退出单元使操作人员无法进行登录工作，另外通过记录单元进行记录登入者的相关信息进一步的增加系统的安全性。

附图说明

图1为本发明整体系统包括内容示意图；

图2为本发明数据采集模块框架示意图；

图3为本发明数据控制模块框架示意图；

图4为本发明能源预测模块框架示意图；

图5为本发明建模模块框架示意图；

图6为本发明安全模块框架示意图。

图中：1、数据采集模块；101、太阳能单元；102、测仪表单元；103、传感器单元；104、气象单元；2、数据控制模块；201、数据储存单元；202、能量优化单元；203、监测单元；204、用户界面单元；3、能源预测模块；301、天气预测单元；302、计划单元；4、建模模块；401、电厂模型单元；402、策略单元；5、安全模块；501、登入单元；502、权限选择单元；503、混合密码单元；504、生物识别单元；505、进入单元；506、次数限制单元；507、强制退出单元；508、记录单元；509、更新单元；510、网络防护单元；511、监控单元；512、报警单元；513、传输加密单元；514、备份单元；515、格式化单元。

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。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。

实施例

请参阅图1－图6，本发明提供一种基于虚拟电厂的光伏发电能量管理系统，包括数据采集模块1、数据控制模块2、能源预测模块3、建模模块4、安全模块5，数据采集模块1和数据控制模块2、能源预测模块3、建模模块4、安全模块5通过网络通信进行连接，数据采集模块1用于采集相关的数据并且传输至数据控制模块2中。

具体的，数据采集模块1包括太阳能单元101、测仪表单元102、传感器单元103、气象单元104，太阳能单元101用于测量光照强度，从而确定太阳资源的可用性，包括太阳能传感器，型号可选择光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电管、光电倍增管、太阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器以及光纤式光电传感器，其原理均是通过受到光线照射时产生电流从而以及电压的变化，测仪表单元102用于实时监测光伏电站的发电量，可选择型号为Solar-3000M的三相电力监测仪，传感器单元103包括温度传感器，用于监测光伏组件的温度，温度传感器可选择热敏电阻传感器、电热偶传感器、温度传感器、铂热电阻温度传感器和数字输出传感器，气象单元104提供相关的气象数据，其中包括风速、温度和湿度，通过传感器检测得到，然后根据所获得数据对外界条件进行分析计算，以达到监测目的。

数据控制模块2用于管理以及处理相关的数据。

具体的，数据控制模块2包括数据储存单元201、能量优化单元202、监测单元203、用户界面单元204，数据储存单元201用于存储、管理数据采集模块1中收集的数据，以便于后续的工作，能量优化单元202用于通过数据分析和算法，优化发电计划，从而最大程度地提高能源生产效率，可采用相关系数公式来表示，具体公式为

r＝(∑xy-nxy)/√[(∑x2-nx2)(∑y2-ny2)]

其中，x和y是两个变量，n是观测数量，∑表示求和。

监测单元203用于监测系统性能，及时检测故障，用户界面单元204用于操作者对系统进行操作或者其他工作。

能源预测模块3用于根据数据控制模块2中的数据进行分析预测。

具体的，能源预测模块3包括天气预测单元301、计划单元302，天气预测单元301通过气象单元104中获取的数据来预测太阳辐射和气温，从而制定发电计划，计划单元302用于根据天气的变化以及历史数据的分析来制定短期或者长期的生产计划。

建模模块4用于通过建模工作来确保网络的稳定性。

具体的，建模模块4包括电厂模型单元401、策略单元402，电厂模型单元401用于将光伏电站集成到虚拟电厂模型中，从而协调多个发电资源，具体的，首先根据获取的数据，包括光照、温度、发电量，并且保证数据的一致性，基于光伏电站的类型和技术，建立一个数学模型，描述其能源产出特性，将建立的光伏电站模型集成到虚拟电厂模型中，并且考虑如何将光伏电站模型与其他能源组件模型相互连接，以模拟整个虚拟电厂的运行，然后使用历史数据验证光伏电站模型的准确性，考虑不同光照和温度条件下的模型性能，以确保其在各种情况下都能可靠地预测，不断优化光伏电站模型，以反映光伏电站的变化，并且需要实时监控不断采集光伏电站的运行数据，以便及时检测异常和故障，策略单元402用于定义电站之间的协同操作策略，以维护电力网络的稳定性和可靠性。

安全模块5用于确保系统和软件的安全性。

具体的，安全模块5包括登入单元501、权限选择单元502、混合密码单元503、生物识别单元504、进入单元505、次数限制单元506、强制退出单元507、记录单元508，登入单元501和权限选择单元502、混合密码单元503、生物识别单元504、进入单元505、次数限制单元506、强制退出单元507、记录单元508以及用户界面单元204通过网络通信进行连接，登入单元501用于操作者进入到用户界面单元204，权限选择单元502用于普工以及管理层不同的选择，从而能够精准定位，混合密码单元503用于操作者输入混合密码，其中包括数字、字母，并且区分大小写，生物识别单元504用于生物识别，包括人脸识别、指纹识别，通过混合密码单元503和生物识别单元504的工作增加操作者进入系统，从而增加系统的安全性，进入单元505用于当混合密码单元503和生物识别单元504均认证成功后触发进入系统，便于进行后续的操作，次数限制单元506用于限制操作者输入密码的次数，默认初始次数设置为三次，当超过三次后会触发强制退出单元507和记录单元508，强制退出单元507用于将操作者强制性退出登入单元501，从而防止不法分子通过登录的方式入侵系统，记录单元508用于记录操作者登录的相关信息，包括登入日期、时间、地点以及登入人员的信息。

进一步的，安全模块5还包括更新单元509、网络防护单元510、监控单元511、报警单元512、传输加密单元513、备份单元514、格式化单元515，更新单元509和网络防护单元510、监控单元511、报警单元512、传输加密单元513、备份单元514以及格式化单元515通过网络通信进行连接，更新单元509用于定期更新操作系统、应用程序和安全补丁，确保系统和软件处于最新版本，并且修复相关的漏洞问题，网络防护单元510用于识别并阻止恶意活动和攻击，监控单元511用于实时监控系统活动以及检测异常行为，报警单元512用于当监控单元511检测到异常行为时会触发并且进行警报工作，包括声音警报以及灯光警报，并且将警报信息传送至相关的工作人员，传输加密单元513用于当工作人员收到警报信息后在紧急情况下确认触发传输加密单元513，具体的，首先将需要传输的数据进行加密，可以通过AES算法进行计算，AES是一种对称密钥加密算法，它使用相同的密钥进行加密和解密，采用步骤中，每个字节都会被替换成另一个字节，使用一个S盒(Substitution Box)进行替代，S盒是一个由固定的字节值组成的查找表，将原始数据字节替换为S盒中对应的字节值，然后生成加密和解密所需要的密钥，加密后的数据随后通过通信通道(如互联网、局域网、电话线路等)传输到接收方，在传输过程中，数据仍然是加密的状态，因此即使在传输过程中被截获，攻击者也无法轻松解密数据，等待接收方的TEU收到加密的数据后，使用事先共享的密钥或公钥进行解密，将系统内重要的信息先进行加密并且传输至备份单元514进行备份工作，在备份单元514备份工作完成后会触发格式化单元515，将系统内相关的信息进行格式化，防止系统重要信息泄漏，保证系统的安全性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于虚拟电厂的光伏发电能量管理系统，其特征在于：包括数据采集模块(1)、数据控制模块(2)、能源预测模块(3)、建模模块(4)、安全模块(5)，所述数据采集模块(1)和数据控制模块(2)、能源预测模块(3)、建模模块(4)、安全模块(5)通过网络通信进行连接，所述数据采集模块(1)用于采集相关的数据并且传输至数据控制模块(2)中，所述数据控制模块(2)用于管理以及处理相关的数据，所述能源预测模块(3)用于根据数据控制模块(2)中的数据进行分析预测，所述建模模块(4)用于通过建模工作来确保网络的稳定性，所述安全模块(5)用于确保系统和软件的安全性。

2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟电厂的光伏发电能量管理系统，其特征在于：所述数据采集模块(1)包括太阳能单元(101)、测仪表单元(102)、传感器单元(103)、气象单元(104)，所述太阳能单元(101)用于测量光照强度，从而确定太阳资源的可用性，所述测仪表单元(102)用于实时监测光伏电站的发电量，所述传感器单元(103)包括温度传感器，用于监测光伏组件的温度，所述气象单元(104)提供相关的气象数据，其中包括风速、温度和湿度。

3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟电厂的光伏发电能量管理系统，其特征在于：所述数据控制模块(2)包括数据储存单元(201)、能量优化单元(202)、监测单元(203)、用户界面单元(204)，所述数据储存单元(201)用于存储、管理数据采集模块(1)中收集的数据，所述能量优化单元(202)用于通过数据分析和算法，优化发电计划，从而最大程度地提高能源生产效率，所述监测单元(203)用于监测系统性能，及时检测故障，所述用户界面单元(204)用于操作者对系统进行操作或者其他工作。

4.根据权利要求2所述的一种基于虚拟电厂的光伏发电能量管理系统，其特征在于：所述能源预测模块(3)包括天气预测单元(301)、计划单元(302)，所述天气预测单元(301)通过气象单元(104)中获取的数据来预测太阳辐射和气温，从而制定发电计划，所述计划单元(302)用于根据天气的变化以及历史数据的分析来制定短期或者长期的生产计划。

5.根据权利要求1所述的一种基于虚拟电厂的光伏发电能量管理系统，其特征在于：所述建模模块(4)包括电厂模型单元(401)、策略单元(402)，所述电厂模型单元(401)用于将光伏电站集成到虚拟电厂模型中，从而协调多个发电资源，所述策略单元(402)用于定义电站之间的协同操作策略，以维护电力网络的稳定性和可靠性。

6.根据权利要求1所述的一种基于虚拟电厂的光伏发电能量管理系统，其特征在于：所述安全模块(5)包括登入单元(501)、权限选择单元(502)、混合密码单元(503)、生物识别单元(504)、进入单元(505)、次数限制单元(506)、强制退出单元(507)、记录单元(508)，所述登入单元(501)和权限选择单元(502)、混合密码单元(503)、生物识别单元(504)、进入单元(505)、次数限制单元(506)、强制退出单元(507)、记录单元(508)以及用户界面单元(204)通过网络通信进行连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于虚拟电厂的光伏发电能量管理系统，其特征在于：所述登入单元(501)用于操作者进入到用户界面单元(204)，所述混合密码单元(503)用于操作者输入混合密码，其中包括数字、字母，并且区分大小写，所述生物识别单元(504)用于生物识别，包括人脸识别、指纹识别，所述进入单元(505)用于当混合密码单元(503)和生物识别单元(504)均认证成功后触发进入系统，便于进行后续的操作。

8.根据权利要求6所述的一种基于虚拟电厂的光伏发电能量管理系统，其特征在于：所述次数限制单元(506)用于限制操作者输入密码的次数，默认初始次数设置为三次，当超过三次后会触发强制退出单元(507)和记录单元(508)，所述强制退出单元(507)用于将操作者强制性退出登入单元(501)，从而防止不法分子通过登录的方式入侵系统，所述记录单元(508)用于记录操作者登录的相关信息，包括登入日期、时间、地点以及登入人员的信息。

9.根据权利要求8所述的一种基于虚拟电厂的光伏发电能量管理系统，其特征在于：所述安全模块(5)还包括更新单元(509)、网络防护单元(510)、监控单元(511)、报警单元(512)、传输加密单元(513)、备份单元(514)、格式化单元(515)，所述更新单元(509)和网络防护单元(510)、监控单元(511)、报警单元(512)、传输加密单元(513)、备份单元(514)以及格式化单元(515)通过网络通信进行连接。

10.根据权利要求9所述的一种基于虚拟电厂的光伏发电能量管理系统，其特征在于：所述更新单元(509)用于定期更新操作系统、应用程序和安全补丁，确保系统和软件处于最新版本，并且修复相关的漏洞问题，所述网络防护单元(510)用于识别并阻止恶意活动和攻击，所述监控单元(511)用于实时监控系统活动以及检测异常行为，所述报警单元(512)用于当监控单元(511)检测到异常行为时会触发并且进行警报工作，包括声音警报以及灯光警报，并且将警报信息传送至相关的工作人员，所述传输加密单元(513)用于当工作人员收到警报信息后在紧急情况下确认触发传输加密单元(513)，将系统内重要的信息先进行加密并且传输至备份单元(514)进行备份工作，在备份单元(514)备份工作完成后会触发格式化单元(515)，将系统内相关的信息进行格式化，防止系统重要信息泄漏，保证系统的安全性。