CN210776327U - 一种光伏输出功率短期预测智能自检装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光伏输出功率短期预测智能自检装置，包括底座，所述底座内安装有支柱电机，所述底座上安装由支柱电机控制的支柱，而所述的支柱的上端安装有旋转关节，所述的旋转关节的旋转处相应安装有关节电机，所述的旋转关节上则相应安装有电池板支架，而该电池板支架上则安装有两块相互独立的太阳能电池板。本装置相较现有光伏输出功率预测装置更加小巧便携，其使用两块小型的相互独立的太阳能电池板，独立于发电设施运作，通过将两块太阳能电池板输出功率与发电设施的输出功率进行对比预测，实现自检功能。

Description

一种光伏输出功率短期预测智能自检装置

技术领域

本实用新型涉及涉及光伏的输出功率预测设备技术领域，具体的说是一种光伏输出功率短期预测智能自检装置。

背景技术

光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能的一种技术。相比传统发电技术，光伏发电利用可再生的太阳能作为能源，不用担心资源枯竭、安全无污染且受资源分布地域的限制较小。

然而光伏发电受太阳辐射强度、气溶胶、云、水蒸气等因素的影响，发电功率因此不断波动，增加了电力调度的难度，而光伏输出功率预测能够在一定程度上解决上述问题；例如申请公布号：CN107085755A的申请文件中就公开了光伏短期功率预测方法及系统。

但是现有的装置中，光伏输出功率预测通常利用光伏面板阵列中的某一块或者某几块作为数据源进行测定，需要外部的计算机进行预测，运维成本高且影响发电量；同时，光伏输出功率预测的结果往往仅能在控制中心查看，当预测结果和实际输出不符时不便于排查故障源。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种光伏输出功率短期预测智能自检装置。

技术方案：本实用新型解决问题所采用的技术方案为：一种光伏输出功率短期预测智能自检装置，包括底座，所述底座内安装有支柱电机，所述底座上安装了由支柱电机控制的支柱，而所述的支柱的上端安装有旋转关节，所述的旋转关节的旋转处相应安装有关节电机，所述的旋转关节上则相应安装有电池板支架，而该电池板支架上则安装有两块相互独立的太阳能电池板；所述的底座内还相应设置有处理器模块以及储能电池，所述的处理器模块可根据光伏发电设施的数据信息相应调整支柱电机和关节电机的位置，并可将光伏的输出功率与所述电池板支架上的两块独立的太阳能电池板的输出功率进行对比。

作为优选，所述的处理器模块包括预测执行模块，该预测执行模块为ARM或FPGA或嵌入式GPU开发板，包括集成预测模块、异常检测模块以及故障诊断模块。

作为优选，所述底座的侧面还设置有无线通信装置、指示灯、电源开关、电源接口、数据接口、网络接口，且上述部件均与处理器模块相连。

作为优选，所述的无线通信装置包括天线和无线收发模块，数据传输方式为2.4G或GSM方式，所述的网络接口设置为RJ45接口，所述的数据接口设置为USB接口。

作为优选，所述的底座上还设置有若干固定孔，通过固定孔固定底座。

有益效果：本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：本装置相较现有光伏输出功率预测装置更加小巧便携，其使用两块小型的相互独立的太阳能电池板，独立于发电设施运作，通过将两块太阳能电池板输出功率与发电设施的输出功率进行对比预测，实现自检功能，能够有效降低维护成本；预测结果可以通过无线、有线网络等发送到各类设备接受装置或控制中心，对于简单故障能够进行快速初步判断和报备；此外，本实用新型的应用广泛，可用于各种规模的光伏发电场合。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型背面结构图；

图3为本实用新型底座结构图；

图4为本实用新型关节电机安装结构图；

图5为本实用新型结构原理图；

图6为本实用新型工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

如图1至图4所示，一种光伏输出功率短期预测智能自检装置，包括两块太阳能电池板7，且两块太阳能电池板7电路互不相连，排列在电池板支架6上，互为参照，实现装置自检；电池板支架6下设置控制太阳能电池板方向的机械手；机械手由旋转关节4、支柱3和支柱电机2组成，旋转关节4中含有关节电机5，并与支柱3连接；支柱电机2设置在底座1内，并与支柱3连接；底座1上设置有无线通信装置9、指示灯10、电源开关11、电源接口12、数据接口13和网络接口14；预测执行模块设置在底座内，与无线通信装置9、指示灯10、电源开关11、电源接口12、数据接口13和网络接口14、支柱电机2以及旋转关节4关节电机5连接；预测执行模块中嵌入了机械手控制算法，通过控制选择关节和支柱，实现对太阳能电池的方向的任意角度调整；太阳能电池板7与储能电池16相连，在有阳光的情况下给储能电池16充电，储能电池16在电量充足的情况下给装置各模块供电；底座1上设置有若干固定孔4，用于固定本装置。

本装置的预测执行模块，根据观测到的光伏电站太阳能电池板安装方法，包括固定结构、单轴结构或双轴结构，运行机械手控制算法，即控制旋转关节4上的关节电机5和支柱3上的支柱电机2，使旋转关节4和支柱3可绕各自轴旋转，保持太阳能电池板7的位置与所在预测光伏电站的太阳能电池板接收太阳辐射的状态一致。

在实际使用中，如果观测光伏电站太阳能电池板安装方法为固定结构，则在初次安装时，调整控制旋转关节4中关节电机5和支柱电机2后，后续的预测工作中将不再对太阳能电池板7进行调整；如果观测光伏电站太阳能电池板安装方法为单轴结构，则在初次安装时，调整支柱电机2后，后续的预测工作中仅通过旋转关节4中的关节电机5对太阳能电池板7进行调整；如果观测光伏电站太阳能电池板安装方法为双轴结构，则预测工作中控制旋转关节4中关节电机5和支柱电机2对太阳能电池板7进行调整；总之本装置的太阳能电池板7的位置需与预测的光伏发电场所的太阳能电池板接收太阳辐射的角度一致。

预测执行模块优选ARM或FPGA或嵌入式GPU开发板，可集成预测算法模块、异常检测算法模块和故障诊断算法模块，结合历史预测数据和光伏电站输出功率监测数据，对于发电功率异常和本装置自身的故障进行判断和报备；其中，预测算法优选基于机器学习的预测算法，如支持向量机算法、神经网络算法等；本装置中预测执行模块以及各模块以及短期预测的方法均为现有技术，在背景技术文件中已经提到。

无线通信装置9由天线和无线收发模块等组成，能够接收同台区的各项数据和远程监控中的大尺度数据，并实现预测结果和故障诊断结果的发送。数据传输方式可选2.4G、GSM方式等。网络接口14优选RJ45接口，用于与控制设备等通过有线网络传输数据，数据接口13优选USB接口用于短距离传输数据。

如图5和图6所示，打开电源开关11，如储能电池16电量足够装置工作，则本装置采用储能电池工作，否则通过电源接口12连接外接电源，使用外接电源供电。检测装置当前状态是否正常，如果存在故障，则发送诊断结果，关闭装置，等待运维人员检修。如果装置状态正常，则启动装置，点亮指示灯，接收并解析来自无线或有线网络连接的数据，如同台区的历史太阳辐射、历史温湿度、历史天气参数、历史发电功率、当前温湿度、当前天气参数、当前输出功率和太阳位置等。

预测执行模块运行的程序将各数据输入机器学习预测算法模型中，预测短期输出功率，如5min一个预测值，预测未来4小时的功率输出情况等，并通过无线通信装置9和网络接口14的连接发送预测结果；两块太阳能电池板的输出功率分别输送给预测执行模块，并与之前预测进过进行比较，相互校验，然后存储预测结果和相关数据；预测执行模块运行机械手控制算法，控制各电机，调整两快太阳能电池的位置，使得其获得的太阳辐射强度与观测光伏电站中的太阳能电池板相同，进入下一次预测过程。上述工作过程不断循环直至接收到停止指令或装置出现故障。

本装置中若接收到的当前光伏电站的输出功率小于两块太阳能电池板上任一块输出功率对应比值的最小警戒值，且对应同台区或数值天气预报不存在气象骤变的情况，如积云遮挡光伏电池板，则光伏电站的输出功率与本装置的输出功率相差较大，判断光伏发电系统可能存在故障，发送和记录故障事件及其对应的时刻和数据。若装置中两片太阳能电池板的输出功率之差大于警戒值，则表示本装置中两块太阳能电池板的输出功率相差较大，则判断本装置本身存在故障，停止预测并发送和记录故障事件及其对应的时刻和数据。

上述具体实施方式只是本实用新型的一个优选实施例，并不是用来限制本实用新型的实施与权利要求范围的，凡依据本实用新型申请专利保护范围内容做出的等效变化和修饰，均应包括于本实用新型专利申请范围内。

Claims (5)

1.一种光伏输出功率短期预测智能自检装置，其特征在于：包括底座(1)，所述底座(1)内安装有支柱电机(2)，所述底座(1)上安装由支柱电机(2)控制的支柱(3)，而所述的支柱(3)的上端安装有旋转关节(4)，所述的旋转关节(4)的旋转处相应安装有关节电机(5)，所述的旋转关节(4)上则相应安装有电池板支架(6)，而该电池板支架(6)上则安装有两块相互独立的太阳能电池板(7)；所述的底座(1)内还相应设置有处理器模块(8)以及储能电池(16)，所述的处理器模块(8)可根据光伏发电设施的数据信息相应调整支柱电机(2)和关节电机(5)的位置，并可将光伏的输出功率与所述电池板支架(6)上的两块独立的太阳能电池板(7)的输出功率进行对比。

2.根据权利要求1所述的一种光伏输出功率短期预测智能自检装置，其特征在于：所述的处理器模块(8)包括预测执行模块，该预测执行模块设置为ARM或FPGA或嵌入式GPU开发板，包括集成预测模块、异常检测模块以及故障诊断模块。

3.根据权利要求2所述的一种光伏输出功率短期预测智能自检装置，其特征在于：所述底座(1)的侧面还设置有无线通信装置(9)、指示灯(10)、电源开关(11)、电源接口(12)、数据接口(13)、网络接口(14)，且上述部件均与处理器模块(8)相连。

4.根据权利要求3所述的一种光伏输出功率短期预测智能自检装置，其特征在于：所述的无线通信装置(9)包括天线和无线收发模块，数据传输方式为2.4G或GSM方式，所述的网络接口(14)设置为RJ45接口，所述的数据接口(13)设置为USB接口。

5.根据权利要求1所述的一种光伏输出功率短期预测智能自检装置，其特征在于：所述的底座(1)上还设置有若干固定孔(15)，通过固定孔(15)固定底座(1)。

Images