CN211151557U - 基于大数据的光储发电系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种基于大数据的光储发电系统。该光储发电系统能够连接于电网，用于将太阳能转换为电流并输送到电网，且包括光伏装置、储能装置、光储一体化装置和监测装置，其中：光伏装置用于吸收光照并产生电流，储能装置具有充电模式和放电模式，光储一体化装置用于控制储能装置在充电模式和放电模式之间切换；监测装置连接于光储一体化装置，用于根据气象数据预判光伏装置在预设时间内产生的电流的变化情况，并根据预判结果通知光储一体化装置控制储能装置切换到放电模式或充电模式。该光储发电系统够基于气象数据预判光伏装置的输出情况，并基于预判结果提前控制储能装置放电或充电，从而使得光伏输出的波动性较小。

Description

基于大数据的光储发电系统

技术领域

本公开涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种基于大数据的光储发电系统。

背景技术

光伏发电以绿色、环保、无污染、可循环利用等优点被全世界认可，成为目前应用最广的新能源发电类型之一。光伏发电受光照的直接影响，而光照并不稳定，导致光伏输出的波动较大，且光伏发电为电流源型电源，在没有外部电网支撑的情况(停电情况或孤网模式)，光伏发电根本无法供电。

因此，通常采用光伏系统和储能系统相配合的技术方案，具体而言，储能系统根据检测到的光伏输出的变动情况，对光伏输出进行一定的补偿和调整，从而使得光伏输出的波动性变小。

目前，储能系统对光伏输出的补偿和调整具有一定的滞后性，导致光伏输出的波动性依然较大。

所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种基于大数据的光储发电系统，该光储发电系统够基于气象数据预判光伏装置的输出情况，并基于预判结果提前控制储能装置放电或充电，从而使得光伏输出的波动性较小。

为实现上述发明目的，本公开采用如下技术方案：

根据本公开的一个方面，提供一种基于大数据的光储发电系统，所述光储发电系统连接于电网，且所述光储发电系统包括光伏装置、储能装置、光储一体化装置和监测装置；

所述光伏装置连接于所述光储一体化装置，用于吸收光照并产生电流；

所述储能装置连接于所述光储一体化装置，且具有充电模式和放电模式；在所述储能装置处于放电模式时，能够对所述光伏装置产生的电流进行补偿；在所述储能装置处于充电模式时，能够从所述光伏装置中获取电流进行储存；

所述光储一体化装置连接于所述电网，用于控制所述储能装置在充电模式和放电模式之间切换；

所述监测装置连接于所述光储一体化装置，用于根据气象数据预判所述光伏装置在预设时间内产生的电流的变化情况；

其中，当预判结果为所述光伏装置在所述预设时间内产生的电流变小时，所述监测装置通知所述光储一体化装置控制所述储能装置切换到放电模式；当预判结果为所述光伏装置在所述预设时间内产生的电流变大时，所述监测装置通知所述光储一体化装置控制所述储能装置切换到充电模式。

在本公开的一种示例性实施例中，所述监测装置包括：

气象仪，用于实时采集所述气象数据；

监测器，连接于所述气象仪，用于接收所述气象数据、并根据所述气象数据预判所述光伏装置在所述预设时间内产生的电流的变化情况；

其中，当预判结果为所述光伏装置在所述预设时间内产生的电流变小时，所述监测器生成第一通知信号，所述光储一体化装置接收所述第一通知信号、并根据所述第一通知信号控制所述储能装置切换到放电模式；当预判结果为所述光伏装置在所述预设时间内产生的电流变大时，所述监测器生成第二通知信号，所述光储一体化装置接收所述第二通知信号、并根据所述第二通知信号控制所述储能装置切换到充电模式。

在本公开的一种示例性实施例中，所述光储一体化装置包括：

直流母线；

DC/DC升压变换器，具有第一输入端、第一输出端和第一控制端，所述第一输入端连接于所述光伏装置，所述第一输出端连接于所述直流母线；

DC/DC双向变换器，具有第二输入端、第二输出端和第二控制端，所述第二输入端连接于所述储能装置，所述第二输出端连接于所述直流母线；

DC/AC双向变换器，具有第三输入端、第三输出端和第三控制端，所述第三输入端连接于所述直流母线，所述第三输出端连接于所述电网；

控制器，具有第四输入端和第四输出端，所述第四输入端连接于所述监测器，所述第四输出端具有第一分岔口、第二分岔口和第三分岔口；

其中，所述第一分岔口连接于所述第一控制端，所述控制器能够控制所述DC/DC升压变换器对所述光伏装置产生的电流进行升压变换；

所述第二分岔口连接于所述第二控制端，所述控制器能够接收所述第一通知信号，并根据所述第一通知信号控制所述DC/DC双向变换器对所述储能装置进行充电，以使所述储能装置切换到充电模式；所述控制器能够接收所述第二通知信号，并根据所述第二通知信号控制所述DC/DC双向变换器对所述直流母线进行放电，以使所述储能装置切换到放电模式；

所述第三分岔口连接于所述第三控制端，所述控制器能够控制所述DC/AC双向变换器对所述直流母线上的电流进行逆变或对来自所述电网的电流进行整流。

在本公开的一种示例性实施例中，所述监测器包括：

接收单元，连接于所述气象仪，用于接收所述气象数据；

预判单元，连接于所述接收单元，用于根据所述气象数据预判所述光伏装置在所述预设时间内产生的电流的变化情况；

通知信号生成单元，连接于预判单元，用于根据所述光伏装置在所述预设时间内产生的电流的变化情况生成所述第一通知信号或所述第二通知信号。

在本公开的一种示例性实施例中，所述储能装置包括：

储能电池；

电池管理单元，所述电池管理单元的输入端连接于所述储能电池的输出端，所述电池管理单元的输出端连接于所述第二输入端，用于采集所述储能电池的电池参数、并基于所述电池参数对所述储能电池的状态进行评估。

在本公开的一种示例性实施例中，所述储能电池为磷酸铁锂电池。

在本公开的一种示例性实施例中，所述光伏装置包括：

光伏板，用于吸收光照并产生电流；

汇流箱，所述汇流箱的输入端连接于多个所述光伏板，所述汇流箱的输出端连接于所述第一输入端，所述汇流箱能够对所述光伏板产生的电流进行汇流。

在本公开的一种示例性实施例中，所述监测器还包括：

记录单元，连接于所述汇流箱，能够实时记录所述汇流箱的电流参数；

所述记录单元还连接于所述电池管理单元，能够实时记录所述电池参数。

在本公开的一种示例性实施例中，所述光伏板的数量为多个，且多个光伏板呈阵列分布。

在本公开的一种示例性实施例中，所述预设时间的取值范围为4分钟～6分钟。

本公开实施方式的基于大数据的光储发电系统，光伏装置能够吸收光照并产生电流，且光伏装置连接于光储一体化装置；储能装置也连接于光储一体化装置，且储能装置具有充电模式和放电模式；光储一体化装置连接于电网，用于控制储能装置在充电模式和放电模式之间切换；监测装置连接于光储一体化装置，用于根据气象数据预判光伏装置在预设时间内产生的电流的变化情况。

由此，当预判结果为光伏装置在预设时间内产生的电流变小时，监测装置通知光储一体化装置控制储能装置切换到放电模式，此时，储能装置放电，对光伏装置产生的较小的电流进行补偿，从而使得光伏输出(电流)不会太小；当预判结果为光伏装置在预设时间内产生的电流变大时，监测装置通知光储一体化装置控制储能装置切换到充电模式，此时，储能装置能够从光伏装置中获取部分电流进行储存(即：储能装置充电)，从而使得光伏输出(电流)不会太大。

综上所述，该光储发电系统够基于气象数据预判光伏装置的输出情况，并基于预判结果提前控制储能装置放电或充电，从而使得光伏输出的波动性较小。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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是本公开实施方式基于大数据的光储发电系统的结构示意图。

图2是本公开实施方式监测器的结构示意图。

图3是本公开实施方式基于大数据的光储发电系统的信号流向图。

图中：100、交流母线；1、光伏装置；11、光伏板；12、汇流箱；2、储能装置；21、储能电池；22、电池管理单元；3、光储一体化装置；31、直流母线；32、DC/DC升压变换器；33、DC/DC双向变换器；34、DC/AC双向变换器；35、控制器；4、监测装置；41、气象仪；42、监测器；421、接收单元；422、预判单元；423、通知信号生成单元；424、记录单元。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本公开的主要技术创意。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。其他相对性的用语，例如“高”“低”“顶”“底”“左”“右”等也作具有类似含义。

当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

用语“一个”、“一”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。用语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

本公开实施方式中提供一种基于大数据的光储发电系统，能够连接于电网，用于将太阳能转换为电能并向电网输送电流。

具体而言，该光储发电系统可连接于电网中的交流母线100，由此，该光储发电系统产生的输送电流为交流电，此处不再详细描述。

如图1所示，该光储发电系统可包括光伏装置1、储能装置2、光储一体化装置3和监测装置4，其中：

光伏装置1可连接于光储一体化装置3，用于吸收光照并产生电流；储能装置2也可连接于光储一体化装置3，且具有充电模式和放电模式；光储一体化装置3可连接于交流母线100，用于控制储能装置2在充电模式和放电模式之间切换；监测装置4可连接于光储一体化装置3，用于根据气象数据预判光伏装置1在预设时间内产生的电流的变化情况。

由此，当预判结果为光伏装置1在预设时间内产生的电流变小时，监测装置4通知光储一体化装置3控制储能装置2切换到放电模式，此时，储能装置2放电，对光伏装置1产生的较小的电流进行补偿，从而使得光伏输出(电流)不会太小；当预判结果为光伏装置1在预设时间内产生的电流变大时，监测装置4通知光储一体化装置3控制储能装置2切换到充电模式，此时，储能装置2能够从光伏装置1中获取部分电流进行储存(即：储能装置2充电)，从而使得光伏输出(电流)不会太大。

综上所述，该光储发电系统够基于气象数据预判光伏装置的输出情况，并基于预判结果提前控制储能装置2放电或充电，从而使得光伏输出的波动性较小。

下面结合附图对本公开实施方式提供的基于大数据的光储发电系统的各个部分进行详细说明：

如图1所示，光伏装置1能够吸收光照并产生电流，且光伏装置1可连接于光储一体化装置3，而光储一体化装置3可连接于交流母线100，由此，光伏装置1产生的电流能够经光储一体化装置3输送到交流母线100上。

具体而言，光伏装置1包括光伏板11和汇流箱12，其中：

光伏板11用于吸收光照并产生电流，光伏板11的数量可以为多个，且多个光伏板11呈阵列分布，以更好地吸收光照；汇流箱12的输入端可连接于多个光伏板11，汇流箱12的输出端可连接于光储一体化装置3，用于对多个光伏板11产生的电流进行汇流，此处不再详细描述。

当然，光伏装置1还可包括支架等常规光伏设备，此处不再一一列举。

如图1所示，储能装置2可连接于光储一体化装置3，而光伏装置1可连接于光储一体化装置3，由此，储能装置2和光伏装置1可通过光储一体化装置3实现连接。

储能装置2具有充电模式和放电模式，具体而言，在储能装置2处于放电模式时，能够对光伏装置1产生的电流进行补偿；在储能装置2处于充电模式时，能够从光伏装置1中获取电流进行储存。

储能装置2可包括储能电池21和电池管理单元22，其中：

储能电池21能够充电或放电，举例而言，该储能电池21可以为磷酸铁锂电池，当然，也可以为其他类型的电池，此处不作特殊限定。

电池管理单元22的输入端可连接于储能电池21的输出端，电池管理单元22的输出端可连接于光储一体化装置3，用于采集储能电池21的电池参数、并基于采集到的电池参数对储能电池21的状态进行评估，防止储能电池21出现过度充电和过度放电，从而提高储能电池21的利用率。

如图1所示，光储一体化装置3可连接于交流母线100，用于在光储发电系统中实现直流电和交流电的转换，并能够控制储能装置2在充电模式和放电模式之间切换，从而使得输出到交流母线100上的电流的波动性较小。

具体而言，光储一体化装置3可包括直流母线31、DC/DC升压变换器32、DC/DC双向变换器33、DC/AC双向变换器34和控制器35，其中：

DC/DC升压变换器32具有第一输入端、第一输出端和第一控制端，第一输入端可连接于光伏装置1，具体而言，第一输入端可连接于光伏装置1中的汇流箱12，而第一输出端可连接于直流母线31；DC/DC双向变换器33具有第二输入端、第二输出端和第二控制端，第二输入端可连接于储能装置2，具体而言，第二输入端可连接于储能装置2中的储能电池21，而第二输出端可连接于直流母线31；DC/AC双向变换器34具有第三输入端、第三输出端和第三控制端，第三输入端可连接于直流母线31，而第三输出端可连接于交流母线100。

控制器35具有第四输入端和第四输出端，第四输入端可连接于监测装置4，而第四输出端具有第一分岔口、第二分岔口和第三分岔口，其中：

第一分岔口可连接于DC/DC升压变换器32的第一控制端，由此，即可实现控制器35和DC/DC升压变换器32的连接，而控制器35能够控制DC/DC升压变换器32对光伏装置1产生的直流电进行升压变换，也就是说，DC/DC升压变换器32能够对光伏装置1直接产生的较小的直流电进行升压处理。

第二分岔口连接于DC/DC双向变换器33的第二控制端，由此，即可实现控制器35和DC/DC双向变换器33的连接，而控制器35能够接收监测装置4发出的第一通知信号，并根据第一通知信号控制DC/DC双向变换器33对储能装置2进行充电，也就是说，直流母线31上的电流经DC/DC双向变换器33流入储能电池21。

另外，控制器35也能够接收监测装置4发出的第二通知信号，并根据第二通知信号控制DC/DC双向变换器33对直流母线31进行放电，也就是说，储能电池21中的电流经DC/DC双向变换器33流入直流母线31。

综上所述，DC/DC双向变换器33能够实现电流的双向流动，从而使得储能装置2在充电模式和放电模式之间切换。

第三分岔口连接于DC/AC双向变换器34的第三控制端，由此，即可实现控制器35和DC/AC双向变换器34的连接，而控制器35能够控制DC/AC双向变换器34对直流母线31上的电流进行逆变或对来自交流母线100的电流进行整流。

也就是说，一方面，DC/AC双向变换器34能够将直流母线31上的直流电转化为交流电，输送到交流母线100，从而对外供电；另一方面，当储能电池21的电量不足时，DC/AC双向变换器34也能够将交流母线100上的交流电整流成直流电，并为储能电池21充电。

如前所述，本申请中光储发电系统的光伏装置1和储能装置2的输出均为直流电，由于直流母线31的存在，根据电压平衡特性，储能装置2能够自动瞬间响应、并平抑光伏装置1出现的秒级波动，从而解决了光储发电系统的暂态波动问题。

如图1所示，监测装置4用于根据气象数据预判光伏装置1在预设时间内产生的电流的变化情况。

举例而言，预设时间的取值范围可以为4分钟～6分钟，也就是说，监测装置4能够以4分钟～6分钟为一个节点，对光储一体化装置3的输出进行控制，由此，既能够保证光伏装置1的电流变化的间隔时间，又能够保证储能装置2的装机容量不至过大，从而保证整个光储发电系统的经济性与合理性。

当然，预设时间也可以是小于4分钟或大于6分钟，此处不作特殊限定。

具体而言，监测装置4可包括气象仪41和监测器42，其中：

气象仪41用于实时采集外界的温度、湿度、风速、辐照量等气象数据，此处不再一一列举；监测器42连接气象仪41和光储一体化装置3，用于接收气象数据、并根据气象数据预判光伏装置1在预设时间内产生的电流的变化情况，详细分析如下：

当预判结果为光伏装置1在预设时间内产生的电流变小时，监测器42生成第一通知信号，光储一体化装置3中的控制器35接收第一通知信号、并根据第一通知信号控制储能装置2切换到放电模式；

当预判结果为光伏装置1在预设时间内产生的电流变大时，监测器42生成第二通知信号，光储一体化装置3中的控制器35接收第二通知信号、并根据第二通知信号控制储能装置2切换到充电模式。

另外，监测器42可包括接收单元421、预判单元422、通知信号生成单元423和记录单元424，其中：

接收单元421可连接于气象仪41，用于接收气象数据；预判单元422可连接于接收单元421，用于根据气象数据预判光伏装置1在预设时间内产生的电流的变化情况；通知信号生成单元423可连接于预判单元422，用于根据光伏装置1在预设时间内产生的电流的变化情况生成第一通知信号或第二通知信号；记录单元424可连接于汇流箱12，用于实时记录汇流箱12的电流参数，当然，记录单元424也可连接于电池管理单元22，用于实时记录储能电池21的电池参数。

由此，监测器42能够连接于光伏装置1、储能装置2及光储一体化装置3，并采集光伏装置1、储能装置2及光储一体化装置3的实时参数，进而实时监控整个光储发电系统的运行状况。

应当理解的是，本公开不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本公开能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本公开的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本公开延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本公开的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本公开的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本公开。

Claims (10)

1.一种基于大数据的光储发电系统，能够连接于电网，用于将太阳能转换为电能并向所述电网输送电流，其特征在于，所述光储发电系统包括光伏装置、储能装置、光储一体化装置和监测装置；

所述光伏装置连接于所述光储一体化装置，用于吸收光照并产生电流；

所述储能装置连接于所述光储一体化装置，且具有充电模式和放电模式；在所述储能装置处于放电模式时，能够对所述光伏装置产生的电流进行补偿；在所述储能装置处于充电模式时，能够从所述光伏装置中获取电流进行储存；

所述光储一体化装置连接于所述电网，用于控制所述储能装置在充电模式和放电模式之间切换；

所述监测装置连接于所述光储一体化装置，用于根据气象数据预判所述光伏装置在预设时间内产生的电流的变化情况；

其中，当预判结果为所述光伏装置在所述预设时间内产生的电流变小时，所述监测装置通知所述光储一体化装置控制所述储能装置切换到放电模式；当预判结果为所述光伏装置在所述预设时间内产生的电流变大时，所述监测装置通知所述光储一体化装置控制所述储能装置切换到充电模式。

2.根据权利要求1所述的光储发电系统，其特征在于，所述监测装置包括：

气象仪，用于实时采集所述气象数据；

监测器，连接于所述气象仪，用于接收所述气象数据、并根据所述气象数据预判所述光伏装置在所述预设时间内产生的电流的变化情况；

其中，当预判结果为所述光伏装置在所述预设时间内产生的电流变小时，所述监测器生成第一通知信号，所述光储一体化装置接收所述第一通知信号、并根据所述第一通知信号控制所述储能装置切换到放电模式；当预判结果为所述光伏装置在所述预设时间内产生的电流变大时，所述监测器生成第二通知信号，所述光储一体化装置接收所述第二通知信号、并根据所述第二通知信号控制所述储能装置切换到充电模式。

3.根据权利要求2所述的光储发电系统，其特征在于，所述光储一体化装置包括：

直流母线；

DC/DC升压变换器，具有第一输入端、第一输出端和第一控制端，所述第一输入端连接于所述光伏装置，所述第一输出端连接于所述直流母线；

DC/DC双向变换器，具有第二输入端、第二输出端和第二控制端，所述第二输入端连接于所述储能装置，所述第二输出端连接于所述直流母线；

DC/AC双向变换器，具有第三输入端、第三输出端和第三控制端，所述第三输入端连接于所述直流母线，所述第三输出端连接于所述电网；

控制器，具有第四输入端和第四输出端，所述第四输入端连接于所述监测器，所述第四输出端具有第一分岔口、第二分岔口和第三分岔口；

其中，所述第一分岔口连接于所述第一控制端，所述控制器能够控制所述DC/DC升压变换器对所述光伏装置产生的电流进行升压变换；

所述第二分岔口连接于所述第二控制端，所述控制器能够接收所述第一通知信号，并根据所述第一通知信号控制所述DC/DC双向变换器对所述储能装置进行充电，以使所述储能装置切换到充电模式；所述控制器能够接收所述第二通知信号，并根据所述第二通知信号控制所述DC/DC双向变换器对所述直流母线进行放电，以使所述储能装置切换到放电模式；

所述第三分岔口连接于所述第三控制端，所述控制器能够控制所述DC/AC双向变换器对所述直流母线上的电流进行逆变或对来自所述电网的电流进行整流。

4.根据权利要求3所述的光储发电系统，其特征在于，所述监测器包括：

接收单元，连接于所述气象仪，用于接收所述气象数据；

预判单元，连接于所述接收单元，用于根据所述气象数据预判所述光伏装置在所述预设时间内产生的电流的变化情况；

通知信号生成单元，连接于预判单元，用于根据所述光伏装置在所述预设时间内产生的电流的变化情况生成所述第一通知信号或所述第二通知信号。

5.根据权利要求4所述的光储发电系统，其特征在于，所述储能装置包括：

储能电池；

电池管理单元，所述电池管理单元的输入端连接于所述储能电池的输出端，所述电池管理单元的输出端连接于所述第二输入端，用于采集所述储能电池的电池参数、并基于所述电池参数对所述储能电池的状态进行评估。

6.根据权利要求5所述的光储发电系统，其特征在于，所述储能电池为磷酸铁锂电池。

7.根据权利要求5所述的光储发电系统，其特征在于，所述光伏装置包括：

光伏板，用于吸收光照并产生电流；

汇流箱，所述汇流箱的输入端连接于多个所述光伏板，所述汇流箱的输出端连接于所述第一输入端，所述汇流箱能够对所述光伏板产生的电流进行汇流。

8.根据权利要求7所述的光储发电系统，其特征在于，所述监测器还包括：

记录单元，连接于所述汇流箱，能够实时记录所述汇流箱的电流参数；

所述记录单元还连接于所述电池管理单元，能够实时记录所述电池参数。

9.根据权利要求7所述的光储发电系统，其特征在于，所述光伏板的数量为多个，且多个光伏板呈阵列分布。

10.根据权利要求1所述的光储发电系统，其特征在于，所述预设时间的取值范围为4分钟～6分钟。

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