一种基于分布式光储的配电网远程安全运维方法转让专利
申请号 : CN202210697549.5
文献号 : CN114844114B
文献日 : 2022-11-04
发明人 : 郭睿
申请人 : 北京信云筑科技有限责任公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种基于分布式光储的配电网远程安全运维方法,其特征在于:包括分布式光储结构和控制装置,所述分布式光储结构包括接入直流母线的蓄电池组(3)和多个光伏发电机组(1),所述光伏发电机组(1)与直流母线之间接有DC/DC变换器(2),所述蓄电池组(3)与直流母线之间接有变流器(4),所述直流母线与交流母线之间接有逆变器(5),所述交流母线接有多个交流负载(6);
所述控制装置包括计算端和多个分布光伏发电机组(1)周侧的采集端,所述计算端包括计算机(7)和与所述计算机(7)输入端相接的比较器(10),所述比较器(10)的输入端接有用于监测多个交流负载(6)负载功率值总和的负载功率采集模块(8)和用于计算光伏发电机组(1)输出功率总和的光伏功率预测模块(9),计算机(7)的输出端还接有过充预警电路(17)和过放预警电路(18),所述采集端包括微控制器(19),所述微控制器(19)的输出端接有用于控制变流器(4)通断的PWM脉冲控制模块(13),所述微控制器(19)的输入端接有光强传感器(20)、温度传感器(21)和风速传感器(22),所述计算机(7)和微控制器(19)之间依次接有第一无线通信模块(11)和第二无线通信模块(12);
还包括聚光器和聚光器驱动模块(16),所述聚光器驱动模块(16)与微控制器(19)的输出端相接;
所述变流器(4)为buck‑boost变换器;
该方法包括以下步骤:
步骤一、预测光伏电池输出功率Ppre‑p:步骤101、构造光强函数m(st),其中 m(st)表示t时刻的光伏发电机组(1)受光强影响的输出功率,st表示t时刻光强传感器(20)采集到的光强,Ar表示第r个光伏发电电池的面积,ηr表示第r个光伏发电电池的光电转换效率,φT表示光强修正系数,β表示折扣系数,Tset表示温度设定值;
步骤102、构造温度函数m(Tt),其中:m(Tt)表示t时刻的光伏发电机组(1)受光伏组件板温影响的输出功率,Tt表示t时刻的光伏组件板温,TR表示经温度传感器(21)采集到的环境温度,TN表示NOCT条件下光伏组件板温,Wt表示t时刻经风速传感器采集到的风速, 均表示拟合系数;
步骤103、计算变权权重:计算机(7)根据公式 计算变权权重,其中 表示光强函数的变权权重, 表示光强函数的初始权重, 表示温度函数的变权权重, 表示温度函数的初始权重;
步骤104、对多历史时刻的m(st)和m(Tt)进行信息融合,得到融合特征集M,M={m1,…mt,…,mn},将融合特征集M分为训练集和测试集,mt表示t时刻的m(st)和t时刻m(Tt)的融合值,1≤t≤n;
步骤105、在光伏功率预测模块(9)内构建神经网络预测模型;
步骤106、通过训练集训练预测模型:使用训练集数据训练神经网络,按照极小化误差的方法调整卷积神经网络的权值参数;
步骤107、通过测试集进行模型评估:直到测试集的预测准确率满足精度要求,精度要求为95%以上;
步骤108、实时获取当前时刻光强st’和温度Tt’,根据步骤101‑104计算当前t’时刻的融合值mt’;
步骤109、将当前t’时刻的融合值mt’输入到神经网络预测模型,神经网络预测模型输出当前时刻光伏电池输出功率预测值Ppre‑p;
步骤二、负载功率检测:负载功率采集模块(8)用于监测当前时刻多个交流负载(6)的负载功率值总和Ptes‑p,并将监测得到的当前时刻负载功率值总和Ptes‑p发送给比较器(10);
步骤三、远程控制蓄电池充放电:
比较器(10)对当前时刻光伏电池输出功率预测值Ppre‑p和当前时刻负载功率值总和Ptes‑p进行比较,若Ppre‑p>Ptes‑p,则蓄电池组(3)充电,进入步骤301;若Ppre‑p
步骤301、计算机(7)通过第一无线通信模块(11)和第二无线通信模块(12)将PWM脉冲指令发送给PWM脉冲控制模块(13),变流器(4)开关关断,电感上产生反向电动势,使二极管从截止变成导通,蓄电池组(3)充电;
步骤302、计算机(7)通过第一无线通信模块(11)和第二无线通信模块(12)将PWM脉冲指令发送给PWM脉冲控制模块(13),变流器(4)开关导通,电感储能,电容放电,蓄电池组(3)放电;
步骤四、蓄电池组SOC预测与控制;
获取蓄电池组(3)当前功率Ppre‑B,若Ppre‑B>Pc‑max‑B,进入步骤401;若Pc‑min‑B
步骤401、计算机(7)通过第一无线通信模块(11)和第二无线通信模块(12)将PWM脉冲指令发送给PWM脉冲控制模块(13),变流器(4)关断,蓄电池组(3)停止充电;
步骤402、计算机(7)发送控制指令给过充预警电路(17),过充预警电路(17)报警;
步骤403、计算机(7)发送控制指令给过放预警电路(18),过放预警电路(18)报警;
步骤404、计算机(7)通过第一无线通信模块(11)和第二无线通信模块(12)将PWM脉冲指令发送给PWM脉冲控制模块(13),变流器(4)关断,蓄电池组(3)停止放电。
2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤四中,蓄电池组(3)当前功率Ppre‑B由蓄电池电能检测模块检测得到,蓄电池电能检测模块串接在蓄电池组(3)与变流器(4)之间,蓄电池电能检测模块的使能引脚与计算机(7)相接。
3.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤104中,
4.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤105中,神经网络预测模型的基本结构为:输入层、卷积层、池化层、卷积层、池化层、全连接层、dropout、全连接层。
5.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤101中折扣系数 其中Vt表示直流电网在t时刻的直流电压,Ve表示直流电网的电压额定值,λ表示直流电网的最大电压差百分比。
说明书 :
一种基于分布式光储的配电网远程安全运维方法
技术领域
背景技术
又称离网光伏,主要以独立地运行方式来为较偏远地区、信号电源、路灯等供电;2)并网型
光伏,主要是国家级的大型式电站,由大电网汇集起各个电站所发的电能,再将其同一调配
给各用户用电;3)分布式光伏(Distributed Photovoltaic,D光伏),又称分散式发电或分
布式供能,其一般是一种在接近配网侧或负荷处配置、主要以户用侧自发自足方式来运行、
剩余电能输送给配网并具有调节稳定特点的发电装置。
能源结构中扮演的角色,即能源的生产、消费及交易三者合为一体。任何一个简单建筑都可
作为一个独立的分布式光伏电站,有了分布式光伏自发自用,它会摆脱对电网依赖,实现能
源就近供应。
往占整个光伏系统造价的较大部分。而且加入蓄电池的光伏系统在能量管理的控制方面有
很高的要求,才能给额定负载较稳定的工作条件。所以设计好的充放电控制技术,减少蓄电
池充放电电压和电流的波动来降低对储能装置的损害,延长其工作寿命并保持直流母线电
压的稳定是光储系统中又一个研究热点。
行、调度和控制带来诸多不确定的问题。因此考虑多因素影响也是提高光伏模块发电效率
的重要手段。
发明内容
对光强函数和温度函数进行融合,并采用变权权重对光强因素和温度因素进行跟随调整,
采用神经网络预测模型对光伏电池输出功率进行预测,预测结果清晰准确。
储结构包括接入直流母线的蓄电池组和多个光伏发电机组,所述光伏发电机组与直流母线
之间接有DC/DC变换器,所述蓄电池组与直流母线之间接有变流器,所述直流母线与交流母
线之间接有逆变器,所述交流母线接有多个交流负载;所述控制装置包括计算端和多个分
布光伏发电机组周侧的采集端,所述计算端包括计算机和与所述计算机输入端相接的比较
器,所述比较器的输入端接有用于监测多个交流负载的负载功率值总和的负载功率采集模
块和用于计算光伏发电机组输出功率总和的光伏功率预测模块,计算机的输出端还接有过
充预警电路和过放预警电路,所述采集端包括微控制器,所述微控制器的输出端接有用于
控制变流器通断的PWM脉冲控制模块,所述微控制器的输入端接有光强传感器、温度传感器
和风速传感器,所述计算机和微控制器之间依次接有第一无线通信模块和第二无线通信模
块;
强,Ar表示第r个光伏发电电池的面积,ηr表示第 r个光伏发电电池的光电转换效率,φT表
示光强修正系数,β表示折扣系数;
件板温,Wt表示t时刻经风速传感器采集到的风速, 均表示拟合系
数;
初始权重, 表示温度函数的变权权重, 表示温度函数的初始权重;
的融合值,1≤t≤n;
蓄电池组充电;
使能引脚与计算机相接。
随调整,适用性高,使用效果好。
络预测模型对光伏电池输出功率进行预测,预测结果清晰准确。
附图说明
7—计算机; 8—负载功率采集模块; 9—光伏功率预测模块;
10—比较器; 11—第一无线通信模块; 12—第二无线通信模块;
13—PWM脉冲控制模块; 16—聚光器驱动模块; 17—过充预警电路;
18—过放预警电路; 19—微控制器; 20—光强传感器;
21—温度传感器; 22—风速传感器。
具体实施方式
也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包
括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里
图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不
必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方
法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
之外的在使用或操作中的不同方位。例如,如果附图中的器件被倒置,则描述为“在其他器
件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下
方”或“在其他器件或构造之下”。因而,示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位),并
且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
间接有DC/DC变换器2,所述蓄电池组3与直流母线之间接有变流器4,所述直流母线与交流
母线之间接有逆变器5,所述交流母线接有多个交流负载6;所述控制装置包括计算端和多
个分布光伏发电机组1周侧的采集端,所述计算端包括计算机7和与所述计算机7输入端相
接的比较器10,所述比较器10的输入端接有用于监测多个交流负载6负载功率值总和的负
载功率采集模块8和用于计算光伏发电机组1输出功率总和的光伏功率预测模块9,计算机7
的输出端还接有过充预警电路17和过放预警电路18,所述采集端包括微控制器19,所述微
控制器19的输出端接有用于控制变流器4通断的PWM脉冲控制模块13,所述微控制器19的输
入端接有光强传感器20、温度传感器21和风速传感器22,所述计算机7和微控制器19之间依
次接有第一无线通信模块11和第二无线通信模块12。
监控中心,第一无线通信模块11和第二无线通信模块12为蓝牙模块、wifi模块、4G模块或
ZigBee模块。
负载6负载功率值总和,光伏功率预测模块9 用于计算多个光伏发电机组1的输出功率总
和,比较器10用于比较负载功率值总和和光伏发电机组1的输出功率总和的大小。
给变流器4,蓄电池组3向交流负载6放电。若负载功率值总和小于光伏发电机组1的输出功
率总和,计算机7通过第一无线通信模块11和第二无线通信模块12将控制指令发送给微控
制器19,微控制器19发送PWM脉冲给变流器4,蓄电池组3充电。
接到电源两端,此时电感电流逐渐上升,电容 C放电。当功率管Q1关断时,输入端VIN给输入
电容充电。由于电感的电流不能突变,电感L1通过续流管D1给输出电容COUT及负载RL供电。
系统稳定工作后,电感伏秒守恒。
强,Ar表示第r个光伏发电电池的面积,ηr表示第 r个光伏发电电池的光电转换效率, 表
示光强修正系数,β表示折扣系数。
数m(st)更接近真实。
差百分比,λ=10%。
件板温,Wt表示t时刻经风速传感器采集到的风速,φ1、φ2、φ3、φ4均表示拟合系数。
1m/s时,本申请中Tt的计算公式与传统公式一样。
数的初始权重, 表示温度函数的变权权重, 表示温度函数的初始权重。
的融合值,1≤t≤n。
产生反向电动势,使二极管从截止变成导通,蓄电池组3充电;
电能检测模块获取蓄电池组3当前功率Ppre‑B,若 Ppre‑B>Pc‑max‑B,进入步骤401;若Pc‑min‑B
案的保护范围内。