一种基于太阳能的电力控制系统

技术领域

本发明属于电力技术领域，涉及电力控制系统，具体是一种基于太阳能的电力控制系统。

背景技术

电力是以电能作为动力的能源。电力的发明和应用掀起了第二次工业化高潮，是世界发生的三次科技革命之一，从此科技改变了人们的生活。如今的大规模电力系统是人类工程科学史上最重要的成就之一，是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电力生产与消费系统。它将自然界的一次能源通过机械能装置转化成电力，再经输电、变电和配电将电力供应到各用户。

现有技术中，在家居用电中的太阳能光伏板的使用率极低，家庭所使用的太阳能光伏板常常没有加以运用，无法实现节能环保；而且没有将家庭用电与太阳能用电相结合，没有实现电力资源的智能切换，为此，我们提出一种基于太阳能的电力控制系统。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种基于太阳能的电力控制系统，通过数据分析模块结合天气数据、太阳能设备信息对太阳能进行数据分析，通过用户居住地址的环境值和用户的太阳能设备的转化率计算得到用户的太阳能值，并将太阳能值与设定阈值进行比对后生成电力切换信号；通过预估使用模块接对太阳能的使用时间进行计算，依据用户的用电量，计算得到用户的太阳能值的预估使用时长，通过时段管控模块对太阳能设备的预估使用时长进行时段管控，将占用率作为预估使用时长的第一权重系数，计算得到用电高峰期时长中太阳能值的预估使用时长；

通过电力切换模块结合电力切换信号和用电高峰期时长中太阳能值的预估使用时长对用户的家居用电进行供电方式切换，依据用户的用电量与电量分界值进行比对划分为不同等级的客户，不同等级的客户对应设定有的太阳能值的预估使用时长的第二权重系数，将时段管控模块计算得到的用电高峰期时长中太阳能值的预估使用时长与第二权重系数进行计算，得到用户的太阳能值的预估使用时长，依据预估使用时长对用户的家居用电的供电方式进行切换，本发明有效提高了太阳能光伏板的使用率，实现家居用电的节能环保，同时将家庭用电与太阳能用电相结合，实现家居用电资源的智能切换。

本发明所要解决的技术问题为：

(1)如何提高家居用电中太阳能光伏板的使用率，从而实现家居用电的节能环保；

(2)如何将家庭用电与太阳能用电相结合，从而实现家居用电资源的智能切换。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于太阳能的电力控制系统，包括注册登录模块、数据采集模块、数据分析模块、预估使用模块、时间管控模块、电力切换模块以及服务器；

所述数据采集模块用于采集天气数据和太阳能设备信息，并将天气数据和太阳能设备信息发送至所述数据分析模块；

所述数据分析模块结合天气数据、太阳能设备信息对太阳能进行数据分析，分析过程具体如下：

步骤S1：获取注册登录电力控制系统的用户，将用户标记为u，u＝1，2，……，z；

步骤S2：获取用户的居住住址，依据居住地址得到用户的所在纬度Wu，Wu∈[0，90]；

步骤S3：获取用户居住地未来三天的天气预报数据，得到用户居住地未来三天的温度值、光照值和风力值，计算均值后得到温度均值PWu、光照均值PGu和风力均值PFu；

步骤S4：利用公式

步骤S5：获取用户的太阳能设备信息，将生产年限、光能转化率、使用时间分别标记为SCu、GZu和SYu；

步骤S6：通过公式

步骤S7：当太阳能值TYu大于等于设定阈值，则生成电力切换信号；

所述电力切换模块接收到数据分析模块发送的电力切换信号和时段管控模块发送的用电高峰期时长中太阳能值的预估使用时长，用于对用户的家居用电进行供电方式切换：

步骤P1：若DLu≤X1，则将用户记低用电量客户；

若X1＜DLu≤X2，则将用户记为普通用电量客户；

若X2＜DLu≤X3，则将用户记为中等用电量客户；

若X3＜DLu，则将用户记为高用电量客户；X1、X2和X3为电量分界值，且X1、X2和X3的取值均大于零；

步骤P2：低用电量客户、普通用电量客户、中等用电量客户、高用电量客户分别对应有系统自设定的太阳能值的预估使用时长的第二权重系数Y1、Y2、Y3、Y4，且Y1＜Y2＜Y3＜Y4；

步骤P3：获取时段管控模块计算得到的用电高峰期时长中太阳能值的预估使用时长T1u；

步骤P4：用电高峰期时长中太阳能值的预估使用时长T1u分别与第二权重系数Y1、Y2、Y3和Y4进行计算，得到用户的太阳能值的预估使用时长T2u；

步骤P5：电力切换模块依据用户的太阳能值的预估使用时长T2u，对用户的家居用电的供电方式进行切换。

进一步地，所述注册登录模块用于用户通过用户终端输入个人信息后注册登录电力控制系统，并将个人信息发送至电力控制系统；所述个人信息包括用户姓名、身份证号码、实名认证的手机号码、居住住址、家庭成员和用电设备；

所述服务器将个人信息发送至数据采集模块，所述数据采集模块依据个人信息用于获取用户的用电数据，并将用户的用电数据发送至服务器存储；所述用电数据包括用电量、用电高峰时段和用电低峰时段。

进一步地，所述天气数据包括24小时的温度信息、光照强度和风力指数；

所述太阳能设备信息包括生产年限、光能转化率和使用时间。

进一步地，所述数据分析模块将太阳能值发送至预估使用模块；所述预估使用模块接收到数据分析模块发送的太阳能值后用于对太阳能的使用时间进行计算，计算过程具体如下：

SS1：获取用户u的用户电设备数，将用电设备标记为u

SS2：获取用电设备的用电功率，并将用电功率标记为Gu

SS3：利用公式Du

SS4：获取数据分析模块计算得到太阳能值TYu，利用公式Tu＝TYu/DLu计算得到用户的太阳能值的预估使用时长Tu；

SS5：数据分析模块将用户的居住地址和电力切换信号发送至电力切换模块；

所述预估使用模块将计算得到的预估使用时长发送至时段管控模块。

进一步地，所述时段管控模块接收到预估使用模块发送的预估使用时长后，用于将预估使用时长进行时段管控，时段管控步骤具体如下：

步骤一：获取用户的太阳能值的预估使用时长Tu、用电量DLu、用电高峰时段[TG1u，TG2u]、用电低峰时段[TD1u，TD2u]；

步骤二：利用公式TGu＝TG2u-TG1u得到用电高峰时长TGu；

步骤三：若预估使用时长Tu大于等于用电高峰时长TGu，则无需进行任何操作，若预估使用时长Tu小于用电高峰时长TGu，则将预估使用时长Tu进行时段管控；

步骤四：通过公式ZLu＝TGu/24计算得到用户的用电高峰时长占全天用电时长的占用率ZLu；

步骤五：将计算得到的用电高峰期时长的占用率作为预估使用时长Tu的第一权重系数，利用公式T1u＝ZLu×Tu得到用电高峰期时长中太阳能值的预估使用时长T1u；

所述时段管控模块将用电高峰期时长中太阳能值的预估使用时长T1u反馈至电力切换模块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过数据分析模块结合天气数据、太阳能设备信息对太阳能进行数据分析，获取用户居住地的所在纬度以及用户居住地的温度均值、光照均值和风力均值，利用公式计算得到用户居住地址的环境值，而后获取用户的太阳能设备信息，得到生产年限、光能转化率、使用时间，通过公式计算得出用户的太阳能设备的转化率，太阳能设备的转化率结合用户居住地址的环境值得到用户的太阳能值，当太阳能值大于等于设定阈值，则生成电力切换信号，最后将用户的居住地址和电力切换信号发送至电力切换模块；

2、本发明通过预估使用模块对太阳能的使用时间进行计算，获取用户的用户电设备的用电功率和使用时长，计算得到用户的用电量，将数据分析模块计算得到太阳能值代入公式计算得到用户的太阳能值的预估使用时长，预估使用模块将计算得到的预估使用时长发送至时段管控模块，时段管控模块对太阳能设备的预估使用时长进行时段管控，依据太阳能值的预估使用时长、用电量以及用电高峰时段，计算得到用电高峰时长，若预估使用时长大于等于用电高峰时长，则无需进行任何操作，若预估使用时长小于用电高峰时长，则将预估使用时长进行时段管控，计算得到用户的用电高峰时长占全天用电时长的占用率，将占用率作为预估使用时长的第一权重系数，利用公式计算得到用电高峰期时长中太阳能值的预估使用时长；

3、本发明通过电力切换模块结合电力切换信号和用电高峰期时长中太阳能值的预估使用时长对用户的家居用电进行供电方式切换，将用户的用电量与电量分界值进行比对，从而将用户划分为低用电量客户、普通用电量客户、中等用电量客户和高用电量客户，不同等级的客户对应设定有的太阳能值的预估使用时长的第二权重系数，将时段管控模块计算得到的用电高峰期时长中太阳能值的预估使用时长与第二权重系数进行计算，得到用户的太阳能值的预估使用时长，依据预估使用时长对用户的家居用电的供电方式进行切换。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的整体系统框图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1所示，一种基于太阳能的电力控制系统，现具体举例电力控制系统运用于家居生活场景中，包括注册登录模块、数据采集模块、数据分析模块、预估使用模块、时间管控模块、电力切换模块以及服务器；

所述注册登录模块用于用户通过用户终端输入个人信息后注册登录电力控制系统，并将个人信息发送至电力控制系统；所述个人信息包括用户姓名、身份证号码、实名认证的手机号码、居住住址、家庭成员、用电设备等；

所述服务器将个人信息发送至数据采集模块，所述数据采集模块依据个人信息用于获取用户的用电数据，并将用户的用电数据发送至服务器存储；所述用电数据包括用电量、用电高峰时段、用电低峰时段等；

所述数据采集模块用于采集天气数据和太阳能设备信息，并将天气数据和太阳能设备信息发送至数据分析模块；所述天气数据包括24小时的温度信息、光照强度、风力指数；所述太阳能设备信息包括生产年限、光能转化率、使用时间；所述数据分析模块结合天气数据、太阳能设备信息对太阳能进行数据分析，分析过程具体如下：

步骤S1：获取注册登录电力控制系统的用户，将用户标记为u，u＝1，2，……，z；

步骤S2：获取用户的居住住址，依据居住地址得到用户的所在纬度Wu，Wu∈[0，90]；

步骤S3：获取用户居住地未来三天的天气预报数据，得到用户居住地未来三天的温度值、光照值和风力值，计算均值后得到温度均值PWu、光照均值PGu和风力均值PFu；

步骤S4：利用公式

步骤S5：获取用户的太阳能设备信息，将生产年限、光能转化率、使用时间分别标记为SCu、GZu和SYu；

步骤S6：通过公式

步骤S7：当太阳能值TYu大于等于设定阈值，则生成电力切换信号；

所述数据分析模块将太阳能值发送至预估使用模块；所述预估使用模块接收到数据分析模块发送的太阳能值后用于对太阳能的使用时间进行计算，计算过程具体如下：

SS1：获取用户u的用户电设备数，将用电设备标记为u

SS2：获取用电设备的用电功率，并将用电功率标记为Gu

SS3：利用公式Du

SS4：获取数据分析模块计算得到太阳能值TYu，利用公式Tu＝TYu/DLu计算得到用户的太阳能值的预估使用时长Tu；

SS5：数据分析模块将用户的居住地址和电力切换信号发送至电力切换模块；

所述预估使用模块将计算得到的预估使用时长发送至时段管控模块，所述时段管控模块接收到预估使用模块发送的预估使用时长后，用于将预估使用时长进行时段管控，时段管控步骤具体如下：

步骤一：获取用户的太阳能值的预估使用时长Tu、用电量DLu、用电高峰时段[TG1u，TG2u]、用电低峰时段[TD1u，TD2u]；

步骤二：利用公式TGu＝TG2u-TG1u得到用电高峰时长TGu；

步骤三：若预估使用时长Tu大于等于用电高峰时长TGu，则无需进行任何操作，若预估使用时长Tu小于用电高峰时长TGu，则将预估使用时长Tu进行时段管控；

步骤四：通过公式ZLu＝TGu/24计算得到用户的用电高峰时长占全天用电时长的占用率ZLu；

步骤五：将计算得到的用电高峰期时长的占用率作为预估使用时长Tu的第一权重系数，利用公式T1u＝ZLu×Tu得到用电高峰期时长中太阳能值的预估使用时长T1u；

所述时段管控模块将用电高峰期时长中太阳能值的预估使用时长T1u反馈至电力切换模块；所述电力切换模块接收到数据分析模块发送的电力切换信号和时段管控模块发送的用电高峰期时长中太阳能值的预估使用时长，用于对用户的家居用电进行供电方式切换：

步骤P1：若DLu≤X1，则将用户记低用电量客户；

若X1＜DLu≤X2，则将用户记为普通用电量客户；

若X2＜DLu≤X3，则将用户记为中等用电量客户；

若X3＜DLu，则将用户记为高用电量客户；X1、X2和X3为电量分界值，且X1、X2和X3的取值均大于零；

步骤P2：低用电量客户、普通用电量客户、中等用电量客户、高用电量客户分别对应有系统自设定的太阳能值的预估使用时长的第二权重系数Y1、Y2、Y3、Y4，且Y1＜Y2＜Y3＜Y4；

步骤P3：获取时段管控模块计算得到的用电高峰期时长中太阳能值的预估使用时长T1u；

步骤P4：用电高峰期时长中太阳能值的预估使用时长T1u分别与第二权重系数Y1、Y2、Y3和Y4进行计算，得到用户的太阳能值的预估使用时长T2u；

步骤P5：电力切换模块依据用户的太阳能值的预估使用时长T2u，对用户的家居用电的供电方式进行切换。

一种基于太阳能的电力控制系统，工作时，数据分析模块结合天气数据、太阳能设备信息对太阳能进行数据分析，获取电力控制系统的用户u，得到用户的居住住址，依据居住地址得到用户的所在纬度Wu、用户居住地的温度均值PWu、光照均值PGu和风力均值PFu，利用公式

数据分析模块将太阳能值发送至预估使用模块，预估使用模块接收到数据分析模块发送的太阳能值后用于对太阳能的使用时间进行计算，获取用户的用户电设备数uSi，得到用电设备的用电功率Gu

预估使用模块将计算得到的预估使用时长发送至时段管控模块，时段管控模块接收到预估使用模块发送的预估使用时长后，用于将预估使用时长进行时段管控，获取用户的太阳能值的预估使用时长Tu、用电量DLu、用电高峰时段[TG1u，TG2u]、用电低峰时段[TD1u，TD2u]，利用公式TGu＝TG2u-TG1u得到用电高峰时长TGu，若预估使用时长Tu大于等于用电高峰时长TGu，则无需进行任何操作，若预估使用时长Tu小于用电高峰时长TGu，则将预估使用时长Tu进行时段管控，通过公式ZLu＝TGu/24计算得到用户的用电高峰时长占全天用电时长的占用率ZLu，将计算得到的用电高峰期时长的占用率作为预估使用时长Tu的第一权重系数，利用公式T1u＝ZLu×Tu得到用电高峰期时长中太阳能值的预估使用时长T1u；

时段管控模块将用电高峰期时长中太阳能值的预估使用时长T1u反馈至电力切换模块，电力切换模块结合电力切换信号和用电高峰期时长中太阳能值的预估使用时长对用户的家居用电进行供电方式切换，若DLu≤X1，则将用户记低用电量客户，若X1＜DLu≤X2，则将用户记为普通用电量客户，若X2＜DLu≤X3，则将用户记为中等用电量客户，若X3＜DLu，则将用户记为高用电量客户，低用电量客户、普通用电量客户、中等用电量客户、高用电量客户分别对应有系统自设定的太阳能值的预估使用时长的第二权重系数，将时段管控模块计算得到的用电高峰期时长中太阳能值的预估使用时长T1u分别与第二权重系数进行计算，得到用户的太阳能值的预估使用时长T2u，电力切换模块依据用户的太阳能值的预估使用时长T2u，对用户的家居用电的供电方式进行切换。

上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。

实施例二

步骤一，数据分析模块结合天气数据、太阳能设备信息对太阳能进行数据分析，获取电力控制系统的用户u，得到用户的居住住址，依据居住地址得到用户的所在纬度Wu、用户居住地的温度均值PWu、光照均值PGu和风力均值PFu，利用公式计算得到用户居住地址的环境值Hu，而后获取用户的太阳能设备信息，将生产年限、光能转化率、使用时间分别标记为SCu、GZu和SYu，通过公式计算得出用户的太阳能设备的转化率Zu，太阳能设备的转化率Zu乘以居住地址的环境值Hu得到用户的太阳能值TYu，当太阳能值TYu大于等于设定阈值，则生成电力切换信号，最后将用户的居住地址和电力切换信号发送至电力切换模块；

步骤二，数据分析模块将太阳能值发送至预估使用模块，预估使用模块接收到数据分析模块发送的太阳能值后用于对太阳能的使用时间进行计算，获取用户的用户电设备数uSi，得到用电设备的用电功率、用电设备的使用时长，利用公式计算得出用电设备的用电量，再采用求和公式计算得到用户的用电量，将数据分析模块计算得到太阳能值代入公式计算得到用户的太阳能值的预估使用时长；

步骤三，预估使用模块将计算得到的预估使用时长发送至时段管控模块，时段管控模块接收到预估使用模块发送的预估使用时长后，用于将预估使用时长进行时段管控，获取用户的太阳能值的预估使用时长Tu、用电量DLu、用电高峰时段、用电低峰时段，利用公式得到用电高峰时长TGu，若预估使用时长Tu大于等于用电高峰时长TGu，则无需进行任何操作，若预估使用时长Tu小于用电高峰时长TGu，则将预估使用时长Tu进行时段管控，通过公式计算得到用户的用电高峰时长占全天用电时长的占用率ZLu，将计得到用电高峰期时长的占用率作为预估使用时长Tu的第一权重系数，利用公式得到用电高峰期时长中太阳能值的预估使用时长T1u；

步骤四，时段管控模块将用电高峰期时长中太阳能值的预估使用时长T1u反馈至电力切换模块，电力切换模块结合电力切换信号和用电高峰期时长中太阳能值的预估使用时长对用户的家居用电进行供电方式切换，若DLu≤X1，则将用户记低用电量客户，若X1＜DLu≤X2，则将用户记为普通用电量客户，若X2＜DLu≤X3，则将用户记为中等用电量客户，若X3＜DLu，则将用户记为高用电量客户，低用电量客户、普通用电量客户、中等用电量客户、高用电量客户分别对应有系统自设定的太阳能值的预估使用时长的第二权重系数，将时段管控模块计算得到的用电高峰期时长中太阳能值的预估使用时长T1u分别与第二权重系数进行计算，得到用户的太阳能值的预估使用时长T2u，电力切换模块依据用户的太阳能值的预估使用时长T2u，对用户的家居用电的供电方式进行切换。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。