一种光伏太阳能、储能机构、电网联合供电节能系统及其节能方法

技术领域

本发明属于光伏太阳能发电技术领域，具体涉及一种光伏太阳能、储能机构、电网联合供电节能系统及其节能方法。

背景技术

在大型用电场所，如工业园区，对用电有较大需求，如果仅用电网供电，不仅给国家带来负担，其用电、特别是用电高峰时段用电，会带来高额的用电成本。

光伏太阳能近些年有较快发展，利用光伏电池的光生伏特效应，将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统。光伏发电系统的能量来源于取之不尽、用之不竭的太阳能，是一种清洁、安全和可再生的能源。其主要由太阳能电池方阵、蓄电池组、充放电控制器、逆变器、交流配电柜、太阳跟踪控制系统等设备组成。

光伏太阳能由于在夜间、阴天时发电能力不足，而光照强度高时发电充足，且光伏太阳能建设受到场地和经费等多种因素制约，导致光伏太阳能发电能力有限，不能满足大型用电场所的时时需要。为解决上述问题，目前建立了储能机构用于储存电能，并配合电网，实现电价高峰时使用储能机构供电，而在电价非高峰时使用电网供电，达到综合利用。

但上述综合供电方式只是简单进行配合，其无法对近期太阳能供电加储能机构供电与用电场所负载用电情况进行比较，不能做到根据未来高峰发电储能是否充足进行当前的最优供电模式选择，节能效果以及节约成本程度均较差。

发明内容

本发明提供一种光伏太阳能、储能机构、电网联合供电节能系统及其节能方法，通过对近期太阳能供电加储能机构供电与用电场所负载用电情况进行比较，能做到根据未来高峰发电储能是否充足进行当前的最优供电模式选择，起到节能和节约成本的效果。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种光伏太阳能、储能机构、电网联合供电节能系统，包括光伏太阳能、储能机构、电网和智能管理系统，所述光伏太阳能通过逆变器连接控制柜、用电负载，所述光伏太阳能通过光伏控制器连接所述储能机构，所述储能机构通过并网逆变系统分别连接所述电网和所述控制柜，所述电网通过接入控制机构连接所述控制柜、所述用电负载，所述光伏控制器、所述并网逆变系统、所述逆变器、所述接入控制机构通过所述智能管理系统进行控制；所述智能管理系统包括监测中心、计算中心、综合运算中心和控制中心；所述监测中心包括天气监测中心、电价监测中心、储能机构余量监测中心、用电负载监测中心和监测数据报送中心，所述监测数据报送中心连接所述计算中心；所述计算中心包括发电情况计算模块、电价峰谷情况计算模块、储能情况计算模块、用电负载需电情况计算模块和计算数据报送中心，所述计算数据报送中心连接所述综合运算中心；所述综合运算中心包括供电需电差额比较模块、最优供电模式选择模块和最优模式指令中心，所述最优模式指令中心连接所述控制中心；所述控制中心经执行端对所述光伏控制器、所述并网逆变系统、所述逆变器、所述接入控制机构进行控制。

优选的，所述天气监测中心包括温度采集模块、光强采集模块、天气预报解析模块和天气解析数据存储模块。

优选的，所述电价监测中心包括未来电价数据同步模块和电价数据存储模块。

优选的，所述储能机构余量监测中心包括余量监测同步模块和余量数据存储模块。

优选的，所述用电负载监测中心包括往期负载数据模块、负载数据录入模块和负载数据存储模块。

优选的，所述储能机构包括主储能模块和副储能模块，所述副储能模块连接清洁系统。

优选的，所述计算中心包括误差统计模块，所述误差统计模块包括天气预测误差统计模块和负载预测误差统计模块。

一种基于上述任一项所述光伏太阳能、储能机构、电网联合供电节能系统的节能方法，包括如下步骤：

S1、根据实际设定监测的未来时间范围，智能管理系统通过监测中心监测范围时间段内天气解析数据、电价数据、储能机构余量信息和用电负载信息；经天气监测中心根据采集温度和光强配合天气预报进行解析，得到天气解析数据；经电价监测中心得到电价数据；经储能机构余量监测中心得到储能机构余量信息；经用电负载监测中心得到用电负载信息；

S2、监测中心通过监测数据报送中心将天气解析数据、电价数据、储能机构余量信息和用电负载信息报送到计算中心，计算中心经发电情况计算模块计算出太阳能发电情况，经电价峰谷情况计算模块计算出电价高峰时间，经储能情况计算模块得到除去用于误差补偿和清洁使用的储能机构的余量储能情况，经用电负载需电情况计算模块计算出用电负载需电情况；

S3、计算中心通过计算数据报送中心将未来设定时间段内太阳能发电情况、电价高峰时间、用电负载需电情况以及当下的储能机构储能情况报送综合运算中心；

S4、综合运算中心根据供电需电差额比较模块得到未来设定时段的用电峰谷期内的光伏太阳能加储能机构的供电需电差额，设定负载用电优选顺序依次为光伏太阳能供电、储能机构供电和电网供电，运算出时段内光伏太阳能加储能机构供电与高峰负载需电的差额；比较后，通过最优供电模式选择模块根据未来高峰负载需电与供电的比较选择供电模式；

S5、未来高峰负载需电不大于供电，光伏太阳能可供电时，在保证用电负载优先供电前提下，光伏太阳能与储能机构共同向电网供电，同时储能机构只在高峰时段向电网供电；

未来高峰负载需电不大于供电，光伏太阳能无法供电时，在保证用电负载优先供电前提下，储能机构只在高峰时段向电网供电，之后通过非高峰时段经光伏太阳能补充；

未来高峰负载需电大于供电，电价高峰时段，光伏太阳能可供电但不足时，光伏太阳能与储能机构共同向用电负载供电；

未来高峰负载需电大于供电，电价高峰时段，光伏太阳能可供电且足够，光伏太阳能向用电负载供电，负载不需供电时，向电网供电；

未来高峰负载需电大于供电，电价高峰时段，光伏太阳能无法供电时，储能机构向用电负载供电，负载不需供电时，向电网供电，之后通过非高峰时段经光伏太阳能补充；

未来高峰负载需电大于供电,电价非高峰时段，光伏太阳能可供电，但储能不足时，电网向用电负载供电,光伏太阳能向储能机构供电；

未来高峰负载需电大于供电,电价非高峰时段，光伏太阳能可供电，但储能充足时，光伏太阳能、电网向用电负载供电；

未来高峰负载需电大于供电,电价非高峰时段，光伏太阳能无法供电时，电网向用电负载供电；

S6、综合运算中心通过最优模式指令中心向控制中心发送指令，控制中心经执行端对光伏控制器、并网逆变系统、逆变器进行控制进行相应模式的供电。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、对近期太阳能供电加储能机构供电与用电场所负载用电情况进行比较，能做到根据未来高峰发电储能是否充足进行当前的最优供电模式选择，起到节能和节约成本的效果。

2、可避免发电和储能浪费，取得最大化发电储能效益。

3、通过预测未来高峰负载需电与供电情况，在非高峰时段，做出不同最优选择，未来高峰负载需电不大于供电，储能机构在高峰时段向电网供电，缓解外部用电紧张，之后通过非高峰时段经光伏太阳能补充，取得最大化发电储能效益；未来高峰负载需电大于供电,电网向用电负载供电,光伏太阳能向储能机构供电，从而在非高峰时使用低价的电网，并补充储能机构应对未来的高峰负载，减少之后高峰负载的电网使用，节约成本。

4、未来高峰负载需电大于供电时,避免非高峰时段使用储能机构，避免造成能源使用后再次充电的损耗，更加节能。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为本发明的智能管理系统结构示意图；

图3为本发明的天气监测中心结构示意图；

图4为本发明的电价监测中心结构示意图；

图5为本发明的储能机构余量监测中心结构示意图；

图6为本发明的用电负载监测中心结构示意图；

图7为本发明的储能机构结构示意图；

图8为本发明的计算中心结构示意图；

图9为本发明的供电需电差额运算流程示意图；

图10为本发明的最优供电模式选择流程示意图。

图中：1、光伏太阳能；2、储能机构；21、主储能模块；22、副储能模块；221、清洁系统；3、电网；4、智能管理系统；41、监测中心；411、天气监测中心；4111、温度采集模块；4112、光强采集模块；4113、天气预报解析模块；4114、天气解析数据存储模块；412、电价监测中心；4121、未来电价数据同步模块；4122、电价数据存储模块；413、储能机构余量监测中心；4131、余量监测同步模块；4132、余量数据存储模块；414、用电负载监测中心；4141、往期负载数据模块；4142、负载数据录入模块；4143、负载数据存储模块；415、监测数据报送中心；42、计算中心；421、发电情况计算模块；422、电价峰谷情况计算模块；423、储能情况计算模块；424、用电负载需电情况计算模块；425、计算数据报送中心；426、误差统计模块；4261、天气预测误差统计模块；4262、负载预测误差统计模块；43、综合运算中心；431、供电需电差额比较模块；432、最优供电模式选择模块；433、最优模式指令中心；44、控制中心；441、执行端；5、逆变器；6、控制柜；7、用电负载；8、光伏控制器；9、并网逆变系统；10、接入控制机构。

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。

请参阅图1-2，本发明提供一种光伏太阳能、储能机构、电网联合供电节能系统，包括光伏太阳能1、储能机构2、电网3和智能管理系统4，所述光伏太阳能1通过逆变器5连接控制柜6、用电负载7，所述光伏太阳能1通过光伏控制器8连接所述储能机构2，实现光伏太阳能1的直流电向交流电的转变输向用电负载7使用；所述储能机构2通过并网逆变系统9分别连接所述电网3和所述控制柜6，储能机构2通过并网逆变系统9实现对电网3和用电负载7的输电及切换控制；所述电网3通过接入控制机构10连接所述控制柜6、所述用电负载7，实现对电网3的接入和关闭控制；所述光伏控制器8、所述并网逆变系统9、所述逆变器5、所述接入控制机构10通过所述智能管理系统4进行控制；所述智能管理系统4包括监测中心41、计算中心42、综合运算中心43和控制中心44；所述监测中心41包括天气监测中心411、电价监测中心412、储能机构余量监测中心413、用电负载监测中心414和监测数据报送中心415，所述监测数据报送中心415连接所述计算中心42，经天气监测中心411根据采集温度和光强配合天气预报进行解析，得到天气解析数据；经电价监测中心412得到电价数据；经储能机构余量监测中心413得到储能机构余量信息；经用电负载监测中心414得到用电负载信息，并经监测数据报送中心415将数据报送计算中心42；所述计算中心42包括发电情况计算模块421、电价峰谷情况计算模块422、储能情况计算模块423、用电负载需电情况计算模块424和计算数据报送中心425，所述计算数据报送中心425连接所述综合运算中心43，经发电情况计算模块421计算出太阳能发电情况，经电价峰谷情况计算模块422计算出电价高峰时间，经储能情况计算模块423得到除去用于误差补偿和清洁使用的储能机构2的余量储能情况，经用电负载需电情况计算模块424计算出用电负载需电情况，并通过计算数据报送中心425将数据报送所述综合运算中心43；所述综合运算中心43包括供电需电差额比较模块431、最优供电模式选择模块432和最优模式指令中心433，所述最优模式指令中心433连接所述控制中心44，根据供电需电差额比较模块431得到未来设定时段的用电峰谷期内的光伏太阳能1加储能机构2的供电需电差额，设定负载用电优选顺序依次为光伏太阳能1供电、储能机构2供电和电网3供电，运算出时段内光伏太阳能1加储能机构2供电与高峰负载需电的差额；比较后，通过最优供电模式选择模块432根据未来高峰负载需电与供电的比较选择供电模式；所述控制中心44经执行端441对所述光伏控制器8、所述并网逆变系统9、所述逆变器5、所述接入控制机构10进行控制，综合运算中心43通过最优模式指令中心433向控制中心44发送指令，控制中心44经执行端441对光伏控制器8、并网逆变系统9、逆变器5进行控制进行相应模式的供电。

请参阅图3，所述天气监测中心411包括温度采集模块4111、光强采集模块4112、天气预报解析模块4113和天气解析数据存储模块4114；在本实施例中，使得天气监测中心411可通过温度采集模块4111采集外界温度，通过光强采集模块4112采集外界光照强度，通过天气预报解析模块4113同步天气预报并进行解析，得到天气解析数据，通过天气解析数据存储模块4114存储监测中心41。

请参阅图4，所述电价监测中心412包括未来电价数据同步模块4121和电价数据存储模块4122；在本实施例中，使得电价监测中心412可通过未来电价数据同步模块4121同步未来电价数据，并通过电价数据存储模块4122存储监测中心41。

请参阅图5，所述储能机构余量监测中心413包括余量监测同步模块4131和余量数据存储模块4132；在本实施例中，使得储能机构余量监测中心413可通过余量监测同步模块4131得到储能机构余量信息，并通过余量数据存储模块4132存储监测中心41。

请参阅图6，所述用电负载监测中心414包括往期负载数据模块4141、负载数据录入模块4142和负载数据存储模块4143；在本实施例中，参考往期负载数据模块4141，录入未来设定时间段不同峰谷区间的用电负载所需电量，出现临时调整改变时，可通过负载数据录入模块4142修改，并通过负载数据存储模块4143存储监测中心41。

请参阅图7，所述储能机构2包括主储能模块21和副储能模块22，所述副储能模块22连接清洁系统221；在本实施例中，通过副储能模块22可提供应急所需电量，可作为预测误差的备用电源使用，也可作为光伏太阳能板的清洁系统221日常清洁使用，提高光伏太阳能1发电效率。

请参阅图8，所述计算中心42包括误差统计模块426，所述误差统计模块426包括天气预测误差统计模块4261和负载预测误差统计模块4262；在本实施例中，可通过天气预测误差统计模块4261统计预测天气与实际天气误差，通过负载预测误差统计模块4262统计预录入负载用电与实际用电误差，为储能情况计算模块423得到除去用于误差补偿的余量储能情况提供数据。

请参阅图1-10，本发明提供一种基于上述任一项所述光伏太阳能、储能机构、电网联合供电节能系统的节能方法，包括如下步骤：

S1、根据实际设定监测的未来时间范围，智能管理系统4通过监测中心41监测范围时间段内天气解析数据、电价数据、储能机构余量信息和用电负载信息；经天气监测中心411根据采集温度和光强配合天气预报进行解析，得到天气解析数据；经电价监测中心412得到电价数据；经储能机构余量监测中心413得到储能机构余量信息；经用电负载监测中心414得到用电负载信息；

S2、监测中心41通过监测数据报送中心415将天气解析数据、电价数据、储能机构余量信息和用电负载信息报送到计算中心42，计算中心42经发电情况计算模块421计算出太阳能发电情况，经电价峰谷情况计算模块422计算出电价高峰时间，经储能情况计算模块423得到除去用于误差补偿和清洁使用的储能机构2的余量储能情况，经用电负载需电情况计算模块424计算出用电负载需电情况；

S3、计算中心42通过计算数据报送中心425将未来设定时间段内太阳能发电情况、电价高峰时间、用电负载需电情况以及当下的储能机构储能情况报送综合运算中心43；

S4、综合运算中心43根据供电需电差额比较模块431得到未来设定时段的用电峰谷期内的光伏太阳能1加储能机构2的供电需电差额，设定负载用电优选顺序依次为光伏太阳能1供电、储能机构2供电和电网3供电，运算出时段内光伏太阳能1加储能机构2供电与高峰负载需电的差额；比较后，通过最优供电模式选择模块432根据未来高峰负载需电与供电的比较选择供电模式；

S5、未来高峰负载需电不大于供电，光伏太阳能1可供电时，在保证用电负载7优先供电前提下，光伏太阳能1与储能机构2共同向电网3供电，避免发电和储能浪费，同时储能机构2只在高峰时段向电网3供电，缓解外部用电紧张，之后通过非高峰时段经光伏太阳能1补充，取得最大化发电储能效益；

未来高峰负载需电不大于供电，光伏太阳能1无法供电时，在保证用电负载7优先供电前提下，储能机构2只在高峰时段向电网3供电，避免储能浪费，之后通过非高峰时段经光伏太阳能1补充，缓解外部用电紧张，同时取得最大化储能效益；

未来高峰负载需电大于供电，电价高峰时段，光伏太阳能1可供电但不足时，光伏太阳能1与储能机构2共同向用电负载7供电，避免电价高峰时段使用电网3；

未来高峰负载需电大于供电，电价高峰时段，光伏太阳能1可供电且足够，光伏太阳能1向用电负载7供电，避免电价高峰时段使用电网3，负载不需供电时，向电网3供电；

未来高峰负载需电大于供电，电价高峰时段，光伏太阳能1无法供电时，储能机构2向用电负载7供电，避免电价高峰时段使用电网3，负载不需供电时，向电网3供电，之后通过非高峰时段经光伏太阳能1补充，缓解外部用电紧张，同时取得最大化储能效益；

未来高峰负载需电大于供电,电价非高峰时段，光伏太阳能1可供电，但储能不足时，电网3向用电负载7供电,光伏太阳能1向储能机构2供电，从而在非高峰时使用低价的电网3，然后补充储能机构2应对未来的高峰负载，减少高峰负载的电网3使用；

未来高峰负载需电大于供电,电价非高峰时段，光伏太阳能1可供电，但储能充足时，光伏太阳能1、电网3向用电负载7供电，避免非高峰时段使用储能机构2，因为使用后仍需通过光伏太阳能1向储能机构2供电应对高峰负载，避免造成能源使用后再次充电的损耗，更加节能；

未来高峰负载需电大于供电,电价非高峰时段，光伏太阳能1无法供电时，电网3向用电负载7供电，避免非高峰时段使用储能机构2，因为使用后仍需通过光伏太阳能1向储能机构2供电应对高峰负载，避免造成能源使用后再次充电的损耗，更加节能；

S6、综合运算中心43通过最优模式指令中心433向控制中心44发送指令，控制中心44经执行端441对光伏控制器8、并网逆变系统9、逆变器5进行控制进行相应模式的供电。

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。