一种可再生能源发电的接入控制系统的制作方法

本发明属于发电系统领域，涉及一种可再生能源发电的接入控制系统，具体是一种可再生能源发电的接入控制系统。

背景技术：

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。风力发电把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三米的微风速度(微风的程度)，便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。现有的电网供电大部分使用火力发电，消耗大量的化石能源，对环境造成污染。

现有的电网控制系统不能将火力发电和光伏发电以及风力发电进行自由的切换，不能根据火力发电和光伏发电以及风力发电装置的发电量控制火力发电的启停，不能实时的控制电网的用电正常，火力发电装置不间断的使用，造成能源的消耗，环境的污染，发电成本高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可再生能源发电的接入控制系统。

本发明所要解决的技术问题为：

(1)在什么时间点将风力发电单元和光伏发电单元接入到电网系统中；

(2)如何判断接入时间点的准确性，在什么时间点停止火力发电单元的工作，节省能源的消耗；

(3)如何实时的确定风力发电单元和光伏发电单元的能否满足电网用电量的需求。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种可再生能源发电的接入控制系统，包括控制器、数据缓存模块、数据分析模块、显示模块、数据采集模块、plc控制单元、发电系统和数据模拟系统；

其中，所述控制器通信连接数据缓存模块，所述数据缓存模块通信连接数据分析模块，所述数据分析模块通信来接控制器，所述控制器通信连接显示模块，所述控制器通信连接数据模拟系统，所述控制器通信连接plc控制单元，所述plc控制单元通信连接发电系统，所述发电系统通信连接数据采集模块，所述数据采集模块通信连接控制器；

所述控制器，用于接收数据采集模块、数据模拟系统和数据分析模块发出的数据，并将数据与预设值进行比对判定，接收三种发电单元发出电量的数据大于预设值，启动数据模拟系统运行，且向数据缓存模块、数据模拟系统、plc控制单元和显示模块传送数据；

所述数据缓存模块，用于接收控制器发出的数据信号，并将数据进行储存，最后将数据信号发送到数据分析模块；

所述数据分析模块，用于接收数据缓存模块发出的数据，并对数据进行分析转换，将分析转换后的数据结果输送到控制器；

所述数据采集模块，用于采集发电系统内部风力发电单元、火力发电单元和光伏发电单元三种发电单元工作中单位时间内发出的电量，并将采集的发电量数据传送到控制器；

所述plc控制单元，用于接收控制器发出的指令，根据指令改变风力发电单元、火力发电单元和光伏发电单元与电网接入的工作状态；

所述发电系统，用于日常的发电，利用风力、火力和光伏进行发电，将发出的电量输送到电网，所述发电系统包括风力发电单元、火力发电单元、光伏发电单元和备用电源单元；

其中，所述风力发电单元和光伏发电单元利用可再生的风力和光能进行发电，火力发电单元利用火力进行发电，将发出的电力输送到电网中，所述备用电源单元，用于为电网提供备用的电力，风力发电单元和光伏发电单元与火力发电单元转换过程中，备用电源单元为电网输送电力；

所述数据模拟系统，用于模拟光伏发电单元和风力发电单元在不同环境下单位时间内发出的电量，将发出的电量进行采集输送到控制器与预设值进行比对，所述数据模拟系统包含有辅助plc控制单元、模拟风力发电模块、模拟光伏发电模块、电量统计单元、数据处理模块、天气采集模块和发电时间预估模块；

其中，所述辅助plc控制单元，用于接收控制器发出的数据信号，根据信号启动模拟风力发电模块和模拟光伏发电模块；

所述模拟风力发电模块和模拟光伏发电模块与风力发电单元和光伏发电单元安装在一起，模拟出不同环境下风力发电单元和光伏发电单元发电状态；

所述电量统计单元，用于检测模拟风力发电模块和模拟光伏发电模块单位时间内发出的电量，并将检测的数据输送到数据处理模块，所述数据处理模块将数据整合后输送到控制器；

所述天气采集模块，用于采集风力发电单元和光伏发电单元运行过程中实际的风力和光照强度，并将采集的数据传送到发电时间预估模块，发电时间预估模块根据接收的数据预估出风力发电单元和光伏发电单元能达到供电需求的持续时间，并将预估出的时间数据传送到数据处理模块；

所述数据采集模块采集数据和控制器控制启动数据模拟系统的具体步骤为：

步骤一：所述数据采集模块将采集到的风力发电单元单位时间内发出的电量w1和光伏发电单元单位时间内发出的电量w2和两者单位时间内发电的总量数据w3，将数据w1、w2和w3传送到控制器；

步骤二：所述控制器将采集的数据w1、w2和w3与预设的电量数据值p进行对比，p为电网能满足正常供电需求的数值，当w1、w2、w3中任意一个大于等于p时，控制器启动数据模拟系统；

步骤三：所述控制器通过数据缓存模块将数据进行储存，并且数据缓存模块将数据传送到数据分析模块，数据分析模块对数据进行分析转换成控制信号，将控制信号传送到控制器；

所述数据模拟系统工作的具体步骤为：

步骤一：所述控制器将接收的控制信号传送到辅助plc控制单元，所述辅助plc控制单元根据控制信号启动模拟风力发电模块或者模拟光伏发电模块或者同时启动模拟风力发电模块和模拟光伏发电模块工作；

步骤二：所述模拟风力发电模块和模拟光伏发电模块在风力发电单元和光伏发电单元相同的环境下进行发电工作，设定模拟风力发电模块和模拟光伏发电模块工作中单位时间内产生的电量值分别为x1和x2，两者单位时间内发电量的总和为x3；

步骤三：所述电量统计单元统计单位时间内的发电量x1、x2和x3，并将x1、x2和x3传送到数据处理模块；

步骤四：所述数据处理模块将x1、x2和x3进行对比处理，并将处理的结果传送到控制器，处理的过程如下：

s1：将模拟风力发电模块和模拟光伏发电模块的发电效率设定为风力发电单元和光伏发电单元发电效率的1/n；

s2：将p/n与x1、x2和x3进行对比；

s3：当p/n小于等于x1、x2、x3中任意一个时，得出数据采集模块采集的数据准确，风力发电单元和光伏发电单元任意一个或者两者总和的发电量可以满足电网用电的需求，将数据传送到控制器；

所述发电时间预估模块预估时间的具体步骤为：

步骤一:天气采集模块采集风力发电单元和光伏发电单元运行过程中实际的风力y、光照强度z和天气状况持续的时间t；

步骤二：天气采集模块将采集的风力风力y、光照强度z和天气状况持续的时间t输送到发电时间预估模块；

s1：设定模拟光伏发电模块的发电能力为a，设定模拟风力发电模块的发电能力为b，x1＝b*z*t、x2＝a*y*t、x3＝b*z*t+a*y*t,t为设定的单位时间；

s2：发电时间预估模块将p/n与x1、x2和x3进行对比，当p/n小于等于x1、x2、x3中任意一个时，风力发电单元和光伏发电单元与能为电网供电的时长为t，当x1、x2和x3全都小于p/n时，风力发电单元和光伏发电单元不能为电网供电，为电网供电时长的t为0；

s3：发电时间预估模块将预估的时间t传送到数据处理模块，进而传送到控制器。

优选的，所述控制器根据数据模拟系统得出的模拟结果向plc控制单元发出指令，当结果满足电网用电需求时，plc控制单元控制火力发电单元停止发电，将风力发电单元和光伏发电单元与电网接入；当结果不满足电网需求时，plc控制单元控制火力发电单元进行发电，将风力发电单元和光伏发电单元与电网脱离，plc控制单元根据预估的时间t与供电的时长相等时，将风力发电单元和光伏发电单元与电网脱离。

优选的，所述显示模块，用于接收控制器工作中发出的数据，并将数据利用显示屏显示出来。

优选的，所述数据采集模块还可用于采集火力发电单元工作中不同时间段的发电量，将不同时间段的发电量传送到控制器，控制器根据不同时间段设定不同的p值。

优选的，所述风力发电单元和光伏发电单元接入电网工作时，数据模拟系统跟随同步工作，实时的模拟出风力发电单元和光伏发电单元的发电量，与预设值进行比对，将数据信号传递给控制器，当不满足电网用电需求时，控制器控制风力发电单元和光伏发电单元脱离电网，火力发电单元启动工作，风力发电单元和光伏发电单元与电网接入时，同时将备用电源与电网接入，风力发电单元和光伏发电单元与火力单元进行切换时，备用电源为电网供电。

本发明的有益效果：

(1)本发明首先通过数据采集模块能实时的采集到风力发电单元和光伏发电单元在单位时间内的发电量，并将发电量输送到控制器中，控制器根据采集的数据与设定的满足电网使用的数值进行比对，进而将风力发电单元和光伏发电单元与电网接入，通过plc控制单元关闭火力发电单元。将风力发电和光伏发电进行充分的利用，避免日常用电全部依靠火力发电的状态，节省能源的消耗，降低发电的成本，保护环境不受污染，更加环保。

(2)同时本发明通过数据模拟系统对数据采集模块采集的数据进行检测，利用模拟风力发电模块和模拟光伏发电模块放置于和风力发电单元和光伏发电单元相同的工作环境中，重新计算风力发电单元和光伏发电单元在单位时间内的发电量是否能满足电网用电的需求，保证风力发电单元和光伏发电单元接入电网后能正常的使用，电网用电情况不会出现异常；

(3)本发明能实现火力发电和可再生能源发电的自由切换，自动化程度较高，能最大程度的节省能源的消耗。在风力发电单元和光伏发电单元与电网接入工作时，同时能通过数据模拟系统判断出发电量能否满足电网的需求，出现不满足的时候，控制器通过plc控制单元能控制火力发电单元启动，保证电网的正常使用。且发电单元切换时备用电源单元能为电网供电，保持电网能持续的使用，不会出现用电异常。

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为本发明的系统框图。

具体实施方式

如图1所示，一种可再生能源发电的接入控制系统，包括控制器、数据缓存模块、数据分析模块、显示模块、数据采集模块、plc控制单元、发电系统和数据模拟系统；

其中，所述控制器通信连接数据缓存模块，所述数据缓存模块通信连接数据分析模块，所述数据分析模块通信来接控制器，所述控制器通信连接显示模块，所述控制器通信连接数据模拟系统，所述控制器通信连接plc控制单元，所述plc控制单元通信连接发电系统，所述发电系统通信连接数据采集模块，所述数据采集模块通信连接控制器；

所述控制器，用于接收数据采集模块、数据模拟系统和数据分析模块发出的数据，并将数据与预设值进行比对判定，接收三种发电单元发出电量的数据大于预设值，启动数据模拟系统运行，且向数据缓存模块、数据模拟系统、plc控制单元和显示模块传送数据；

所述数据缓存模块，用于接收控制器发出的数据信号，并将数据进行储存，最后将数据信号发送到数据分析模块；

所述数据分析模块，用于接收数据缓存模块发出的数据，并对数据进行分析转换，将分析转换后的数据结果输送到控制器；

所述数据采集模块，用于采集发电系统内部风力发电单元、火力发电单元和光伏发电单元三种发电单元工作中单位时间内发出的电量，并将采集的发电量数据传送到控制器；

所述plc控制单元，用于接收控制器发出的指令，根据指令改变风力发电单元、火力发电单元和光伏发电单元与电网接入的工作状态；

所述发电系统，用于日常的发电，利用风力、火力和光伏进行发电，将发出的电量输送到电网，所述发电系统包括风力发电单元、火力发电单元、光伏发电单元和备用电源单元；

其中，所述风力发电单元和光伏发电单元利用可再生的风力和光能进行发电，火力发电单元利用火力进行发电，将发出的电力输送到电网中，所述备用电源单元，用于为电网提供备用的电力，风力发电单元和光伏发电单元与火力发电单元转换过程中，备用电源单元为电网输送电力；

所述数据模拟系统，用于模拟光伏发电单元和风力发电单元在不同环境下单位时间内发出的电量，将发出的电量进行采集输送到控制器与预设值进行比对，所述数据模拟系统包含有辅助plc控制单元、模拟风力发电模块、模拟光伏发电模块、电量统计单元、数据处理模块、天气采集模块和发电时间预估模块；

其中，所述辅助plc控制单元，用于接收控制器发出的数据信号，根据信号启动模拟风力发电模块和模拟光伏发电模块；

所述模拟风力发电模块和模拟光伏发电模块与风力发电单元和光伏发电单元安装在一起，模拟出不同环境下风力发电单元和光伏发电单元发电状态；

所述电量统计单元，用于检测模拟风力发电模块和模拟光伏发电模块单位时间内发出的电量，并将检测的数据输送到数据处理模块，所述数据处理模块将数据整合后输送到控制器；

所述天气采集模块，用于采集风力发电单元和光伏发电单元运行过程中实际的风力和光照强度，并将采集的数据传送到发电时间预估模块，发电时间预估模块根据接收的数据预估出风力发电单元和光伏发电单元能达到供电需求的持续时间，并将预估出的时间数据传送到数据处理模块；

所述数据采集模块采集数据和控制器控制启动数据模拟系统的具体步骤为：

步骤一：所述数据采集模块将采集到的风力发电单元单位时间内发出的电量w1和光伏发电单元单位时间内发出的电量w2和两者单位时间内发电的总量数据w3，将数据w1、w2和w3传送到控制器；

步骤二：所述控制器将采集的数据w1、w2和w3与预设的电量数据值p进行对比，p为电网能满足正常供电需求的数值，当w1、w2、w3中任意一个大于等于p时，控制器启动数据模拟系统；

步骤三：所述控制器通过数据缓存模块将数据进行储存，并且数据缓存模块将数据传送到数据分析模块，数据分析模块对数据进行分析转换成控制信号，将控制信号传送到控制器；

所述数据模拟系统工作的具体步骤为：

步骤一：所述控制器将接收的控制信号传送到辅助plc控制单元，所述辅助plc控制单元根据控制信号启动模拟风力发电模块或者模拟光伏发电模块或者同时启动模拟风力发电模块和模拟光伏发电模块工作；

步骤二：所述模拟风力发电模块和模拟光伏发电模块在风力发电单元和光伏发电单元相同的环境下进行发电工作，设定模拟风力发电模块和模拟光伏发电模块工作中单位时间内产生的电量值分别为x1和x2，两者单位时间内发电量的总和为x3；

步骤三：所述电量统计单元统计单位时间内的发电量x1、x2和x3，并将x1、x2和x3传送到数据处理模块；

步骤四：所述数据处理模块将x1、x2和x3进行对比处理，并将处理的结果传送到控制器，处理的过程如下：

s1：将模拟风力发电模块和模拟光伏发电模块的发电效率设定为风力发电单元和光伏发电单元发电效率的1/n；

s2：将p/n与x1、x2和x3进行对比；

s3：当p/n小于等于x1、x2、x3中任意一个时，得出数据采集模块采集的数据准确，风力发电单元和光伏发电单元任意一个或者两者总和的发电量可以满足电网用电的需求，将数据传送到控制器；

所述发电时间预估模块预估时间的具体步骤为：

步骤一:天气采集模块采集风力发电单元和光伏发电单元运行过程中实际的风力y、光照强度z和天气状况持续的时间t；

步骤二：天气采集模块将采集的风力风力y、光照强度z和天气状况持续的时间t输送到发电时间预估模块；

s1：设定模拟光伏发电模块的发电能力为a，设定模拟风力发电模块的发电能力为b，x1＝b*z*t、x2＝a*y*t、x3＝b*z*t+a*y*t,t为设定的单位时间；

s2：发电时间预估模块将p/n与x1、x2和x3进行对比，当p/n小于等于x1、x2、x3中任意一个时，风力发电单元和光伏发电单元与能为电网供电的时长为t，当x1、x2和x3全都小于p/n时，风力发电单元和光伏发电单元不能为电网供电，为电网供电时长的t为0；

s3：发电时间预估模块将预估的时间t传送到数据处理模块，进而传送到控制器。

作为本发明的一种技术优化方案，所述控制器根据数据模拟系统得出的模拟结果向plc控制单元发出指令，当结果满足电网用电需求时，plc控制单元控制火力发电单元停止发电，将风力发电单元和光伏发电单元与电网接入；当结果不满足电网需求时，plc控制单元控制火力发电单元进行发电，将风力发电单元和光伏发电单元与电网脱离，plc控制单元根据预估的时间t与供电的时长相等时，将风力发电单元和光伏发电单元与电网脱离。

作为本发明的一种技术优化方案，所述显示模块，用于接收控制器工作中发出的数据，并将数据利用显示屏显示出来。

作为本发明的一种技术优化方案，所述数据采集模块还可用于采集火力发电单元工作中不同时间段的发电量，将不同时间段的发电量传送到控制器，控制器根据不同时间段设定不同的p值。

作为本发明的一种技术优化方案，所述风力发电单元和光伏发电单元接入电网工作时，数据模拟系统跟随同步工作，实时的模拟出风力发电单元和光伏发电单元的发电量，与预设值进行比对，将数据信号传递给控制器，当不满足电网用电需求时，控制器控制风力发电单元和光伏发电单元脱离电网，火力发电单元启动工作，风力发电单元和光伏发电单元与电网接入时，同时将备用电源与电网接入，风力发电单元和光伏发电单元与火力单元进行切换时，备用电源为电网供电。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明首先通过数据采集模块能实时的采集到风力发电单元和光伏发电单元在单位时间内的发电量，并将发电量输送到控制器中，控制器根据采集的数据与设定的满足电网使用的数值进行比对，进而将风力发电单元和光伏发电单元与电网接入，通过plc控制单元关闭火力发电单元。将风力发电和光伏发电进行充分的利用，避免日常用电全部依靠火力发电的状态，节省能源的消耗，降低发电的成本，保护环境不受污染，更加环保。

(2)同时本发明通过数据模拟系统对数据采集模块采集的数据进行检测，利用模拟风力发电模块和模拟光伏发电模块放置于和风力发电单元和光伏发电单元相同的工作环境中，重新计算风力发电单元和光伏发电单元在单位时间内的发电量是否能满足电网用电的需求，保证风力发电单元和光伏发电单元接入电网后能正常的使用，电网用电情况不会出现异常；

(3)本发明能实现火力发电和可再生能源发电的自由切换，自动化程度较高，能最大程度的节省能源的消耗。在风力发电单元和光伏发电单元与电网接入工作时，同时能通过数据模拟系统判断出发电量能否满足电网的需求，出现不满足的时候，控制器通过plc控制单元能控制火力发电单元启动，保证电网的正常使用。且发电单元切换时备用电源单元能为电网供电，保持电网能持续的使用，不会出现用电异常。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。