一种光伏储存放一体化管理平台的制作方法

1.本发明涉及光伏技术领域，具体为一种光伏储存放一体化管理平台。


背景技术：

2.光伏为太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，其在解决中国无电、缺电地区电力建设和电力并网发电市场中具有重要作用，其运行方式包括独立运行和并网运行。
3.随着城市化和新能源汽车的发展，智慧电力,如削峰填谷等举措成为光伏发电的有效实现手段，新能源汽车作为光伏电能的主要消耗方式之一，其高速发展使充电设施的供电需求也迅速增长，但现有技术中用于光伏、市电、储能综合管理的系统较少，不便于光伏及光储存放一体化的实现，严重影响了充电设施与供电需求的合理调配以及光伏能源的有效利用。因此，发明一种可实现光储存放一体化，可实现光伏、市电、储能综合管理，以满足充电设施与供电需求合理调配和光伏能源有效利用的光伏充放电系统成为本领域人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的用于光伏、市电、储能等综合管理的系统较少，影响充电设施与供电需求的合理调配以及光伏能源有效利用的问题，本发明提供了一种光伏储存放一体化管理平台，其可实现充电设施与供电需求的合理调配，可实现光伏能源的有效利用。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种光伏储存放一体化管理平台，所述管理平台基于光伏充放电系统、云平台实现，所述光伏充放电系统包括光伏、与所述光伏电连接的储能装置和逆变器，所述逆变器分别与公共电网、充电桩、负载电连接，所述充电桩用于给电动车供电，其特征在于，其包括用于信息展示的展示层，用于管理、监控、服务和数据分析的应用层，用于数据存储的数据层，用于支撑所述展示层和所述应用层的支撑层，用于基本设施管理的设施层；所述设施层包括物联网nb
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iot单元、车机tbox单元、esim管理单元、bms监测单元、断电/安全保护单元、物联网安全单元，所述物联网nb
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iot单元用于提供nb
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iot通信，所述车机tbox通信用于车机tbox通信，所述esim管理单元用于sim卡管理，所述断电/安全保护单元用于对所述光伏充放电系统进行断电或安全保护，所述物联网安全单元为物联网安全管控系统，用于实现监狱监管区域内的人员、车辆、设备设施一体化管理。
7.其进一步特征在于，
8.所述光伏以阵列式结构安装于用户屋顶；
9.其还包括控制器，通过所述控制器控制所述光伏或所述公共电网分别通过所述充电桩给所述电动车充电；
10.其还包括与所述云平台通信连接的远程监控中心、ems能量管理系统、客户端，所述ems能量管理系统分别与本地监控站、所述逆变器、所述充电桩、所述光伏、所述储能装置
中的电池监测系统通信连接，所述远程监控中心用于对所述ems能量管理系统进行远程监控，所述本地监控站用于对所述ems能量管理系统进行本地监控，所述客户端包括移动手机客户端、电脑客户端，用于获取所述ems能量管理系统发送的信息；
11.所述展示层包括用户及终端设备，所述用户为国网、车主用户、终端设备相关方、服务方，所述终端设备包括移动终端、电脑终端，所述移动终端包括手机、平板，所述移动终端供所述手机客户端的用户使用，所述电脑终端供所述电脑客户端的用户使用；
12.所述应用层包括运营管理系统、实时监控系统、信息服务系统、大数据分析系统，所述运营管理系统用于对所述光伏充放电系统中的各部件的销售、安装情况进行管理，所述实时监控系统用于对充放电运行过程进行可视化管理，并对所述光伏充放电系统的运行状况实时监控；所述信息服务系统用于对外提供信息服务；所述大数据分析系统用于对数据进行应用和分析，为运营和规划提供指导意见；
13.所述运营管理系统包括能源管理模块、订单管理模块、有序充电模块、资产管理模块、设备管理模块、用户管理模块、车辆销售管理模块、400/售后服务模块、计费结算管理模块、统计报表/综合分析模块，所述能源管理模块基于所述ems能量管理系统实现，用于对所述光伏的发电或充电量、所述电动车的充电量、负载用电量、削峰填谷回传给所述公共电网的电量及费用结算信息进行管理，所述订单管理模块用于管理光伏、储能装置、充电桩的接单、安装、结算信息，所述设备管理模块用于管理所述光伏、储能装置、充电桩的安装、施工情况，所述有序充电模块用于调节和限制充电的时间和设备，所述资产管理模块用于对所述光伏、储能装置的资产折旧进行管理，所述用户管理模块用于对车主用户的车主app进行管理，所述车辆销售管理模块用于对所述电动车的车辆销售情况进行管理，所述400/售后服务模块用于为所述车主用户提供售后服务，所述计费结算管理模块用于提供计费结算信息，所述统计报表/综合分析模块用于统计所述电动车和光伏的销售和分布，并用于对发电售电状况、碳排放换算结果进行统计；
14.所述实时监控系统包括设备监控模块、电网监控模块、光伏监控模块、充电监控模块、放电监控模块，所述设备监控模块用于对所述储能装置、逆变器的运行状况进行监控，所述电网监控模块用于对所述公共电网的运行状况进行监控，所述光伏监控模块用于对所述光伏的运行状况进行监控，所述充电监控模块用于对所述充电桩的充电情况进行监控，所述放电监控模块用于对所述充电桩的放电情况进行监控；
15.所述信息服务系统包括车主app、管理app、小程序、微信公众号、门户网站，所述门户网站包括桩到家网站的子网站，所述车主app、小程序或微信公众号安装于所述车主用户的所述移动终端或电脑端，用于为车主用户提供信息服务，所述管理app安装于所述国网或服务方的所述移动终端或电脑端，所述门户网站安装于所述电脑端，用于提供相应的web网页；
16.所述大数据分析系统包括区域数据分析、峰谷分析、客户照片、盈亏分析、充放电数据模型及趋势分析；
17.所述数据层包括运营管理数据库、交易管理数据库、信息服务数据库、信息交换数据库，所述运营管理数据库用于对所述运营管理系统中的能源数据、充电数据、资产信息、设备数据进行存储，交易管理数据库用于对运营管理系统中的订单数据、车辆销售数据、计费结算数据、统计报表及综合分析数据进行存储，所述信息服务数据库用于对所述信息服
务系统中的车主信息、管理app信息、小程序信息、微信公众号信息、子网站信息进行存储，信息交换数据库用于对所述大数据分析系统中的区域数据、峰谷数据、客户照片、盈亏数据、充放电数据进行存储；
18.所述支撑层包括基础数据模块、系统管理模块、权限模块、日志模块、预警/消息模块、大数据处理kafka系统，所述基础数据模块用于为所述应用层、数据层中的各个模块提供基础数据，所述系统管理模块用于系统管理，所述权限模块用于权限设置及判定，所述日志模块用于日志信息填报，所述预警/消息模块用于消息或预警提醒，所述大数据处理kafka系统用于发布订阅消息。
19.采用本发明上述结构可以达到如下有益效果：本发明光伏储存放一体化管理平台包括展示层、应用层、数据层、支撑层、设施层，可分别用于：信息展示、管理、监控、服务和数据分析、数据存储、支撑展示层和应用层、管理基本设施，用户通过该平台可对光伏充放电系统中的光伏发电情况、公共电网供电情况、充电桩和电动车、负载的充电或/和放电情况等进行监视、管理，避免了光伏发电中电力系统调频困难、发电量难以预测等问题出现，实现了充电设施与供电需求的合理调配，实现了光伏能源的有效利用。
附图说明
20.图1为本发明光伏储存放一体化管理平台的结构框图；
21.图2为本发明光伏储存放一体化管理平台的组织架构图；
22.图3为本发明光伏充放电系统的系统结构框图。
具体实施方式
23.见图1、图2、图3，一种光伏储存放一体化管理平台，管理平台基于光伏充放电系统、云平台实现，光伏充放电系统包括光伏1、与光伏1电连接的储能装置2和逆变器3、控制器、蓝牙设备，逆变器3分别与公共电网4、充电桩5、负载6电连接，通过控制器控制光伏1或公共电网4分别通过充电桩5给电动车7充电；充电桩通过蓝牙设备与电动车通信连接，用于充电桩与电动车的t
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box系统进行数据交互，将电动车的充电电压、电流、电池的soc值、逆向放电/并网等数据实时发送给ems能量管理系统。
24.光伏1以阵列式结构安装于用户屋顶，利用用户自家屋顶上的空间，搭建光伏阵列，将吸收的太阳能转化为电能，并存储起来，光伏需要安装在居民房屋屋顶才可进行储能和充电，这对农村自建住房的用户来说,不会涉及到物业协调问题；光伏为单晶硅、多晶硅或非晶硅等硅太阳能电池，多晶硅效率在17％左右，单晶硅电池效率在18％左右，当采用多晶硅时，18块275wp的多晶硅串联，其标准功率为275wp、峰值电压vmp为31.0v、峰值电流imp为8.90a、短路电流isc为9.05a、开路电压voc为37.9v、绝缘电阻大于等于50mω、最大系统电压为1000v、组件效率为16.7％，工作环境温度为：－40℃～+85℃、相对湿度小于等于95％、海拔高度小于等于5500m、最大风速为150km/h；逆变器为5kva单相混合型储能逆变器，储能逆变器的最大输出功率为5200w、最大输入电压为580v、直流输入路数或mppt路数均为2路、启动电压为120v，该储能逆变器的防护等级为ip65、允许环境温度为
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25℃～60℃、允许环境温度为0～100％、最高工作海拔为2000m、噪声小于25db、散热方式为自然冷却；通过该储能逆变器在负荷低谷时将光伏发电系统输出的电能储存，在负荷高峰时释放
储存的电能，以此减小电网的负荷压力；在电网故障时，储能逆变器还可提供正弦交流源供给充电桩，实现离网后备供电功能；
25.储能装置包括电池系统，电池系统包括若干个磷酸铁锂电池，光伏与锂电池电连接；本实施例中，电池系统包括16串3.2v、50ah的磷酸铁锂电池，储能装置还包括储能电池柜、电池保护管理系统，该储能电池柜包括两层，每层放置四个电池包，每个电池包包含有32个串联的3.2v、50ah的磷酸铁锂电池，电池保护管理系统采集模块可以管理128只电池，可以显示每个电池包内电池的电压、总电流、电池温度、soc值等参数，保护系统会依据电池参数设置值对电池组进行充放电保护，会主动的切断电池组的充放电回路，以保证电池的安全运行，并且可以依据通讯协议向其它设备传送电池数据。锂电池的型号为hppf11192320
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8p16s
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51.2v400ah、标准电压为51.2v、额定容量为50ah、标准工作电流为50a，该锂电池的工作温度充电条件下为0～55℃、放电条件下为
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20℃～60℃，对超过3个月储存时间的电池进行管理，每6个月对电池进行一次完全重放电，使电池组串联的每个电池储存电压保持为3.5v～4.2v。
26.管理平台包括与云平台20通信连接的远程监控中心21、ems能量管理系统22、客户端23(包括移动手机客户端、电脑端)，ems能量管理系统22分别与本地监控站24、逆变器3、充电桩5、光伏1、储能装置2连接，远程监控中心21用于对ems能量管理系统22进行远程监控，本地监控站24用于对ems能量管理系统22进行本地监控，客户端23包括移动手机客户端、电脑客户端，用于用户、国网或服务方登录管理平台、对ems能量管理系统22进行控制或获取相关信息；
27.管理平台还包括用于信息展示的展示层11，用于管理、监控、服务和数据分析的应用层12，用于数据存储的数据层13，用于支撑展示层11和应用层12的支撑层14，用于基本设施管理的设施层15；应用层12包括运营管理系统、实时监控系统、信息服务系统、大数据分析系统，运营管理系统用于对光伏充放电系统中的各部件的销售、安装情况进行管理，即管理充电桩的销售、光伏及充电桩的销售及安装情况，该运营管理系统可用于对订单进行全生命周期的可视化管理，并通过指定营销、布局扩张等经营策略以及计价、分账、盈利等策略对充电桩的销售、光伏及充电桩销售及安装情况进行管理；实时监控系统用于对充放电运行过程进行可视化管理，并对光伏充放电系统的运行状况实时监控，光伏充放电系统运行状况包括光伏、充电桩、储能装置中锂电池组的运行状况；信息服务系统用于对外提供信息服务，本实施例中信息服务包括销售、宣传、咨询，该信息服务的提供主要基于移动终端或电脑端的app、微信号或web网页(官网)实现；大数据分析系统用于对数据进行应用和分析，为运营和规划提供指导意见。
28.展示层11包括用户及终端设备，用户为国网、车主用户、终端设备相关方、服务方，终端设备包括移动终端、电脑终端，移动终端包括手机、平板。
29.运营管理系统包括能源管理模块、订单管理模块、有序充电模块、资产管理模块、设备管理模块、用户管理模块、车辆销售管理模块、400/售后服务模块、计费结算管理模块、统计报表/综合分析模块，能源管理模块基于ems能量管理系统实现，用于对光伏的发电或充电量、电动车的充电量、负载用电量、削峰填谷回传给公共电网的电量及费用结算信息进行管理，订单管理模块用于管理光伏、储能装置、充电桩的接单、安装、结算信息，设备管理模块用于管理光伏、储能装置、充电桩的安装、施工情况，有序充电模块用于调节和限制充
电的时间和设备，该模块包括v2g的应急措施，用于实现削峰填谷，保证电网安全，使电网运行更加平稳，资产管理模块用于对光伏、储能装置的资产折旧进行管理，该模块配合融资租赁业务，电动车和电池的折旧第一期不考虑；用户管理模块用于对车主用户的车主app进行管理，车主用户通过车主app扫描充电桩的二维码进行充电，并通过车主app对光伏、充电桩的v2g进行查询及操作，了解光伏的发电情况(包括电量)、盈利情况、碳排放情况；车辆销售管理模块用于对电动车的车辆销售情况进行管理，该模块中车辆销售情况为新能源汽车下乡政策下的车辆销售情况，包括补贴、优惠送桩等，400/售后服务模块用于为车主用户提供售后服务，计费结算管理模块用于提供计费结算信息，统计报表/综合分析模块用于统计电动车和光伏的销售和分布，并用于对发电售电状况、碳排放换算结果进行统计。
30.实时监控系统包括设备监控模块、电网监控模块、光伏监控模块、充电监控模块、放电监控模块，设备监控模块用于对储能装置、逆变器的运行状况进行监控，电网监控模块用于对公共电网的运行状况进行监控，光伏监控模块用于对光伏的运行状况进行监控，充电监控模块用于对充电桩的充电情况进行监控，该模块中充电情况包括充电桩的充电电压、充电电流；放电监控模块用于对充电桩的放电情况进行监控，该模块中放电情况包括充电桩的放电电压、放电电流。
31.信息服务系统包括车主app、管理app、小程序、微信公众号、门户网站，门户网站包括子网站，门户网站安装于电脑端，用于提供相应的web网页，车主app、小程序或微信公众号安装于车主用户的移动终端或电脑端，用于为车主用户提供信息服务，管理app安装于国网或服务方的移动终端或电脑端。
32.大数据分析系统包括区域数据分析、峰谷分析、客户照片、盈亏分析、充放电数据模型及趋势分析，区域数据分析也称热点分析，即对某一区域内的光伏用电情况进行统计分析，峰谷分析指用电高峰期或低谷期分析，客户照片即车主用户的人脸图像信息，盈亏分析指对光伏发电获取收益的盈亏数据进行分析，充放电数据模型及趋势分析指通过充电桩对电动车进行充电或放电时的电压、电流、电池soc值等数据及电池电量状况进行分析。该管理平台中大数据分析系统所分析的主要数据包括：光储数据、用户主数据、v2g数据、充电桩数据，光储数据包括储存装置的发电量、储存装置的利用率、光储故障关联分析、光储故障标签，用户主数据包括用户统一认证、用户人脸图像、权限信息，v2g数据包括v2g售电量、v2g收益分析、充放电的最佳时间段的优化，充电桩数据包括充电桩采集数据、充电数据、充电桩图像信息等。
33.数据层13包括运营管理数据库、交易管理数据库、信息服务数据库、信息交换数据库，运营管理数据库用于对运营管理系统中的能源、充电、资产、设备等数据和信息进行存储，交易管理数据库用于对运营管理系统中的订单、车辆销售、计费结算、统计报表及综合分析等数据进行存储，信息服务数据库用于对信息服务系统中的车主信息等进行存储，信息交换数据库用于对区域数据、峰谷数据、客户照片、盈亏数据、充放电数据等进行存储；
34.支撑层14包括基础数据模块、系统管理模块、权限模块、日志模块、预警/消息模块、大数据处理kafka系统，基础数据模块用于为应用层、数据层中的各个模块提供基础数据，系统管理模块用于系统管理，权限模块用于权限设置及判定，日志模块用于日志信息填报，预警/消息模块用于消息或预警提醒，大数据处理kafka系统用于发布订阅消息。
35.设施层15包括物联网nb
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iot单元、车机tbox单元、esim管理单元、bms监测单元、断
电/安全保护单元、物联网安全单元，物联网nb
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iot单元用于提供nb
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iot通信，车机tbox通信用于车机tbox通信，esim管理单元用于esim卡管理，断电/安全保护单元用于对光伏充放电系统进行断电或安全保护，物联网安全单元为物联网安全管控系统，用于实现监狱监管区域内的人员、车辆、设备设施一体化管理。该设施层15中用esim卡代替实体物联网卡，采用nb
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iot通信、车机tbox通信等新型通讯模组代替物联网卡，解决了现有的派人上门维护，导致人工成本高的问题，对光伏、充电桩、电动车设施充放电管理过程中，无需一张张小卡片对信息进行核对、管理，同时也避免了遗漏导致卡资源浪费的问题出现。
36.一种基于上述光伏充放电系统的充放电运行方法，包括波峰时段运行模式、波谷时段运行模式、平时时段运行模式，光伏充放电系统中电能交互是通过上述储能逆变器实现，家用负载可以暂不接入，当上述光伏充放电系统处于波峰时段运行模式条件下：a1、光照充足时，光伏发电优先供给充电桩,多余的电量通过储能装置存储，家用负载暂不考虑；a2、光照不足时,光伏发电给储能装置中的电池存储能量,充电桩供电由公共电网提供；a3、公共电网直接给家用负载充电；当处于平时时段运行模式条件下，平时时段，光伏不发电：b1、储能装置中的电池优先给充电桩充电；b2、当储能装置中电量不充足时由公共电网补充不够的电能；b3、公共电网直接给家用负载充电。当处于波谷时段运行模式条件下：c1、公共电网给充电桩充电；c2与c1同时，公共电网给储能装置中的电池充电；c3、公共电网直接给家用负载充电；
37.在使用上述光伏充放电系统供电的各个模式中，优先使用光伏供电，当遇到阴天或晚上时，启动储能装置通过蓄电池系统供电，当储能装置不足以给负载或/和光伏供电时，切换为公共电网供电；国网或服务方可通过光伏储存放一体化管理平台中的实时监控系统对储能装置、公共电网、光伏的充电或放电情况进行监控，并通过有序充电模块对储能装置、公共电网、光伏的充电顺序进行控制，通过有序充电模块设定储能装置中的蓄电池在波峰时段放电，在波谷时段、平时时段充电，达到削峰填谷的作用；本申请中储能装置分别与光伏、公共电网连接，因此不仅可通过光伏给储能装置充电，还可通过公共电网给储能装置充电，当公共电网故障或光伏充电不足时，可通过储能装置补充电能，保证充电桩的电能供应。
38.光伏储存放一体化管理平台的应用层11包括运营管理系统、实时监控系统、信息服务系统、大数据分析系统，管理平台包括ems能量管理系统等，通过该管理平台，实现了：k1、光伏、储能装置、充电桩等设施的销售、安装以及售后管理：从订单的询问到下单、安装、实施、售后维修的全生命周期管理；
39.k2、光伏及储能装置的充放电管理：光伏及储能电池的充放电订单的执行，故障处理，通信日志；k3、光伏及储能装置的设备管理：设备信息包括光伏及储能电池的设备类型、电压电流功率、维修履历等信息；k4、卖车管理：实现了从车型信息维护到客户选购车、申请补贴、主机厂接单/申请补贴/根据促销方针返利、检验库存、制定出货计划、发货等的卖车管理；k5、结算管理包括：光伏及储能装置的安装订单、售后维修订单和充放电订单的计价逻辑设定，从结算单生成到发票开具的整个费用结算流程的管控；k6、数据分析包括：各类维度的报表统计、故障分析、盈亏分析及预测等。
40.本申请光伏充放电系统使用新能源为电动车充电,缓解了充电桩用电对电网的冲击；在能耗方面,可直接使用电池给动力电池充电,提高了能源转换效率；本申请光伏充放
电系统及光伏储充放一体化管理平台的设置，满足了充电设施与供电需求的合理调配要求，解决了某些区域内原有的配电网络的供电能量不足以供充电设施使用，在有限的土地资源里配电网的问题,通过能量存储和优化配置实现了本地能源生产与用能负荷的平衡。
41.以上的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。