专利名称：根据新能源发电能力控制蓄电池有序充放电的智能设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种预测控制终端，尤其是涉及一种根据新能源发电能力控制蓄电池有序充放电的智能设备。
背景技术：
由于利用风机和光伏电站产生的这类新能源受天气的影响很大，因此其上的控制模块无法根据气温等外界因素对负荷进行预测，也无法根据已有的蓄电池特性对充放电策略进行优化，更无法有效地避免蓄电池频繁充放电，这样就会大大减少蓄电池的使用寿命，而且也无法避免蓄电池过度充电或过度放电，从而造成浪费。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种根据新能源发电能力控制蓄电池有序充放电的智能设备，其能对光伏电站、风机、天气情况进行状态监测，并结合实时数据进行分析，针对用户通过键盘输入模块输入的蓄电池组数据进行充放电安排，起到节省能源，削峰填谷的作用。为了达到上述目的，本发明提供的根据新能源发电能力控制蓄电池有序充放电的智能设备包括光伏采集模块、风机采集模块、微气象监测仪、中央处理单元、键盘输入模块、继电器控制模块、屏幕显示模块和打印模块；其中光伏采集模块、风机采集模块、微气象监测仪和键盘输入模块的输出端与中央处理单元相连，而中央处理单元分别与继电器控制模块、屏幕显示模块和打印模块相接；所述的光伏采集模块和风机采集模块均由交流电流互感器、交流电压互感器和单片机构成，交流电流互感器和交流电压互感器安装在光伏发电模块并网线路或者风机发电模块并网线路的电流回路上，并且交流电流互感器和交流电压互感器的输出端与单 片机相连，单片机通过RS-485总线与中央处理单元相接；微气象监测仪由温度传感器、湿度传感器、风力传感器、风向传感器、光照传感器和PLC单片机构成，其中温度传感器、湿度传感器、风力传感器、风向传感器和光照传感器安装在风机或光伏电站设置现场，这些传感器的输出端同时与PLC单片机相连，而PLC单片机则通过RS-485总线与中央处理单元输入端相接；继电器控制模块的输出端与风机或光伏电站中蓄电池组的控制回路相连；屏幕显示模块和打印模块则分别与显示器及打印机相接。所述的中央处理单元由INTELZ510处理器以及与其相连的SSD硬盘、显示器接口和打印机接口组成。所述的中央处理单元与继电器控制模块之间采用串行通讯接口连接；中央处理单元与屏幕显示模块之间采用VGA接口连接；中央处理单元与打印模块之间采用并行通讯接口连接。本发明提供的根据新能源发电能力控制蓄电池有序充放电的智能设备能够实现多个数据信息的采集，并根据天气情况及历史数据对可再生新能源的发电策略进行优化，从而实现对分布式资源的综合利用，这对于保障供电可靠性、提高供电品质、集约应用分散的新能源，以及能源的梯级利用等有独到的优势，也有利于增强电网应对灾难的能力。另夕卜，其能够有效指导分布式储能快速为主网提供有功、无功支撑，在电网频率调节、平抑扰动、保障主网稳定运行方面发挥重要的作用。
图1为本发明提供的根据新能源发电能力控制蓄电池有序充放电的智能设备构成框图。图2为图1示出的智能设备中光伏采集模块、风机采集模块构成框图。图3为图1示出的智能设备中中央处理单元构成框图。图4为图1示出的智能设备中微气象监测仪构成框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的根据新能源发电能力控制蓄电池有序充放电的智能设备进行详细说明。如图1-图4所示，本发明提供的根据新能源发电能力控制蓄电池有序充放电的智能设备包括光伏采集模块1、风机采集模块2、微气象监测仪3、中央处理单元4、键盘输入模块5、继电器控制模块6、屏幕显示模块7和打印模块8 ;其中光伏采集模块1、风机采集模块
2、微气象监测仪3和键盘输入模块5的输出端与中央处理单元4相连，而中央处理单元4分别与继电器控制模块6、屏幕显示模块7和打印模块8相接；所述的光伏采集模块I和风机采集模块2均由交流电流互感器9、交流电压互感器10和单片机11构成，交流电流互感器9和交流电压互感器10安装在光伏发电模块并网线路或者风机发电模块并网线路的电流回路上，并且交流电流互感器9和交流电压互感器10的输出端与单片机11相连，单片机11通过RS-485总线与中央处理单元4相接；微气象监测仪3由温度传感器12、湿度传感器13、风力传感器14、风向传感器15、光照传感器16和PLC单片机17构成，其中温度传感器12、湿度传感器13、风力传感器14、风向传感器15和光照传感器16安装在风机或光伏电站设置现场，这些传感器的输出端同时与PLC单片机17相连，而PLC单片机17则通过RS-485总线与中央处理单兀4输入端相接；继电器控制模块6的输出端与风机或光伏电站中蓄电池组的控制回路相连；屏幕显示模块7和打印模块8则分别与显示器及打印机相接。所述的中央处理单元4由INTELZ510处理器18以及与其相连的SSD硬盘19、显示器接口 20和打印机接口 21组成。所述的中央处理单元4与继电器控制模块6之间采用串行通讯接口连接；中央处理单元4与屏幕显示模块7之间采用VGA接口连接；中央处理单元4与打印模块8之间采用并行通讯接口连接。现将本发明提供的根据新能源发电能力控制蓄电池有序充放电的智能设备工作原理阐述如下:使用本智能设备前，用户需通过键盘输入模块5输入与本智能设备相连的风机或光伏电站中蓄电池组容量、负荷的峰谷时间段等信息。使用时，首先由光伏采集模块
1、风机采集模块2中的单片机11通过交流电流互感器9和交流电压互感器10对光伏发电模块并网线路或者风机发电模块并网线路的电流回路上的电流和电压这些并网发电数据实时进行采集，然后利用傅立叶分析算法计算出电压和电流的工频基波有效值及功率因数角，之后计算出实时发电的有功功率和无功功率，然后通过RS-485总线将这些数据传送给中央处理单元4。与此同时，由微气象监测仪3中的PLC单片机17通过温度传感器12、湿度传感器13、风力传感器14、风向传感器15和光照传感器16实时采集风机或光伏电站设置现场的温度、湿度、风力、风向及光照强度等天气情况数据，然后转换成数字信号并通过RS-485总线传送给中央处理单元4。中央处理单元4将上述单片机11输入的并网发电数据进行记录及按时间间隔保存于SSD硬盘19中以形成历史数据，然后将这些并网发电数据和历史负荷数据一起通过最小二乘法进行数据逼近，以形成新能源历史发电日负荷曲线方程，之后利用上述PLC单片机17输入的环境测量数据对上述历史发电日负荷曲线进行修正，并计算出日平均负荷，然后结合上述蓄电池组容量、负荷的峰谷时间段等信息确定出一个或多个充电区间和放电区间，最后生成充放电指令并通过继电器控制模块6传送给风机或光伏电站中蓄电池组的控制回路，以控制蓄电池有序地进行充放电，并可通过屏幕显示模块7和打印模块8驱动显示器及打印机显示和打印出上述输出数据。另外，上述负荷是一个综合负荷的概念，包括并网的所有分布式电源(风机、光伏电站等)的出力。目前短期负荷预测主要采用时间序列法、线性分析法，不过在天气变化剧烈时，预测精度会受影响，原因是利用风机和光伏电站产生的这类新能源受天气的影响很大。在此需要特别说明的是确定蓄电池的充放电区间是根据蓄电池的特性，对充放电策略进行优化，这样可以有效地避免蓄电池频繁充放电，延长蓄电池的使用寿命；还可以避免蓄电池过度充电或过度放电，起到保护蓄电池的作用，同时在峰谷时间段充放电，可以有效地起到削峰填谷的作用。
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本设备投入运行后可使电网的峰谷差减低40%，保证电网负荷率在90%以上，减低了电网损耗，保证电网经济运行，提高了企业经济效益。另外，本设备投入运行可减低最大负荷，提高负荷率，减少供电缺口，实现限电不拉闸，提高供电可靠性，避免了由于拉闸限电而造成的电量损失。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式
进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
权利要求
1.一种根据新能源发电能力控制蓄电池有序充放电的智能设备，其特征在于:所述的智能设备包括光伏采集模块(I)、风机采集模块(2)、微气象监测仪(3)、中央处理单元(4)、键盘输入模块(5)、继电器控制模块￠)、屏幕显示模块(7)和打印模块(8);其中光伏采集模块(I)、风机采集模块(2)、微气象监测仪(3)和键盘输入模块(5)的输出端与中央处理单元(4)相连，而中央处理单元(4)分别与继电器控制模块￠)、屏幕显示模块(7)和打印模块(8)相接；所述的光伏采集模块(I)和风机采集模块(2)均由交流电流互感器(9)、交流电压互感器(10)和单片机(11)构成，交流电流互感器(9)和交流电压互感器(10)安装在光伏发电模块并网线路或者风机发电模块并网线路的电流回路上，并且交流电流互感器(9)和交流电压互感器(10)的输出端与单片机(11)相连，单片机(11)通过RS-485总线与中央处理单元(4)相接；微气象监测仪(3)由温度传感器(12)、湿度传感器(13)、风力传感器(14)、风向传感器(15)、光照传感器(16)和PLC单片机(17)构成，其中温度传感器(12)、湿度传感器(13)、风力传感器(14)、风向传感器(15)和光照传感器(16)安装在风机或光伏电站设置现场，这些传感器的输出端同时与PLC单片机(17)相连，而PLC单片机(17)则通过RS-485总线与中央处理单元(4)输入端相接；继电器控制模块(6)的输出端与风机或光伏电站中蓄电池组的控制回路相连；屏幕显示模块(7)和打印模块(8)则分别与显示器及打印机相接。
2.根据权利要求1所述的智能设备，其特征在于:所述的中央处理单元(4)由INTELZ510处理器(18)以及与其相连的(SSD)硬盘19、显示器接口(20)和打印机接口(21)组成。
3.根据权利要求1所述的智能设备，其特征在于:所述的中央处理单元(4)与继电器控制模块(6)之间采用串行通讯接口连接；中央处理单元(4)与屏幕显示模块(7)之间采用VGA接口连接；中央处理单元(4)与打印模块(8)之间采用并行通讯接口连接。
全文摘要
一种根据新能源发电能力控制蓄电池有序充放电的智能设备。其包括光伏采集模块、风机采集模块、微气象监测仪、中央处理单元、键盘输入模块、继电器控制模块、屏幕显示模块和打印模块。本发明的智能设备能够实现多个数据信息的采集，并根据天气情况及历史数据对可再生新能源的发电策略进行优化，从而实现对分布式资源的综合利用，这对于保障供电可靠性、提高供电品质、集约应用分散的新能源，以及能源的梯级利用等有独到的优势，也有利于增强电网应对灾难的能力。另外，其能够有效指导分布式储能快速为主网提供有功、无功支撑，在电网频率调节、平抑扰动、保障主网稳定运行方面发挥重要的作用。
文档编号H02J7/00GK103236727SQ20131015132
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月27日 优先权日2013年4月27日
发明者宫俊, 李德强, 冀慧强, 赵北涛, 任国歧, 梁晓虎, 田成凤, 崔建宇, 刘美静, 马聪智 申请人:国家电网公司, 天津市电力公司