一种基于大数据的光氢混合发电系统及其工作方法与流程

本发明涉及新能源发电系统领域，尤其涉及一种基于大数据的光氢混合发电系统及其工作方法。

背景技术

随着传统能源的日益匮乏和环境污染的日趋严重，如何高效的利用新能源已成为各国研究的替代能源的主要方向之一，太阳能和氢能作为两种较普遍的绿色新能源日益引起人们的关注。

中国专利文献CN105807322A公开了一种光伏离网系统，包括至少一个光伏组件、控制器、蓄电池、逆变器和负载，所述控制器分别与光伏组件、蓄电池和逆变器连接，所述负载与所述逆变器或所述蓄电池连接；所述光伏组件包括光伏板和金属边框；所述控制器包括主控模块和监测模块；所述监测模块与所述金属边框通过导线连接，形成监测回路；所述监测回路，用于对光伏组件进行监测，并通过监测模块向所述主控模块发送监测信号；所述主控模块与所述监测回路中的监测模块连接，用于接收监测模块发出的监测信号，并根据所述监测信号判断所述监测回路的通断，以判断光伏组件是否移动；该发明能够监测光伏组件是否移动，防止光伏组件被盗。上述技术方案监测数据单一，并未进行深度的分析、计算、整合，蓄电池使用寿命短、经济成本高，且废旧蓄电池污染大。

技术实现要素：

本发明主要解决原有新能源发电系统数据利用效率低，储能设备经济成本高、污染大的技术问题，提供一种基于大数据的光氢混合发电系统及其工作方法，包括通过大数据分析单元分析数据采集单元采集的光伏发电单元数据、气象监测单元数据、氢储发电单元数据和负荷单元数据，大力挖掘数据价值，提高信息化水平；当有负荷需求时，通过借助氢气发电单元中的燃料电池发电设备在短时间放电并结合光伏供电；当光伏发电过剩时，利用电力通过电解生产氢气，并将其储存起来。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括一种基于大数据的光氢混合发电系统，包括气象监测单元、光伏发电单元、氢储发电单元、负荷单元分别和数据采集单元连接，数据采集单元、大数据分析单元和综合控制单元依次连接，大电网、光伏发电单元、氢储发电单元分别和综合控制单元连接，综合控制单元和负荷单元连接，所述氢储发电单元包括氢气生成单元、氢气储存单元和氢气发电单元；数据采集单元用于采集光伏发电单元、气象监测单元、氢储发电单元、负荷单元中的数据并传输给大数据分析单元；大数据分析单元将数据分析后生产控制方案至综合控制单元；所述控制方案包括储气模式、发电模式和并网送电模式。

作为优选，所述光氢混合发电系统的氢储发电单元包括氢气生成单元、氢气储存单元、氢气发电单元；所述氢储发电单元包括储气模式和放电模式。当有负荷需求时，通过借助氢气发电单元中的燃料电池发电设备在短时间放电并结合光伏供电；当光伏发电过剩时，通过电解生产氢气，并将其储存起来。

作为优选，所述光氢混合发电系统的氢储发电单元的储气模式具体为氢气生成单元通过电解水设备将水电解生成氢气并储存在氢气储存单元；所述氢储发电单元的放电模式具体为氢气储存单元中的氢气通过氢气发电单元发电。可通过氢气发电单元平衡电网的波动，弥补了光伏发电不稳定的缺陷，提高了系统的稳定性与实用性，提高了对于新能源的利用性。

一种基于大数据的光氢混合发电系统的工作方法，包括以下步骤：

S1：数据采集单元采集各单元数据；

S2：数据采集单元将数据传输至大数据分析单元；

S3：大数据分析单元将数据智能分析并输出控制方案至综合控制单元；

S4：综合控制单元控制大电网并网配送电和氢储发电单元储气放电；

S5：大数据分析单元将历史数进行分析挖掘。

作为优选，所述步骤S1中数据采集单元采集的数据包括光伏发电单元中的光伏发电量、气象监测单元中的光照强度、负荷单元中的负荷需求量、氢储发电单元中的氢气储存量和氢气燃料电池发电量。可以实时采集各单元原始测量数据，方便数据的实时处理，并作为历史数据存储，为系统的改进与优化提供有用数据。

作为优选，所述步骤S3中的控制方案包括储气模式、发电模式和并网送电模式；所述储气模式具体为光伏发电量大于负荷量，大电网不供电，过剩的光伏发电量通过氢气生成单元电解生产氢气，并将其储存在氢气储存单元中；所述发电模式具体为光伏发电量小于负荷量，通过借助氢气发电单元中的燃料电池发电设备在短时间放电并结合大电网联合供电；所述并网送电模式具体为光伏发电量大于负荷，氢气储存饱和，过剩的光伏发电量向大电网并网送电。充分发挥负荷需求响应与氢储设备的综合调节潜力，促进分布式可再生能源消纳，实现供需双侧的高度耦合。

作为优选，所述步骤S3中的智能分析具体为对光伏发电量和负荷需求量进行比较，若光伏发电量大于负荷需求量并且氢气存储量未满则输出储气模式的指令至综合控制单元；若光伏发电量大于负荷需求量并且氢气存储量饱和则输出并网送电模式的指令至综合控制单元；若光伏发电量小于负荷需求量则输出储气模式的指令至综合控制单元。对各单元数据按照一定的关系匹配关联，实现了能源互联集成和互补融合。

作为优选，所述步骤S5中的分析挖掘具体为光伏发电量和光照强度的整合计算得到光伏发电效率，氢气的存储量及其发电量的整合计算得到氢储发电单元的使用率，负荷量的整合计算得到当地的负荷需求量。大大挖掘了气象监测单元、光伏发电单元、氢储发电单元和负荷单元中数据的价值，对系统进一步的改进优化具有重要意义。

本发明的有益效果是：充分利用光能与氢能混合发电，改善了电网供电质量，减少环境污染，提高了电网运行稳定性与经济性，通过数据采集单元可以获得原始测量数据，对各单元数据按照一定的关系匹配关联，实现了能源互联集成和互补融合，实现控制模式的分析计算，能够提升系统的输出能力，降低系统内部损耗，通过大数据分析单元对系统环境参数及其系统产生的实时参数进行分析，大大挖掘了气象监测单元、光伏发电单元、氢储发电单元和负荷单元中数据的价值，为系统的改进与优化提供有用数据，对光氢气混合发电系统的运行具有重要意义。

附图说明

图1是本发明的一种原理结构示意图。

图2是本发明的一种氢储发电单元的结构示意图。

图中：1大电网，2光伏发电单元，3综合控制单元，4负荷单元，5气象监测单元，6氢储发电单元，7大数据分析单元，8数据采集单元，9氢气生成单元，10氢气储存单元，11氢气发电单元。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

如图1-2所示，本发明提供了一种基于大数据的光氢混合发电系统，包括大电网1、光伏发电单元2、综合控制单元3、负荷单元4、气象监测单元5、氢储发电单元6、大数据分析单元7、数据采集单元8；所述气象监测单元5、光伏发电单元2、氢储发电单元6、负荷单元4分别和数据采集单元8连接，所述数据采集单元8、大数据分析单元7和综合控制单元3依次连接，所述大电网1、光伏发电单元2、氢储发电单元6分别和综合控制单元3连接，所述综合控制单元3和负荷单元4连接，所述氢储发电单元6包括氢气生成单元9、氢气储存单元10和氢气发电单元11。数据采集单元8用于采集光伏发电单元2、气象监测单元5、氢储发电单元6、负荷单元4中的数据并传输给大数据分析单元7；大数据分析单元7将数据分析后生产控制方案至综合控制单元3；所述控制方案包括储气模式、发电模式和并网送电模式。

本发明提供了一种基于大数据的光氢混合发电系统及其工作方法，包括以下步骤：

S1：数据采集单元8采集各单元数据；

采集光伏发电单元2中的光伏发电量、气象监测单元5中的光照强度、负荷单元4中的负荷需求量、氢储发电单元6中的氢气储存量和氢气燃料电池发电量。

S2：数据采集单元8将数据传输至大数据分析单元7；

S3：大数据分析单元7将数据智能分析并输出控制方案至综合控制单元3；

对光伏发电量和负荷需求量进行比较，若光伏发电量大于负荷需求量并且氢气存储量未满则输出储气模式的指令至综合控制单元3；若光伏发电量大于负荷需求量并且氢气存储量饱和则输出并网送电模式的指令至综合控制单元3；若光伏发电量小于负荷需求量则输出储气模式的指令至综合控制单元3。

S4：综合控制单元3控制大电网1并网配送电和氢储发电单元6储气放电；

S5：大数据分析单元7将历史数进行分析挖掘。

对光伏发电量和光照强度的整合计算得到光伏发电效率，氢气的存储量及其发电量的整合计算得到氢储发电单元的使用率，负荷量的整合计算得到当地的负荷需求量。

工作时，通过数据采集单元8可以获得各单元实时数据，通过大数据分析单元7对系统环境参数及其系统产生的实时参数进行分析，对各单元数据按照一定的关系匹配关联，实现了能源互联集成和互补融合，实现综合控制单元3控制模式的分析计算；光伏发电量小于负荷量，进入发电模式，通过借助氢气发电单元11中的燃料电池发电设备在短时间放电并结合大电网1联合供电；光伏发电量大于负荷量，大电网1不供电，进入储气模式，过剩的光伏发电量通过氢气生成单元9电解生产氢气，并将其储存在氢气储存单元10中；光伏发电量大于负荷，氢气储存饱和，进入并网送电模式，过剩的光伏发电量向大电网1并网送电，进一步提高经济效益，充分发挥负荷需求响应与氢储设备的综合调节潜力，促进分布式可再生能源消纳，实现供需双侧的高度耦合。最后对各单元数据分析挖掘，大大提高了各单元数据的利用效率，为系统的改进与优化提供有用参考，对光氢气混合发电系统的运行具有重要意义。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以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，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了氢储发电、储气等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。