一种适用于光储直柔的能源监控管理系统的制作方法

本发明属于能源管理，具体涉及一种适用于光储直柔的能源监控管理系统。

背景技术：

1、光储直柔(pedf)是在建筑领域应用太阳能光伏(photovoltaic)、储能(energystorage)、直流配电(direct current)和柔性交互(flexibility)四项技术的简称。“光”即太阳能光伏技术。太阳能光伏发电是未来主要的可再生电源之一，而体量巨大的建筑外表面是发展分布式光伏的空间资源。近十几年来，太阳能光伏技术有了快速的迭代与进步。最新数据显示，在实验室条件下最高的转化效率已达到47.1％，当前量产晶体硅组件的效率也很容易达到22％以上，且单位容量的成本下降到过去的1/10。“储”即储能技术。在未来的电力系统中，储能是不可或缺的组成部分。建筑中的储能设施，其广义上有多种形式。电化学储能是形式之一，且近年技术发展最为迅速。电池储能技术具有响应速度快、效率高及对安装维护要求低等优点。建筑中应急电源、不间断电源等已普遍采用电化学储能。“直”即直流技术。直流与交流相比具有形式简单、易于控制、传输效率高等特点，在航空、通信、舰船等专用系统中都大量的采用直流供电系统。但由于过往技术的局限性，直流变压困难、传输距离有限，在建筑低压配电系统中一直采用交流形式，随着电力电子技术发展，直流变压问题逐步得到解决，建筑直流供电系统重新为行业所关注。“柔”即柔性用电技术。柔性是指能够主动改变建筑从市政电网取电功率的能力。事实上，建筑设备的柔性已经受到国内外学者的广泛关注。传统建筑能源供应主要是解决电力供应和建筑用能二者之间的关系，柔性要解决的是市电供应、分布式光伏、储能以及建筑用能四者的协同关系。发展柔性技术解决当下电力负荷峰值突出问题以及未来与高比例可再生能源发电形态相匹配的问题具有重要意义。

2、光储直柔中“柔”是最终的目的，使建筑用电由刚性负载转变为柔性负载，而“光”、“储”、“直”是实现“柔”这一最终目标的必要条件。有鉴于此，本发明提出一种适用于光储直柔的能源监控管理系统。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种适用于光储直柔的能源监控管理系统。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

3、一种适用于光储直柔的能源监控管理系统，包括光储直柔单元、监测单元和控制单元；监测单元用于实时监测光储直柔单元各监测点的电压、电流和/或功率，并将监测数据输出至控制单元；控制单元用于基于所述监测数据按照预定的策略输出控制信号至光储直柔单元，对光储直柔单元进行柔性用电控制。

4、进一步地，所述光储直柔单元包括：连接交流电网的ac-dc，连接光伏设备的第一dc-dc，连接蓄电池的第二dc-dc，连接功率可调的直流负载的第三dc-dc；所述ac-dc、第一dc-dc、第二dc-dc和第三dc-dc的数量均为多个，且均与直流母线相连。

5、更进一步地，所述ac-dc、第一dc-dc和第三dc-dc均为单向变换器，所述ac-dc和第一dc-dc的输出端与直流母线相连，所述第三dc-dc的输入端与直流母线相连；所述第二dc-dc为双向变换器，与直流母线电压匹配的端口与直流母线相连，与蓄电池电压匹配的端口与蓄电池相连。

6、更进一步地，所述系统还包括通过互联网与控制单元进行数据通信的上位机，用于接收控制单元发送的监测数据，向控制单元发送交流电网功率调整指令，所述指令包括功率调整值。

7、更进一步地，所述ac-dc的柔性用电控制方法包括：

8、接收上位机下达的交流电网功率调整指令，并从中解析出功率调整值p～，p～为正表示功率上调，p～为负表示功率下调；

9、将第i个ac-dc的输出电压调整为v0i：

10、

11、式中，pe0i为第i个ac-dc的额定功率，i＝1,2,…,n0，n0为ac-dc的数量；uref为直流母线输出基准电压；sgn()为符号函数；调整系数k0i按下式计算：

12、

13、式中，为p～的最大值；umax为直流母线允许输出电压的最大值。

14、更进一步地，所述第一dc-dc的柔性用电控制方法包括：

15、获取当前时刻的直流母线电压u；

16、如果u小于或等于设定的第i个光伏设备的调整阈值u0i，将第i个第一dc-dc的输出功率调整为第i个光伏设备的额定功率pe1i；

17、如果u大于设定的调整阈值u0i，将第i个第一dc-dc的输出功率调整为p1i：

18、

19、式中，i＝1,2,…,n1，n1为第一dc-dc的数量；调整系数k1i按下式计算：

20、

21、更进一步地，所述第二dc-dc的柔性用电控制方法包括：

22、获取当前时刻的直流母线电压u；

23、如果u小于或等于直流母线允许输出电压的最小值umin，将第i个蓄电池的放电功率调整为额定功率pe2i；

24、如果u大于umin且小于umax，将第i个蓄电池的充放电功率调整为p2i：

25、

26、式中，i＝1,2,…,n2，n2为蓄电池或第二dc-dc的数量；p2i为正表示充电，p2i为负表示放电；调整系数k2i按下式计算：

27、

28、式中，p2i-max为第i个蓄电池的最大充放电功率。

29、更进一步地，所述第三dc-dc的柔性用电控制方法包括：

30、获取当前时刻的直流母线电压u；

31、如果u大于或等于设定的第i个直流负载的调整阈值u3i，将第i个第三dc-dc的输出功率调整为第i个直流负载的额定功率pe3i；

32、如果u小于u3i，将第i个第三dc-dc的输出功率调整为p3i：

33、

34、式中，i＝1,2,…,n3，n3为第三dc-dc的数量；调整系数k3i按下式计算：

35、

36、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果。

37、本发明通过设置光储直柔单元、监测单元和控制单元，监测单元用于实时监测光储直柔单元各监测点的电压、电流和/或功率，并将监测数据输出至控制单元，控制单元用于基于所述监测数据按照预定的策略输出控制信号至光储直柔单元，实现了对光储直柔单元的柔性用电控制。本发明通过对光储直柔单元进行柔性用电控制，能够对光储直柔单元内部各模块进行自适应能量管理。

技术特征：

1.一种适用于光储直柔的能源监控管理系统，其特征在于，包括光储直柔单元、监测单元和控制单元；监测单元用于实时监测光储直柔单元各监测点的电压、电流和/或功率，并将监测数据输出至控制单元；控制单元用于基于所述监测数据按照预定的策略输出控制信号至光储直柔单元，对光储直柔单元进行柔性用电控制。

2.根据权利要求1所述的适用于光储直柔的能源监控管理系统，其特征在于，所述光储直柔单元包括：连接交流电网的ac-dc，连接光伏设备的第一dc-dc，连接蓄电池的第二dc-dc，连接功率可调的直流负载的第三dc-dc；所述ac-dc、第一dc-dc、第二dc-dc和第三dc-dc的数量均为多个，且均与直流母线相连。

3.根据权利要求2所述的适用于光储直柔的能源监控管理系统，其特征在于，所述ac-dc、第一dc-dc和第三dc-dc均为单向变换器，所述ac-dc和第一dc-dc的输出端与直流母线相连，所述第三dc-dc的输入端与直流母线相连；所述第二dc-dc为双向变换器，与直流母线电压匹配的端口与直流母线相连，与蓄电池电压匹配的端口与蓄电池相连。

4.根据权利要求3所述的适用于光储直柔的能源监控管理系统，其特征在于，所述系统还包括通过互联网与控制单元进行数据通信的上位机，用于接收控制单元发送的监测数据，向控制单元发送交流电网功率调整指令，所述指令包括功率调整值。

5.根据权利要求4所述的适用于光储直柔的能源监控管理系统，其特征在于，所述ac-dc的柔性用电控制方法包括：

6.根据权利要求5所述的适用于光储直柔的能源监控管理系统，其特征在于，所述第一dc-dc的柔性用电控制方法包括：

7.根据权利要求6所述的适用于光储直柔的能源监控管理系统，其特征在于，所述第二dc-dc的柔性用电控制方法包括：

8.根据权利要求7所述的适用于光储直柔的能源监控管理系统，其特征在于，所述第三dc-dc的柔性用电控制方法包括：

技术总结
本发明提供一种适用于光储直柔的能源监控管理系统。所述系统包括光储直柔单元、监测单元和控制单元；监测单元用于实时监测光储直柔单元各监测点的电压、电流和/或功率，并将监测数据输出至控制单元；控制单元用于基于所述监测数据按照预定的策略输出控制信号至光储直柔单元，对光储直柔单元进行柔性用电控制。本发明通过对光储直柔单元进行柔性用电控制，能够对光储直柔单元进行自适应能量管理。

技术研发人员：陈思嘉,张孝德
受保护的技术使用者：上海嘉仕迈科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15