CN105811468A - 一种数据采集运算的分布式光伏发电智能控运系统 - Google Patents

Abstract

一种数据采集运算的分布式光伏发电智能控运系统，在现有分布式光伏发电系统中增加储能装置和中央数据采集运算器，中央数据采集运算器通过收集企业生产用电数据、光伏发电单元的发电数据、储能装置的储能数据、电网实时峰平谷电价数据，按照电能消耗支出最小化，收入最大化的原则对以上数据进行运算分析，实时控制光伏发电单元、储能装置、电网和用户负载之间的连通与关闭，确定光伏发电单元的最经济输出方案和储能装置的最佳充放电时机，做到低电价时充电、高电价时放电，提升整个发电系统的经济效益。

Description

一种数据采集运算的分布式光伏发电智能控运系统

技术领域

本发明涉及分布式光伏发电系统，尤其涉及一种数据采集运算的分布式光伏发电智能控运系统。

背景技术

光伏发电是电力行业重要的新兴产业，分布式光伏发电是光伏发电的主要类型，智能化电网是电网未来的发展方向。十三五期间，分布式光伏发电系统和智能电网都是国家大力鼓励的重要发展行业。

光伏发电是一种利用太阳能电池半导体材料的光生伏特效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统。分布式光伏发电系统倡导就近发电、就近并网、就近使用的原则，有效的解决了电力在长途输送中的电力损耗，是未来能源发展的重要方向。然而传统分布式光伏发电系统都是采用自发自用，余电上网或者全额上网的模式，在这种模式下光伏发电的电量优先由本地负载消纳，消纳不了时就输入电网并入电网。

根据国家现行鼓励光伏应用奖励政策，在自发自用、余电上网和全额上网模式下电价补贴标准如下：

第一，自发自用补贴模式：企业用电电价+国家补贴0.42元/kWh

第二，余电上网补贴模式：脱硫标杆电价(电厂卖给电网的价格)+国家补贴0.42元/kWh

第三，全额上网国家统一制定电价标准，目前光资源一类地区0.8元/kWh，二类地区0.88元/kWh，三类地区0.98元/kWh。

而市供应价格分为峰电、平电和谷电三种不同价格，其峰电价格最高，谷电最低。谷电价格在0.3元/kWh左右。

根据上述电价补贴政策可以发现，当企业自发自用电量较少时，电价反倒没有全额上网高。国家目前大力提倡自发自用、余电上网的分布式光伏发电方案，也是未来分布式能源发展的方向。具有自备光伏发电系统的单位如何更经济地解决并网发电和使用，使分步式发电效益的最大化，这是每个分步式光伏发电系统都在考虑的经济性问题，它是促进分布式光伏发电发展的关键技术难题。

现有的分步式光伏发电系统如图1所示，它包括由若干块太阳能电池组件组成的光伏发电单元1、智能逆变器2、光伏控制器3、电网4、用户负载5、电网开关K1和用户开关K2，光伏发电单元1、智能逆变器2串联后通过电网开关K1与电网4相连，通过用户开关K2与用户负载5相连，其中电网开关K1和用户开关K2由光伏控制器3控制，这种分步式光伏发电系统所发出的电要么自用，要么并网，用户只有两个选项，企业获得的经济效益与用户负载的大小有直接关系。这种分步式光伏发电系统的运行经济效益与用户负载波动有直接关系，无法利用电网峰平谷电价格差来获得利润的空间。现有的分步式光伏电站的经济效益难以提高。

发明内容：

本发明的目的是提供一种数据采集运算的分布式光伏发电智能控运系统，在现有分布式光伏发电系统中增加储能装置和中央数据采集运算器，中央数据采集运算器通过收集企业生产用电数据、光伏发电单元的发电数据(光照辐射数据)、储能装置的储能数据、电网实时峰平谷电价数据，按照电能消耗支出最小化，收入最大化的原则对以上数据进行运算分析，实时控制光伏发电单元、储能装置、电网和用户负载之间的连通与关闭，确定光伏发电单元的最经济输出方案和储能装置的最佳充放电时机，做到低电价时充电、高电价时放电，提升整个发电系统的经济效益。

本发明采取的技术方案是：

一种数据采集运算的分布式光伏发电智能控运系统，其特征是：包括由太阳能电池组件组成的光伏发电单元、智能逆变器、电网、用户负载、储能装置、中央数据采集运算器、电网开关、用户开关、逆变器开关、储能开关，光伏发电单元、智能逆变器串联后通过逆变器开关、电网开关与电网相连，储能装置通过储能开关、用户开关与用户负载相连，电网开关与用户开关并联连接；光伏发电单元、智能逆变器、电网、用户负载、储能装置均与中央数据采集运算器有信号输送连接；中央数据采集运算器控制电网开关、用户开关、逆变器开关和储能开关。

在本发明中，中央数据采集运算控制器能对用户负载、光伏发电单元、储能装置和电网实时电价进行数据采集，并根据用电价格最低，并网价格最高的原则进行运算，实时确定光伏发电单元的输出和储能装置的充时放电，在光伏发电系统中加入储能装置，使分步式光伏发电系统具有电能储蓄功能，通过中央数据采集运算控制器对负载、电网、储能装置和分布式光伏发电系统进行最经济的运算统筹，从而提高分布式光伏发电系统的供电连续性和经济效益。

当阳光辐射强度达到太阳能电池组件的最低工作要求时，太阳能电池组件发生光伏效应产生直流电，通过光伏组件串联使直流电压等级升高，从而降低输电损失，节省造价，直流电通过智能光伏逆变器送出，由中央数据采集运算控制器检测用户负载、电网和储能装置的工作状态，并通过大数据处理的方式对用户负载的生产用电量、光伏发电单元的发电量和储电装置的储能容量进行预测，结合电网阶梯电价的变化，以最佳经济效益为评价标准，确定用户负载、光伏发电单元的电能消耗方式和储能电池的充放电方式。

例如：当光伏发电单元的发电量大于用户负载的用电量，储能装置处于空载状态，当前时段处于峰电电价，中央数据采集运算控制器根据生产规律和生产计划预测到未来几个小时之内负载一直处于较高状态，同时又预测到光伏发电量降逐渐降低，不能满足用户负载使用需求，在当前状态下光伏发电的多余电量将优先对储能装置进行充电，当光伏发电单元的发电量降低时，再用储能装置对用户负载用电进行补充。如果中央数据采集运算控制器预测到未来几个小时用户负载也会降低，同时很快将到谷电电价时段，则不对储能装置进行充电，而是进行余电上网的模式进行操作，等到谷电电价时用电网电量对储能装置进行充电。

本发明通过负载统计和光功率预测，结合实时电价，对光伏发电系统进行智能控制，在峰值电价时，尽量利用光伏发电量和储能电池电量，波谷电价时，利用电网为储能电池充电，以备峰值电价时的负载需求，平值电价时，将多余电量先行储存，在峰值电价时使用，做到“低价存电，高价送出”，真正达到经济最优化的目的，从而提高分步式光伏发电系统的运行经济效益，缩短光伏发电系统投资回报周期。这种分步式光伏发电系统特别适合多个自发自用、余电上网模式下分步光伏发电系统群中光伏发电单元与用户负载之间最经济利用方案的调配。

附图说明：

图1为现有光伏分布式发电系统的工作原理图；

图2为本发明的工作原理图；

图中：1-光伏发电单元；2-智能逆变器；3-光伏控制器；4-电网；5-用电负载；6-储能装置；7-中央数据采集运算器；K1-电网开关；K2-用户开关；K3-逆变器开关；K4-储能开关。

具体实施方式

下面结合附图举例说明本发明的具体实施方式：

一种数据采集运算的分布式光伏发电智能控运系统，如图2所示，它包括由太阳能电池组件组成的光伏发电单元1、智能逆变器2、电网4、用户负载5、储能装置6、中央数据采集运算器7、电网开关K1、用户开关K2、逆变器开关K3、储能开关K4，光伏发电单元1、智能逆变器2串联后通过逆变器开关K3和电网开关K1与电网4相连，储能装置6通过储能开关K4和用户开关K2与用户负载5相连，电网开关K1与用户开关K2并联连接；光伏发电单元1、电网4、用户负载5、储能装置6均与中央数据采集运算器7信号连接；中央数据采集运算器7控制电网开关K1、用户开关K2、逆变器开关K3和储能开关K4。

在本发明中，中央数据采集运算控制器7能对用户负载4、光伏发电单元1、储能装置6和电网4实时电价进行数据采集，并根据用电最低价，并网最高价的原则进行运算，实时确定光伏发电单元1的输出和储能装置6的充时放电，在光伏发电系统中加入储能装置，通过中央数据采集运算控制器7对用户负载5、电网4、储能装置6和分布式光伏发电系统进行运算统筹，提高分布式光伏发电系统的供电连续性和经济效益。

具体工作原理为：当阳光照射到光伏发电单元1中的每块光伏组件上时，光伏组件由于光伏效应产生直流电流，多个光伏组件经过直流汇流后接入智能逆变器2，中央数据采集运算器7检测到智能逆变器2有电流输出时，同时检测电网4、用电负载5以及电网实时电价情况，综合确定控制方式。

峰值电价时，若光伏发电量大于负载用电量，中央数据采集运算控制器控制逆变器开关K3、电网开关K1和用户开关K2闭合，储能开关K4断开，由光伏发电单元1为用户负载5供电，且余电全额上网；若光伏发电量小于用户负载5的用电量，则闭合电网开关K1和用户开关K2，由光伏发电单元1为用户负载5提供部分电能，然后检测储能装置的电量，若电能足够则控制储能开关K4闭合，由储能装置6提供其余电量，否则由电网提供。

波谷电价时，光伏发电单元1基本不发电，中央数据采集运算控制器7控制电网开关1和负载开关2闭合，用户负载5用电量由电网4提供；若此时储能装置6的储电容量不足，则闭合储能开关K4，利用电网4为储能装置6充电，以待峰值电价时为用户负载5供电。

平值电价时，若光伏发电单元1的发电量大于用户负载用5的消耗电量，中央数据采集运算控制器7控制逆变器开关K3、储能开关K4和用户开关K2、由光伏发电单元为用户负载5供电，且余电为储能装置6充电，充满后断开储能开关K4，闭合用户开关K2，余电上网；若光伏发电单元1的发电量小于用户负载5的用电量，控制逆变器开关K3、电网开关1和负载开关2闭合，由光伏发电单元1为用户负载5提供部分电能，其余电能由电网4提供。

整个系统由中央数据采集运算控制器7统筹，综合实时电价情况，优化控制策略，最大化经济效益。

Claims (1)

1.一种数据采集运算的分布式光伏发电智能控运系统，其特征是：包括由太阳能电池组件组成的光伏发电单元(1)、智能逆变器(2)、电网(4)、用户负载(5)、储能装置(6)、中央数据采集运算器(7)、电网开关(K1)、用户开关(K2)、逆变器开关(K3)、储能开关(K4)，光伏发电单元(1)、智能逆变器(2)串联后通过逆变器开关(K3)、电网开关(K1)与电网(4)相连，储能装置(6)通过储能开关(K4)、用户开关(K2)与用户负载(5)相连，电网开关(K1)与用户开关(K2)并联连接；光伏发电单元(1)、智能逆变器(2)、电网(4)、用户负载(5)、储能装置(6)均与中央数据采集运算器(7)有信号输送连接；中央数据采集运算器(7)控制电网开关(K1)、用户开关(K2)、逆变器开关(K3)和储能开关(K4)。