【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及智能電源管理和優(yōu)化，具體是基于智能電源管理的基站光儲一體化節(jié)能系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
1、隨著5g網(wǎng)絡(luò)的快速部署，通信基站的數(shù)量急劇增加，能源消耗和碳排放成為亟待解決的問題。傳統(tǒng)的基站供電模式主要依賴市電，成本高且環(huán)境不友好。近年來，為了實(shí)現(xiàn)綠色低碳，越來越多的研究和技術(shù)投入到了基站能源管理系統(tǒng)中，尤其是太陽能光伏發(fā)電和儲能系統(tǒng)的應(yīng)用受到了廣泛關(guān)注。
2、目前，常見的基站節(jié)能措施主要包括單一的光伏發(fā)電系統(tǒng)或者獨(dú)立的儲能系統(tǒng)。光伏發(fā)電系統(tǒng)通過安裝太陽能電池板收集太陽能量轉(zhuǎn)化為電能，供基站設(shè)備使用。而獨(dú)立的儲能系統(tǒng)則能夠在用電低谷期存儲電力，在高峰期釋放，平滑負(fù)荷曲線，但也面臨初始投資高、維護(hù)復(fù)雜等問題。此外，這些單獨(dú)使用的系統(tǒng)缺乏有效的協(xié)調(diào)機(jī)制，難以發(fā)揮最佳節(jié)能效果。
3、現(xiàn)有的單一系統(tǒng)或簡單組合的系統(tǒng)，由于沒有實(shí)現(xiàn)光伏和儲能的有效協(xié)同，導(dǎo)致整體效率低下，特別是在極端天氣條件下，可能無法保證基站的正常運(yùn)行。而且，這些系統(tǒng)通常不具備智能化的電源管理功能，無法動態(tài)調(diào)整光伏和儲能的輸出比例，從而影響了能源利用效率和經(jīng)濟(jì)性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供基于智能電源管理的基站光儲一體化節(jié)能系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中提出的問題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：基于智能電源管理的基站光儲一體化節(jié)能方法，該方法包括步驟：
3、s1、太陽能電池組件通過光伏效應(yīng)將太陽光能轉(zhuǎn)化為電能，產(chǎn)生直流電，并通過光伏適
4、s2、光伏控制器采用母排電壓跟隨機(jī)制，智能調(diào)節(jié)光伏適配器輸出，使光伏適配器輸出電壓始終高于開關(guān)電源輸出電壓，并優(yōu)先給直流負(fù)載供電，確保綠色電能的有效利用；
5、s3、訓(xùn)練時(shí)間序列模型，并通過訓(xùn)練好的時(shí)間序列模型對電價(jià)進(jìn)行分析，識別用電模式；
6、s4、根據(jù)時(shí)間序列模型識別出的用電模式，儲能控制器智能調(diào)節(jié)儲能電池的充電和放電。
7、根據(jù)上述方案，所述母排電壓跟隨機(jī)制包括：通過電壓傳感器監(jiān)測直流供電母排的電壓值，并將監(jiān)測到的直流供電母排的電壓值傳輸至光伏控制器；光伏控制器將監(jiān)測到的直流供電母排的電壓值與光伏適配器的輸出電壓進(jìn)行比較；
8、根據(jù)電壓比較的結(jié)果，光伏控制器智能調(diào)節(jié)光伏適配器的輸出電壓，若光伏適配器的輸出電壓低于直流供電母排電壓，則增加輸出電壓；確保光伏適配器的輸出電壓始終高于直流供電母排的電壓；
9、通過優(yōu)先為直流負(fù)載供電，光伏系統(tǒng)可以有效利用其發(fā)電能力，減少因電能過剩而導(dǎo)致的浪費(fèi)或需要將電能反饋至電網(wǎng)的需求；
10、光伏適配器的母排電壓跟隨機(jī)制確保在任何時(shí)候，光伏發(fā)電都能被最大化利用，直接供電給需要的負(fù)載；并通過直接利用光伏發(fā)電，減少化石燃料發(fā)電，降低溫室氣體排放。
11、根據(jù)上述方案，所述光伏適配器的峰值發(fā)電功率配置與用電設(shè)備負(fù)載功率一致，確保光伏適配器發(fā)出的電量能夠被及時(shí)使用，使系統(tǒng)達(dá)到效益最大化。
12、根據(jù)上述方案，所述訓(xùn)練時(shí)間序列模型包括：
13、收集歷史電價(jià)數(shù)據(jù)；所述歷史電價(jià)數(shù)據(jù)包括時(shí)間戳、用電量和電價(jià)信息；并對收集到的歷史電價(jià)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，所述預(yù)處理包括去除缺失值和平滑處理；
14、通過預(yù)處理后的歷史電價(jià)數(shù)據(jù)，構(gòu)建時(shí)間序列模型arima模型；確定arima模型的參數(shù)(p,d,q)，其中，p表示為自回歸項(xiàng)數(shù)，d表示為差分階數(shù)，q表示為移動平均項(xiàng)；
15、所述arima模型的自回歸部分，公式如下：
16、
17、其中，yt表示為在時(shí)間t的電價(jià)；c表示為截距，是模型的基礎(chǔ)水平；φi表示為自回歸系數(shù)，是過去i個(gè)時(shí)刻的電價(jià)對當(dāng)前電價(jià)的影響程度；yt-i表示為時(shí)間點(diǎn)t-i的電價(jià)；εt表示為時(shí)間t的誤差項(xiàng)；
18、所述arima模型的滑動平均部分，公式如下：
19、
20、其中，θj表示為滑動平均系數(shù)，表示過去j個(gè)時(shí)刻的誤差對當(dāng)前電價(jià)的影響程度；εt-j表示為時(shí)間點(diǎn)t-j的誤差值；
21、使用歷史電價(jià)數(shù)據(jù)訓(xùn)練arima模型，并通過均方誤差優(yōu)化arima模型參數(shù)，公式如下：
22、
23、其中，mse表示為均方誤差值；n表示為樣本數(shù)量；yt表示為時(shí)間點(diǎn)t的實(shí)際電價(jià)；表示為時(shí)間點(diǎn)t的預(yù)測電價(jià)。
24、根據(jù)上述方案，所述用電模式包括谷電價(jià)時(shí)段和尖峰電價(jià)時(shí)段；所述谷電價(jià)時(shí)段表示為電力需求較低，電價(jià)相對較低的時(shí)間段；所述尖峰電價(jià)時(shí)段表示為電力需求高峰期，電價(jià)相對較高的時(shí)間段。
25、根據(jù)上述方案，所述智能調(diào)節(jié)儲能電池包括：在谷電價(jià)時(shí)段時(shí)，儲能控制器啟動，智能控制儲能電池充電，確保電池充滿；在尖峰電價(jià)時(shí)段時(shí)，儲能控制器啟動，智能控制儲能電池放電，并實(shí)時(shí)監(jiān)測放電情況，確保儲能電池輸出電壓高于直流供電母排的電壓，低于光伏適配器輸出電壓，實(shí)現(xiàn)光伏適配器和儲能電池按優(yōu)先順序向直流負(fù)載供電。
26、根據(jù)上述方案，所述智能調(diào)節(jié)為所述儲能控制器通過pid控制算法調(diào)整所述儲能電池的輸出電壓，公式如下：
27、
28、其中，u(t)表示為pid輸出值；e(t)表示為當(dāng)前狀態(tài)與目標(biāo)值之間的誤差；kp表示為比例系數(shù)；ki表示為積分系數(shù)；kd表示為微分系數(shù)；kpe(t)表示為比例項(xiàng)，與誤差成正比；ki∫e(t)dt表示為積分項(xiàng)，通過對過去誤差的累積來消除穩(wěn)態(tài)誤差；表示為微分項(xiàng)，基于誤差的變化率，預(yù)測未來的誤差趨勢；
29、根據(jù)pid控制算法輸出結(jié)果，調(diào)整儲能電池的輸出電壓，使儲能電池輸出電壓高于直流供電母排的電壓，低于光伏適配器輸出電壓。
30、根據(jù)上述方案，所述光伏適配器和儲能電池按優(yōu)先順序向直流負(fù)載供電包括，在尖峰電價(jià)時(shí)段，光伏系統(tǒng)和儲能系統(tǒng)協(xié)同工作；當(dāng)所述光伏適配器輸出的電力能夠滿足用電設(shè)備負(fù)載需求時(shí)，所述儲能電池不需要放電；當(dāng)所述光伏適配器輸出的電力無法滿足用電設(shè)備負(fù)載需求，則所述儲能電池將自動補(bǔ)充所需要的電流。
31、基于智能電源管理的基站光儲一體化節(jié)能系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括光伏系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)和直流供電母排；
32、所述光伏系統(tǒng)包括太陽能電池組件、光伏適配器和光伏控制器；所述儲能系統(tǒng)包括儲能控制器和儲能電池；
33、所述太陽能電池組件通過光伏效應(yīng)，將太陽光能轉(zhuǎn)化為電能，產(chǎn)生直流電，并傳輸?shù)剿龉夥m配器；所述光伏適配器用于接收所述太陽能電池組件產(chǎn)生的直流電壓，并進(jìn)行穩(wěn)壓和轉(zhuǎn)換，滿足不同用電設(shè)備負(fù)載的電壓要求；所述光伏控制器通過母排電壓跟隨機(jī)制，智能調(diào)節(jié)光伏適配器輸出，若光伏適配器的輸出電壓低于直流供電母排電壓，則增加輸出電壓；使光伏適配器輸出電壓始終高于開關(guān)電源輸出電壓，并優(yōu)先給直流負(fù)載供電，確保綠色電能的有效利用；
34、所述儲能控制器，用于智能控制儲能電池完成充電和放電；在谷電價(jià)時(shí)段，所述儲能控制器智能控制儲能電池充電，確保儲能電池充滿；本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.基于智能電源管理的基站光儲一體化節(jié)能方法，其特征在于：該方法包括步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能電源管理的基站光儲一體化節(jié)能方法，其特征在于：所述母排電壓跟隨機(jī)制包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于智能電源管理的基站光儲一體化節(jié)能方法，其特征在于：所述光伏適配器的峰值發(fā)電功率配置與用電設(shè)備負(fù)載功率一致，確保光伏適配器發(fā)出的電量能夠被及時(shí)使用，實(shí)現(xiàn)光伏系統(tǒng)的最大效益。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能電源管理的基站光儲一體化節(jié)能方法，其特征在于：所述訓(xùn)練時(shí)間序列模型包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能電源管理的基站光儲一體化節(jié)能方法，其特征在于：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于智能電源管理的基站光儲一體化節(jié)能方法，其特征在于：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于智能電源管理的基站光儲一體化節(jié)能方法，其特征在于：
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于智能電源管理的基站光儲一體化節(jié)能方法，其特征在于：
9.基于智能電源管理的基站光儲一體化節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)包括光伏系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)和直
...【技術(shù)特征摘要】
1.基于智能電源管理的基站光儲一體化節(jié)能方法，其特征在于：該方法包括步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能電源管理的基站光儲一體化節(jié)能方法，其特征在于：所述母排電壓跟隨機(jī)制包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于智能電源管理的基站光儲一體化節(jié)能方法，其特征在于：所述光伏適配器的峰值發(fā)電功率配置與用電設(shè)備負(fù)載功率一致，確保光伏適配器發(fā)出的電量能夠被及時(shí)使用，實(shí)現(xiàn)光伏系統(tǒng)的最大效益。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能電源管理的基站光儲一體化節(jié)能方法，其特征在于：所述訓(xùn)練...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：祁瑞麗，劉智國，郭學(xué)濤，孟嘉澤，
申請(專利權(quán))人：石家莊學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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