【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及光儲(chǔ)供電，尤其涉及用于水務(wù)閘門供電的光儲(chǔ)孤網(wǎng)供電系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、隨著全球環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)和可再生能源技術(shù)的不斷發(fā)展，太陽能光伏發(fā)電及儲(chǔ)能技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，特別是在偏遠(yuǎn)地區(qū)或電網(wǎng)覆蓋不到的區(qū)域，自主供電系統(tǒng)成為了重要的解決方案。在水務(wù)管理系統(tǒng)中，閘門的供電問題一直是困擾管理者的難題，尤其是在偏遠(yuǎn)水庫、灌溉系統(tǒng)和防洪設(shè)施等場景下，穩(wěn)定、可靠的電力供應(yīng)至關(guān)重要。
2、傳統(tǒng)的供電方式主要依賴于燃油發(fā)電機(jī)或長距離電纜傳輸，這不僅成本高昂，而且環(huán)境污染嚴(yán)重。隨著太陽能光伏發(fā)電和儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，利用太陽能和儲(chǔ)能系統(tǒng)為水務(wù)閘門提供供電成為一種可行的替代方案。然而，目前市場上的光儲(chǔ)供電系統(tǒng)在穩(wěn)定性、持續(xù)性和智能化管理方面仍存在諸多不足，尤其是在面對(duì)天氣變化、電池壽命和系統(tǒng)集成等問題時(shí)，無法提供最佳的解決方案。
3、當(dāng)前光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)在以下方面存在顯著挑戰(zhàn)：
4、光伏發(fā)電的波動(dòng)性和儲(chǔ)能系統(tǒng)壽命管理：光伏發(fā)電受環(huán)境影響較大，如天氣、日照時(shí)間，導(dǎo)致發(fā)電量具有顯著波動(dòng)性。而頻繁的充放電會(huì)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的電池壽命產(chǎn)生負(fù)面影響。現(xiàn)有技術(shù)難以在波動(dòng)的發(fā)電環(huán)境中，優(yōu)化電力管理策略，平衡儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電頻率，以延長電池壽命。
5、負(fù)載波動(dòng)管理：水務(wù)閘門的操作通常需要瞬時(shí)大電流供電，例如開啟和關(guān)閉閘門時(shí)的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)啟動(dòng)瞬間，會(huì)產(chǎn)生較大的電力負(fù)載波動(dòng)。現(xiàn)有系統(tǒng)在應(yīng)對(duì)這種瞬時(shí)大電流需求方面表現(xiàn)不足，難以快速響應(yīng)負(fù)載變化，確保電力供應(yīng)的穩(wěn)定性。
6、本專利技術(shù)針對(duì)以上問題，提出了一種
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、基于上述目的，本專利技術(shù)提供了用于水務(wù)閘門供電的光儲(chǔ)孤網(wǎng)供電系統(tǒng)。
2、用于水務(wù)閘門供電的光儲(chǔ)孤網(wǎng)供電系統(tǒng)，包括：
3、光伏發(fā)電模塊，用于將太陽能轉(zhuǎn)化為電能；
4、儲(chǔ)能模塊，包括電池組，用于儲(chǔ)存光伏發(fā)電模塊產(chǎn)生的電能；
5、電力管理模塊，與光伏發(fā)電模塊和儲(chǔ)能模塊連接，用于協(xié)調(diào)電能的儲(chǔ)存和分配，電力管理模塊還包括：
6、發(fā)電波動(dòng)平衡子模塊，用于平衡光伏發(fā)電的波動(dòng)性并優(yōu)化電池組的壽命，實(shí)時(shí)監(jiān)測電池組狀態(tài)，進(jìn)行均衡充放電管理，采用預(yù)測算法，預(yù)測未來的發(fā)電量和負(fù)載需求，優(yōu)化充放電策略；
7、負(fù)載波動(dòng)管理子模塊，用于管理水務(wù)閘門的負(fù)載波動(dòng)，確保閘門操作的可靠性，基于超級(jí)電容器結(jié)合電力電子轉(zhuǎn)換器，滿足瞬時(shí)大電流需求，快速響應(yīng)負(fù)載變化，確保電力供應(yīng)的穩(wěn)定性；
8、閘門控制模塊，用于接收電力管理模塊的電力供應(yīng)，并控制水務(wù)閘門的開閉操作。
9、進(jìn)一步的，所述光伏發(fā)電模塊具體包括：
10、多個(gè)太陽能電池板，安裝在光照充足區(qū)域，用于將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電能；
11、最大功率點(diǎn)跟蹤控制器，與每個(gè)太陽能電池板連接，用于實(shí)時(shí)跟蹤太陽能電池板的工作狀態(tài)，調(diào)整電池板的輸出電壓和電流，使其始終工作在最大功率點(diǎn)，最大化電能輸出；
12、逆變器，用于將太陽能電池板產(chǎn)生的直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能；
13、溫度傳感器和監(jiān)測，用于監(jiān)測太陽能電池板的溫度，防止過熱，確保光伏發(fā)電模塊的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
14、進(jìn)一步的，所述電力管理模塊根據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)電情況和儲(chǔ)能模塊的狀態(tài)，決定電能的分配策略，控制電能在電池組中的充放電過程，依據(jù)發(fā)電波動(dòng)平衡子模塊的預(yù)測算法，優(yōu)化電池組的充放電頻率和時(shí)機(jī)，與閘門控制模塊連接，根據(jù)水務(wù)閘門的負(fù)載需求，調(diào)節(jié)電能的分配，確保閘門操作所需的電力穩(wěn)定供應(yīng)。
15、進(jìn)一步的，所述預(yù)測算法采用貝葉斯結(jié)構(gòu)時(shí)間序列bsts模型，所述bsts模型基于歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)以及負(fù)載需求數(shù)據(jù)，預(yù)測未來的發(fā)電量和負(fù)載需求，優(yōu)化充放電策略，歷史發(fā)電數(shù)據(jù)包括每日、每小時(shí)的光伏發(fā)電量記錄，環(huán)境數(shù)據(jù)包括太陽輻射強(qiáng)度、溫度、濕度、風(fēng)速、云量、降雨量氣象數(shù)據(jù)，負(fù)載需求數(shù)據(jù)包括水務(wù)閘門的操作記錄，包括開啟和關(guān)閉時(shí)間、持續(xù)時(shí)間、操作頻率，所述bsts模型具體包括：
16、對(duì)歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)以及負(fù)載需求數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)歸一化和特征提取，構(gòu)建數(shù)據(jù)集；
17、模型構(gòu)建：基于歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)和負(fù)載需求數(shù)據(jù)，構(gòu)建bsts模型，結(jié)合貝葉斯統(tǒng)計(jì)和時(shí)間序列分析，通過狀態(tài)空間模型捕捉數(shù)據(jù)中的時(shí)間依賴性；
18、訓(xùn)練與校準(zhǔn)：利用收集的歷史數(shù)據(jù)訓(xùn)練bsts模型，進(jìn)行參數(shù)估計(jì)和模型校準(zhǔn)，確保模型能夠反映發(fā)電量和負(fù)載需求的變化規(guī)律；
19、預(yù)測：利用校準(zhǔn)后的bsts模型，基于當(dāng)前和未來的環(huán)境數(shù)據(jù)，預(yù)測未來的光伏發(fā)電量和負(fù)載需求；
20、基于充放電控制器進(jìn)行調(diào)度，根據(jù)bsts模型的預(yù)測結(jié)果優(yōu)化電池組的充放電策略。
21、進(jìn)一步的，所述bsts模型構(gòu)建包括：
22、狀態(tài)空間模型：
23、觀測方程：yt＝ztαt+∈t，其中，yt是時(shí)間t的觀測值，包括光伏發(fā)電量或負(fù)載需求，zt是觀測矩陣，αt是狀態(tài)向量，∈t是觀測噪聲，假設(shè)∈t～n(0，σ2)；
24、狀態(tài)方程：αt＝ttαt-1+rtηt，其中，tt是轉(zhuǎn)移矩陣，rt是控制矩陣，ηt是狀態(tài)噪聲，通常假設(shè)ηt～n(0，q)；
25、觀測方程以及狀態(tài)方程定義了時(shí)間序列的動(dòng)態(tài)過程，描述如何從一個(gè)時(shí)間點(diǎn)演變到下一個(gè)時(shí)間點(diǎn)；
26、引入貝葉斯更新：通過結(jié)合先驗(yàn)分布和似然函數(shù)，更新模型參數(shù)的后驗(yàn)分布。
27、進(jìn)一步的，所述先驗(yàn)分布表示為：p(θ)～n(μ0，∑0)，其中，θ是模型參數(shù)，包括所有需要更新的參數(shù)αt、∈t、tt以及ηt，μ0和∑0分別是先驗(yàn)均值和協(xié)方差矩陣；
28、所述似然函數(shù)表示為：
29、所述后驗(yàn)分布表示為：p(θ|yt)∝p(yt|θ)p(θ)，通過貝葉斯更新，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前觀測數(shù)據(jù)，不斷調(diào)整模型參數(shù)θ。
30、進(jìn)一步的，所述預(yù)測未來的光伏發(fā)電量和負(fù)載需求具體包括：
31、時(shí)間序列預(yù)測：根據(jù)當(dāng)前和未來的環(huán)境數(shù)據(jù)，進(jìn)行未來光伏發(fā)電量和負(fù)載需求的預(yù)測，預(yù)測公式為：其中，是對(duì)未來k步的預(yù)測值，是基于時(shí)間t的狀態(tài)向量預(yù)測值；
32、預(yù)測誤差：其中，mse是均方誤差，用于評(píng)估模型的預(yù)測精度。
33、進(jìn)一步的，所述充放電策略包括：
34、充電計(jì)劃：在預(yù)計(jì)發(fā)電量充足時(shí)，提前安排電池組的充電計(jì)劃；
35、充電策略：其中，pcharge是充電功率，ppv是光伏發(fā)電功率，pload是負(fù)載需求功率，是電池的最大充電功率；
36、放電計(jì)劃：在預(yù)計(jì)發(fā)電量不足時(shí)，提前安排電池組的放電計(jì)劃；
37、放電策略：其中，pdischarge是放電功率，是電池的最大放電功率；
38、動(dòng)態(tài)調(diào)整充放電頻率：通過調(diào)整充放電頻率，優(yōu)化電池組的使用壽命；
39、動(dòng)態(tài)調(diào)整公式：fadjust＝αfcurrent+(1-α)fpredicted，其中，fa本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.用于水務(wù)閘門供電的光儲(chǔ)孤網(wǎng)供電系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水務(wù)閘門供電的光儲(chǔ)孤網(wǎng)供電系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏發(fā)電模塊具體包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水務(wù)閘門供電的光儲(chǔ)孤網(wǎng)供電系統(tǒng)，其特征在于，所述電力管理模塊根據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)電情況和儲(chǔ)能模塊的狀態(tài)，決定電能的分配策略，控制電能在電池組中的充放電過程，依據(jù)發(fā)電波動(dòng)平衡子模塊的預(yù)測算法，優(yōu)化電池組的充放電頻率和時(shí)機(jī)，與閘門控制模塊連接，根據(jù)水務(wù)閘門的負(fù)載需求，調(diào)節(jié)電能的分配，確保閘門操作所需的電力穩(wěn)定供應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水務(wù)閘門供電的光儲(chǔ)孤網(wǎng)供電系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)測算法采用貝葉斯結(jié)構(gòu)時(shí)間序列BSTS模型，所述BSTS模型基于歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)以及負(fù)載需求數(shù)據(jù)，預(yù)測未來的發(fā)電量和負(fù)載需求，優(yōu)化充放電策略，歷史發(fā)電數(shù)據(jù)包括每日、每小時(shí)的光伏發(fā)電量記錄，環(huán)境數(shù)據(jù)包括太陽輻射強(qiáng)度、溫度、濕度、風(fēng)速、云量、降雨量氣象數(shù)據(jù)，負(fù)載需求數(shù)據(jù)包括水務(wù)閘門的操作記錄，包括開啟和關(guān)閉時(shí)間、持續(xù)時(shí)間、操作頻率，所述BSTS模型具體包括：
5.根據(jù)權(quán)利要
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于水務(wù)閘門供電的光儲(chǔ)孤網(wǎng)供電系統(tǒng)，其特征在于，所述先驗(yàn)分布表示為：p(θ)～N(μ0，∑0)，其中，θ是模型參數(shù)，μ0和∑0分別是先驗(yàn)均值和協(xié)方差矩陣；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于水務(wù)閘門供電的光儲(chǔ)孤網(wǎng)供電系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)測未來的光伏發(fā)電量和負(fù)載需求具體包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于水務(wù)閘門供電的光儲(chǔ)孤網(wǎng)供電系統(tǒng)，其特征在于，所述充放電策略包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于水務(wù)閘門供電的光儲(chǔ)孤網(wǎng)供電系統(tǒng)，其特征在于，所述負(fù)載波動(dòng)管理子模塊中的超級(jí)電容器單元與儲(chǔ)能模塊中的電池組并聯(lián)連接，用于在負(fù)載需求瞬時(shí)大電流時(shí)快速提供高功率輸出；所述電力電子轉(zhuǎn)換器與超級(jí)電容器單元和電池組連接，用于在不同電源之間進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換；引入動(dòng)態(tài)負(fù)載管理控制器，與電力管理模塊連接，實(shí)時(shí)監(jiān)測水務(wù)閘門的操作狀態(tài)和電力需求，動(dòng)態(tài)調(diào)整超級(jí)電容器單元和電池組之間的能量分配；將所述充放電控制器與超級(jí)電容器單元連接，在電力需求低時(shí)為超級(jí)電容器充電。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于水務(wù)閘門供電的光儲(chǔ)孤網(wǎng)供電系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)負(fù)載管理控制器包括實(shí)時(shí)負(fù)載需求Pload，計(jì)算為：Pload＝Pbase+Ppeak，其中，Pbase是基本負(fù)載需求，Ppeak是瞬時(shí)負(fù)載需求增加的部分；
...【技術(shù)特征摘要】
1.用于水務(wù)閘門供電的光儲(chǔ)孤網(wǎng)供電系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水務(wù)閘門供電的光儲(chǔ)孤網(wǎng)供電系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏發(fā)電模塊具體包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水務(wù)閘門供電的光儲(chǔ)孤網(wǎng)供電系統(tǒng)，其特征在于，所述電力管理模塊根據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)電情況和儲(chǔ)能模塊的狀態(tài)，決定電能的分配策略，控制電能在電池組中的充放電過程，依據(jù)發(fā)電波動(dòng)平衡子模塊的預(yù)測算法，優(yōu)化電池組的充放電頻率和時(shí)機(jī)，與閘門控制模塊連接，根據(jù)水務(wù)閘門的負(fù)載需求，調(diào)節(jié)電能的分配，確保閘門操作所需的電力穩(wěn)定供應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水務(wù)閘門供電的光儲(chǔ)孤網(wǎng)供電系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)測算法采用貝葉斯結(jié)構(gòu)時(shí)間序列bsts模型，所述bsts模型基于歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)以及負(fù)載需求數(shù)據(jù)，預(yù)測未來的發(fā)電量和負(fù)載需求，優(yōu)化充放電策略，歷史發(fā)電數(shù)據(jù)包括每日、每小時(shí)的光伏發(fā)電量記錄，環(huán)境數(shù)據(jù)包括太陽輻射強(qiáng)度、溫度、濕度、風(fēng)速、云量、降雨量氣象數(shù)據(jù)，負(fù)載需求數(shù)據(jù)包括水務(wù)閘門的操作記錄，包括開啟和關(guān)閉時(shí)間、持續(xù)時(shí)間、操作頻率，所述bsts模型具體包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于水務(wù)閘門供電的光儲(chǔ)孤網(wǎng)供電系統(tǒng)，其特征在于，所述bsts模型構(gòu)建包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蔡駿峰，孔力，李智欣，夏湛然，胡文博，魏宇軒，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：湖北既濟(jì)電力集團(tuán)有限公司汽運(yùn)分公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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