本發(fā)明涉及儲能控制，具體地說，涉及一種新能源發(fā)電儲能控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、太陽能和風(fēng)能等可再生能源的發(fā)電量受到天氣條件和晝夜變化的影響，導(dǎo)致其輸出不穩(wěn)定；電力需求隨時間和地點的變化很大，而傳統(tǒng)的發(fā)電方式往往難以快速調(diào)整以滿足這種變化，例如，在白天太陽光強時太陽能發(fā)電量大，但此時可能不是用電高峰；而在夜晚或陰天時，發(fā)電量下降，卻可能遇到用電高峰；大量可再生能源接入電網(wǎng)會導(dǎo)致電網(wǎng)的不穩(wěn)定，特別是在極端天氣條件下或是設(shè)備故障時，可能導(dǎo)致電網(wǎng)頻率和電壓波動，影響供電質(zhì)量；由于電力價格隨供需變化而波動，缺乏有效的儲能手段使得電力公司無法在低價時段儲存電力并在高價時段出售，從而錯失經(jīng)濟(jì)利益。因此，設(shè)計一種新能源發(fā)電儲能控制系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種新能源發(fā)電儲能控制系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的供需不平衡、電網(wǎng)沖擊、經(jīng)濟(jì)效益低的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明目的在于提供了一種新能源發(fā)電儲能控制系統(tǒng)，包括

3、儲能單元，所述儲能單元用于存儲電能；

4、能量控制單元，所述能量控制單元用于監(jiān)控儲能單元的狀態(tài)，并提供電池均衡、防止過充電和過放電功能；

5、能量轉(zhuǎn)換單元，所述能量轉(zhuǎn)換單元通過pwm脈寬調(diào)制方法將能量控制單元輸出的直流電轉(zhuǎn)換為交流電；

6、能源管理單元，所述能源管理單元用于預(yù)測能源生產(chǎn)和消耗，通過線性規(guī)劃優(yōu)化算法優(yōu)化儲能和釋放電能的策略。

7、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述儲能單元的電能包括：

8、太陽能、風(fēng)能的直流電和交流電。

9、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述能量控制單元包括電池均衡模塊、防止過充放電模塊；

10、其中，電池均衡模塊用于確保電池組內(nèi)的各個單體電池保持一致的充電狀態(tài)；

11、防止過度充放電模塊通過監(jiān)測電池電壓和溫度，用于防止過充電和過放電。

12、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電池均衡模塊，包括以下步驟：

13、s1.1、測量每個單體電池的電壓，測量每個單體電池的電壓，監(jiān)控電池的溫度；

14、s1.2、將各單體電池的數(shù)據(jù)與平均值進(jìn)行比較，識別出不平衡的電池，根據(jù)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)，判斷哪些電池需要進(jìn)行均衡處理；

15、s1.3、通過電路將能量從高電壓電池轉(zhuǎn)移到低電壓電池，使得整個電池組的電壓更加均勻；

16、s1.4、在整個充放電過程中持續(xù)監(jiān)控電池狀態(tài)，用于確保電池組保持均衡。

17、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述防止過充放電模塊，包括以下步驟：

18、s2.1、定義電池的最大允許充電電壓vmax，定義電池的最小允許放電電壓vmin；實時監(jiān)測電壓和溫度；

19、s2.2、當(dāng)檢測到電池電壓達(dá)到預(yù)先設(shè)定的最大值vmax時，控制模塊將切斷充電電路，停止充電；

20、s2.3、當(dāng)檢測到電池電壓降至預(yù)先設(shè)定的最小值vmin時，控制模塊將切斷放電電路，停止放電。

21、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述直流電轉(zhuǎn)換為交流電，包括以下步驟：

22、s3.1、將電池組的正負(fù)極與逆變模塊的直流輸入端相連，在進(jìn)入逆變模塊之前，通過電容元件對直流電進(jìn)行濾波；

23、s3.2、使用pwm脈寬調(diào)制方法將直流電壓轉(zhuǎn)換為一系列脈沖電壓，通過逆變橋，將脈沖直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓；

24、s3.3、使用脈寬調(diào)制方法，通過改變脈沖寬度來模擬所需的交流波形，以及控制開關(guān)頻率和相位，生成符合標(biāo)準(zhǔn)電網(wǎng)頻率的交流電。

25、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述s3.2中，pwm脈寬調(diào)制方法具體為：

26、；

27、其中，表示占空比；表示期望得到的平均輸出電壓；表示pwm信號的峰值電壓，通常是電源電壓。

28、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述s3.3中，通過改變脈沖寬度來模擬所需的交流波形，以及控制開關(guān)頻率和相位，包括以下步驟：

29、s3.31、確定逆變模塊輸出的期望交流波形為正弦波，使用一個固定頻率的三角波作為載波信號；

30、s3.32、生成一個與逆變模塊輸出的期望交流波形對應(yīng)的低頻調(diào)制信號；

31、s3.33、將三角波與正弦波進(jìn)行比較，當(dāng)調(diào)制信號的幅度大于載波信號時，輸出為高電平；反之，輸出為低電平，形成pwm波形；

32、s3.34、控制pwm逆變模塊的輸出頻率和相位，使之匹配電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率及相位。

33、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述預(yù)測能源生產(chǎn)和消耗，優(yōu)化儲能和釋放電能的策略，包括以下步驟：

34、s4.1、收集實時數(shù)據(jù)，包括天氣預(yù)報、市場價格、儲能單元的狀態(tài)、發(fā)電設(shè)備的性能參數(shù)，監(jiān)測負(fù)載需求的變化，包括家庭、工業(yè)用戶的用電模式；

35、s4.2、利用歷史數(shù)據(jù)和天氣預(yù)報信息預(yù)測太陽能、風(fēng)能的發(fā)電量；

36、s4.3、通過長短期記憶網(wǎng)絡(luò)lstm基于歷史用電模式和當(dāng)前的需求趨勢預(yù)測未來的能源消耗，考慮季節(jié)性和時間性因素對用電量的影響；

37、s4.4、建立成本效益模型來評估不同能源使用策略的成本效益；

38、s4.5、使用線性規(guī)劃優(yōu)化算法來制定儲能和釋放電能的最佳策略，平衡供需，用于確保在電價低谷時充電，在電價高峰時放電；

39、s4.6、根據(jù)優(yōu)化結(jié)果調(diào)整儲能單元的充放電計劃，控制能量轉(zhuǎn)換單元的工作狀態(tài)，包括切換儲能系統(tǒng)與電網(wǎng)之間的能量流動。

40、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述s4.5中，使用線性規(guī)劃優(yōu)化算法來制定儲能和釋放電能的最佳策略，包括以下步驟：

41、s4.51、設(shè)定目標(biāo)是最小化總成本，包括從電網(wǎng)購買電力的成本和向電網(wǎng)出售電力的收入，目標(biāo)函數(shù)為：

42、；

43、其中，是時間周期內(nèi)的總時間步數(shù)；在時間從電網(wǎng)購買電力的成本；是在時間向電網(wǎng)出售電力的收入；是在時間從電網(wǎng)購買的電力；是在時間向電網(wǎng)出售的電力；

44、s4.52、設(shè)定決策變量，包括時刻儲能單元的充放電功率；

45、s4.53、確定約束條件：包括

46、儲能容量限制：

47、；

48、其中，時刻的儲能狀態(tài)，是儲能單元最大儲能容量；

49、充放電功率限制:

50、；

51、其中，是儲能單元最大放電功率，是儲能單元最大充電功率；

52、能量守恒：

53、；

54、；

55、其中，是充電效率，是放電效率，是時間間隔，時刻儲能單元的充放電功率；

56、初始和最終儲能狀態(tài)：

57、；

58、；

59、其中，是初始儲能狀態(tài)，是最終儲能狀態(tài)；

60、s4.54、將上述目標(biāo)函數(shù)和約束條件組合成一個線性規(guī)劃模型，并進(jìn)行求解，根據(jù)求解結(jié)果控制儲能單元的實際充放電操作。

61、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

62、1、該一種新能源發(fā)電儲能控制系統(tǒng)中，通過集成太陽能、風(fēng)能等多種能源形式的直流電和交流電，利用高效的電池均衡方法和防止過充放電保護(hù)機制，確保了電池組的長期穩(wěn)定運行。此外，通過采用pwm脈寬調(diào)制方法將直流電轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量的交流電，能夠更有效地與電網(wǎng)兼容，從而提高了整體系統(tǒng)的能源利用率。同時，由于采用了先進(jìn)的能源管理單元來預(yù)測能源生產(chǎn)和消耗，并通過優(yōu)化算法來動態(tài)調(diào)整儲能策略，這進(jìn)一步增強了系統(tǒng)的可靠性和響應(yīng)速度，保證了在不同時間和條件下都能實現(xiàn)最佳的能量存儲和釋放。

63、2、該一種新能源發(fā)電儲能控制系統(tǒng)中，通過能源管理單元中的線性規(guī)劃優(yōu)化算法，系統(tǒng)可以根據(jù)市場價格、天氣預(yù)報等因素預(yù)測未來能源供需情況，制定出既能滿足用戶需求又能降低成本的最佳儲能和釋放策略。這意味著系統(tǒng)能夠在電價較低時儲存更多的能源，并在電價較高時將其釋放，從而顯著降低用戶的電費支出。