本發明涉及陽臺光儲,具體為一種新型陽臺光儲系統。
背景技術:
1、隨著分布式能源技術的快速發展,陽臺作為城市建筑中靠近光照資源的空間,逐漸成為分布式光伏應用的重要場景。當前,陽臺光伏系統多采用簡單的光伏組件與蓄電池組合模式,缺乏對光照條件、儲能狀態及負載需求的動態協同管理。
2、在光照利用方面,傳統系統通常采用固定的最大功率跟蹤策略,未能考慮陽臺區域光照隨時間、季節及周邊建筑遮擋產生的顯著變化,導致光伏組件發電效率難以充分發揮。同時,環境溫濕度、組件表面溫度的波動會直接影響光伏轉換效率,但現有系統缺乏對這些多源參數的綜合監測與分析,無法實時調整運行參數以適應環境變化。
3、儲能管理環節存在類似問題,多數陽臺儲能系統僅通過簡單的充放電閾值控制蓄電池工作狀態,忽視了蓄電池荷電狀態、健康度及循環次數對系統長期運行的影響。當蓄電池處于過充或過放狀態時,不僅會縮短使用壽命,還可能引發安全隱患。此外,負載功率的隨機性與電網電價的時段差異,使得傳統系統難以在自發自用、余電上網等模式間實現高效切換,造成能源浪費或額外成本增加。
4、在異常處理方面,現有系統的故障響應機制較為單一,多依賴本地預設的簡單保護策略,當出現復雜的執行偏差或突發故障時,無法及時獲取云端的優化策略支持,導致系統恢復速度慢,甚至可能引發連鎖故障。這些問題共同制約了陽臺光儲系統的能源利用效能與運行穩定性,難以滿足用戶對高效、可靠、經濟的分布式能源系統的需求。
技術實現思路
1、本發明的目的在于提供一種新型陽臺光儲系統,以解決上述背景技術中提出的問題。
2、為實現上述目的,本發明提供一種新型陽臺光儲系統,所述系統包括:
3、多源光照監測模塊,用于實時采集陽臺光伏組件的輻照度分布數據、組件表面溫度數據及環境溫濕度數據,生成多維度光照特征向量;
4、儲能狀態分析模塊,連接蓄電池組管理系統,獲取蓄電池實時的荷電狀態數據、健康度指標及充放電循環次數,生成儲能特征矩陣;
5、虛擬運行特征生成模塊,根據歷史運行數據庫中的負載功率曲線、電網電價時段數據及天氣模式分類,構建陽臺光儲系統的基準運行特征集;
6、動態能流協調模塊,接收所述多維度光照特征向量、儲能特征矩陣及基準運行特征集,生成功率調節指令序列;
7、功率執行控制模塊,根據所述功率調節指令序列驅動雙向變流器調整光伏組件最大功率跟蹤工作點,并控制蓄電池組的充放電功率閾值;
8、異常響應管理模塊,持續監測所述功率調節指令序列的執行偏差量,當檢測到執行偏差量超過預設容差閾值時,激活多級響應策略引擎;
9、所述多級響應策略引擎連接本地策略庫與云端策略中心,輸出協調補償指令至所述動態能流協調模塊。
10、優選的,所述虛擬運行特征生成模塊包括:
11、負載模式解析單元,對歷史運行數據庫中的負載功率曲線進行頻譜分析和穩態特征提取,識別周期性高功率負載時段;
12、電價策略映射單元,根據電網電價時段數據建立分時電價權重系數表,關聯不同時段的充放電成本評估值;
13、天氣模式分類單元,采用卷積神經網絡處理歷史天氣衛星云圖,輸出光照衰減概率預測值;
14、基準特征融合單元,將所述周期性高功率負載時段、充放電成本評估值及光照衰減概率預測值進行特征對齊處理,生成包含時間戳標記的基準運行特征集。
15、優選的,所述動態能流協調模塊包括:
16、特征匹配引擎,將實時獲取的多維度光照特征向量與基準運行特征集進行動態時間規整匹配,輸出光照匹配偏離度指標;
17、儲能約束計算引擎,解析所述儲能特征矩陣中的荷電狀態數據及健康度指標,計算蓄電池組實時可用功率邊界;
18、策略優化核心,基于所述光照匹配偏離度指標及可用功率邊界,采用分支定界算法生成包含時間優先級的功率調節指令序列,其中第一優先級指令驅動光伏組件降額運行,第二優先級指令觸發蓄電池組峰值補償。
19、優選的,所述異常響應管理模塊包括:
20、執行跟蹤單元,持續記錄所述功率調節指令序列中每條指令對應的實際功率變化量;
21、偏差計算單元,將所述實際功率變化量與預期功率變化量進行滑動窗口比對,輸出執行偏差量及偏差持續時長;
22、響應策略決策單元,當所述執行偏差量超過第一級容差閾值時向動態能流協調模塊發送策略重計算請求,當超過第二級容差閾值時激活本地策略庫的補償規則,當超過第三級容差閾值時向云端策略中心發起策略協同請求。
23、優選的,所述多級響應策略引擎包括:
24、本地補償規則庫,存儲預定義的功率補償系數表及時間衰減修正參數;
25、云端協同接口,采用雙證書認證機制向云端策略中心上傳當前系統狀態快照,并接收云端下發的動態補償系數矩陣;
26、策略融合處理器,對所述功率補償系數表與動態補償系數矩陣進行加權融合,生成包含電壓補償量及頻率補償量的協調補償指令。
27、優選的,所述系統還包括:
28、數據回溯優化模塊,用于周期性地提取所述功率調節指令序列的執行日志,基于時間窗口分割技術重構特征優化樣本,更新所述虛擬運行特征生成模塊的基準運行特征集;所述數據回溯優化模塊包括:
29、日志解析單元,從功率執行控制模塊提取帶有時間戳標記的指令執行日志;
30、特征重構單元,以預設的時間窗口分割所述指令執行日志,提取各時間窗口內的光伏實際出力均值、蓄電池實際充放電量及負載波動方差;
31、優化樣本生成單元,將所述光伏實際出力均值、蓄電池實際充放電量及負載波動方差與對應時段的基準運行特征集進行差分計算,輸出特征優化樣本集;
32、特征更新接口,將所述特征優化樣本集輸入虛擬運行特征生成模塊的基準特征融合單元,替換歷史運行數據庫中過期特征數據。
33、優選的,所述系統還包括:
34、安全隔離執行單元,在所述異常響應管理模塊觸發響應策略時,切斷光伏組件與公共電網的電氣連接,同時啟動離島運行模式維持關鍵負載供電;所述安全隔離執行單元包括:
35、電網連接偵測電路,實時監測公共電網的電壓相位波動及頻率漂移量;
36、固態切換開關,在接收到響應策略觸發信號時,于毫秒級時間窗口內斷開光伏組件的并網接觸器;
37、離島控制核心,采用電壓源型控制模式維持雙向變流器輸出電壓穩定性,同時從儲能特征矩陣中提取剩余可用容量數據分配關鍵負載優先級。
38、優選的,所述系統還包括:
39、跨設備通信網關,采用時分復用機制交替傳輸所述多維度光照特征向量至動態能流協調模塊,以及傳輸所述協調補償指令至功率執行控制模塊;所述跨設備通信網關包括:
40、第一傳輸通道,采用固定時間槽傳輸所述多維度光照特征向量至動態能流協調模塊的特征匹配引擎;
41、第二傳輸通道,采用事件觸發機制在所述異常響應管理模塊輸出協調補償指令時,搶占傳輸帶寬向功率執行控制模塊發送補償指令數據包;
42、通道仲裁器,根據所述功率執行控制模塊的實時負載率動態調整第一傳輸通道與第二傳輸通道的帶寬分配比例。
43、優選的,所述功率執行控制模塊包括:
44、光伏控制單元,解析所述功率調節指令序列中的降額系數,調整最大功率跟蹤算法的參考電壓步進值;
45、儲能控制單元,根據功率調節指令序列中的充放電閾值,動態修改蓄電池組管理系統的充電電流上限及放電電壓下限;
46、指令緩存隊列,對接收到的協調補償指令進行時間戳排序,并在檢測到指令沖突時向動態能流協調模塊發起指令校驗請求。
47、優選的,所述策略優化核心包括:
48、邊界約束加載單元,從儲能約束計算引擎獲取蓄電池組實時可用功率邊界及溫度降額系數;
49、目標函數構建單元,以最大化光伏自發自用率及最小化電網購電成本為優化目標,建立多時段耦合目標函數;
50、決策樹生成單元,采用深度優先搜索算法遍歷不同功率分配組合,生成包含時間標簽的功率調節指令決策樹;
51、最優路徑選擇器,計算所述功率調節指令決策樹中各路徑的綜合效益評分,選定綜合效益評分最高的路徑作為功率調節指令序列輸出。
52、與現有技術相比,本發明的有益效果是:
53、通過多源光照監測模塊實時采集陽臺光伏組件的輻照度分布、表面溫度及環境溫濕度等數據,生成的多維度光照特征向量能夠全面反映光照環境的動態變化,為系統運行提供精準的環境參數依據。儲能狀態分析模塊獲取的蓄電池荷電狀態、健康度及循環次數等信息,形成的儲能特征矩陣可直觀呈現蓄電池的實時狀態,使系統能夠根據蓄電池的實際情況調整充放電策略,避免因狀態誤判導致的性能損耗。
54、虛擬運行特征生成模塊基于歷史數據構建的基準運行特征集,融合了負載功率曲線、電網電價時段及天氣模式等多方面信息,為系統提供了符合實際應用場景的運行參考框架。動態能流協調模塊接收多維度光照特征向量、儲能特征矩陣及基準運行特征集后生成的功率調節指令序列,能夠實現光照、儲能與負載需求的動態匹配,讓系統在不同工況下都能保持合理的能量流動。
55、功率執行控制模塊根據指令序列驅動雙向變流器調整光伏組件工作點,并控制蓄電池充放電功率閾值,使光伏發電與儲能充放電形成協同,提升能源利用的靈活性。異常響應管理模塊持續監測執行偏差量,當超過預設閾值時激活的多級響應策略引擎,連接本地策略庫與云端策略中心,可結合本地即時處理與云端優化策略輸出協調補償指令,使系統在面對異常情況時具備多層次的應對能力,增強運行的穩定性。