一种光柴储混合发电系统的制作方法

本发明涉及一种发电技术领域，具体地说是一种光柴储混合发电系统。

背景技术：

随着全球经济的不断发展，能源危机的逐渐增大和大气污染的日益严峻，清洁能源和可再生能源受到了极大的重视。很多国家开始制定碳排放标准，目的在于境地能耗，减少温室气体的排放和鼓励清洁能源的发展。虽然常规化石能源发电技术成熟、单机容量大、运行稳定性高，但是能源利用效率低、机组调峰能力差、污染物排放量等缺点严重制约了它的发展。

近年来随着光伏组件、储能蓄电池、逆变器等光伏发电设备价格下降，光伏发电系统的成本逐年下降。光伏发电，具有资源丰富、环境友好等优点，但太阳能具有波动性，单纯光伏互补难以保证电能质量。

在一些对供电要求较高的工业厂房、数据中心或者远离大电网的偏远地区和海岛，为了生产、运营和生活设施的可靠供电，常用柴油发电机作为备用电源或者作为主要电源。在当前柴油价格趋于上涨的形势下，柴油光伏离网发电系统逐步进入人们的视野，在独立微电网中，通常需配置柴油发电系统，以提高独立微电网的供电可靠性。柴油发电系统可作为主电源支撑系统电压频率或作为备用电源弥补功率缺额。而且柴油发电机组与光伏结合利用，充分利用两者的发电特性形成互补，提高供电效益。实践证明柴油发电机组和光伏系统构成的油光混合发电系统具有更好的经济性。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明设计了一种光柴储混合发电系统，根据不同形式能源结构的特点进行重组优化，同时光伏发电，具有资源丰富、环境友好等优点，但太阳能都具有波动性，单纯光能互补难以保证电能质量，增加储能单元，并以天然气分布式作为稳定的能源供给，既可以平衡光伏发电功率的波动，又可以在光资源充足时储存电能，延长供电时间，提高系统电能质量。

本发明的技术方案为：

一种光柴储混合发电系统，包括光伏发电系统，柴发控制器，柴油发电机组：光伏发电系统包含光伏组件及阵列、光伏支架、光伏控制器、蓄电池组、双向储能变流器、逆变器，所述光伏支架与光伏组件连接，所述光伏控制器与光伏组件及阵列连接，所述光伏组件及阵列与逆变器连接，所述蓄电池组与光伏控制器连接，所述蓄电池组与双向储能变流器连接，所述柴油发电机组与柴发控制器连接，所述逆变器、双向储能变流器、柴发控制器均与微网连接，上述部件之间协同配合完成光柴储发电任务。

进一步地，所述光柴储发电能量管理系统及系统控制器通过采集

光伏发电系统出能、微网负荷用能的初步关系来得到光柴储发电缺能量，根据缺能量来调整储能装置的出能量，实现光伏负荷初步平衡，并结合柴油发电机组出力使得发电系统能够更加稳。

进一步地，包括光伏预测传感器、光柴储发电能量管理系统及系统控制器；该光柴储发电系统利用光伏预测传感器采集光柴储发电中的输入输出变量，构建光伏负荷预测模型，发电能量管理系统通过读取光伏负荷预测模型确定光伏发电系统出力模型并结合柴油发电机组出力调节光柴储发电，该光伏预测传感器主要基于多元判别算法与优化aco-svm模型；多元判别算法分析多元动态矩阵的输入输出属性，基于多元动态矩阵的输出属性，采用aco对选用径向基核函数的svm模型惩戒参数c和核参数μ进行优化，构建光伏预测aco-svm组合预测模型。

进一步地，控制器采集系统对光柴储模组进行特征数据采样，光柴储发电能量管理系统调整预测模型变量的信号采集范围，通过光伏预测传感器的信号处理模块对输出信号进行特征信号提取，形成一定样本的动态矩阵，采用多元统计判别算法分析各动态矩阵的因素属性，确认光伏预测传感器的输入输出变量。

进一步地，所述储能设备是一种飞轮-蓄电池复合储能系统，包括蓄电池储能模块、飞轮储能模块、上述模块与多能源管理系统连接，所述飞轮-蓄电池复合储能系统采用分层控制完成多能源储能调控的。

本发明的优点在于：

（1）根据不同一次能源的互补特性，在二次能源的生产过程中通过合理的协调配合，能够起到很好的经济价值和环保价值；

（2）采用先进的负荷预测系统，可以调整能源系统的供应，从而能够更为经济合理的为用户提供能源供给。

（3）本发明是对油光混合发电系统优越性的实际验证，在此基础上根据不同项目需求，灵活配置出不同容量的油光混合发电系统；

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为本发明实施例位置示意图。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很懂具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制，

本发明的描述中，需要理解的式，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含指明所指示的技术特征的数量。本发明的描述中，”多个”的含义式至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体了可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且第一特征在第二特征“之上”、“上方”、和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、”下方“和

”下面“可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表述第一特征水平高度小于第二特征。

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1，如图1所示，一种光柴储混合发电系统，包括光伏发电系统，柴发控制器，柴油发电机组：光伏发电系统包含光伏组件及阵列、光伏支架、光伏控制器、蓄电池组、双向储能变流器、逆变器，所述光伏支架与光伏组件连接，所述光伏控制器与光伏组件及阵列连接，所述光伏组件及阵列与逆变器连接，所述蓄电池组与光伏控制器连接，所述蓄电池组与双向储能变流器连接，所述柴油发电机组与柴发控制器连接，所述逆变器、双向储能变流器、柴发控制器均与微网连接，上述部件之间协同配合完成光柴储发电任务。

实施例2，所述光伏预测传感器及多元统计判别算法，其具体实施方式在于：控制器采集系统对光柴储模组进行特征数据采样，获取光伏历史数据、预测日气象数据及历史气象数据；光柴储发电能量管理系统调整预测模型变量的信号采集范围，获取相似日数据集、光伏历史数据，通过光伏预测传感器的信号处理模块对输出信号（相似日数据集：相同季节日数据集中的温度、空气质量指数）进行特征信号提取，形成一定样本的动态矩阵，采用多元统计判别算法分析各动态矩阵的因素属性，确认光伏预测传感器的输入输出变量，经光柴储发电能量管理系统采集处理模块提取其位置峰值并由光伏预测传感器将相似日特征（温度、降雨量，同时将风速、风速范围、光照时长、强度、季节天气类型、雷电概率因素）前个峰值量依次按序组成一个维特征值矩阵，记作总体，之后每新增个特征量替代最前的个特征量，形成一个新的维位置矩阵，记作总体。以此类推，形成多元同维动态矩阵。

根据所用光伏预测传感器的输出特性可知，伏预测传感器的特征量形成的维空间矩阵服从元正态分布。假设采集的特征量依次记为，其中，则有

由上式可知总体为一动态数据矩阵。

采集两组样本矩阵，分别为有相似日的维样本矩阵总体和预测日的维样本矩阵总体，计算每组矩阵总体的均值向量、协差阵、总体和总体的期望值、以及与和的马氏距离及判别函数，具体如下：

矩阵总体的均值向量：

为了求出线性判别函数，考虑多元维动态矩阵到样本矩阵总体的距离平方与到样本矩阵总体的距离平方之差：

已知，，，令

则

由判别函数的正负性可判断出每组矩阵总体的输出属性，当时，，此时应判断，于是判别规则可表示为

由此可判断出任意时刻多元维动态矩阵的输入输出属性，同时，通过改变和的值可调节光伏输入输出的时效性精确度。

分别将相似时数据集、光伏历史数据、预测日气象数据、历史气象数据中的：历史功率值、最高温度、平均温度、最高温度质量指数、最低空气质量指数、平均空气质量指数等带入aco-svm模型，由所述aco-svm模型计算光伏功率及负荷预测功率。

光伏发电，具有资源丰富、环境友好等优点，而且光伏配合柴油发电机机组结合使用，充分发挥了白天阳光充足，使得两者的发电特性形成互补，提高供电效益。所述光伏发电设备包括光伏组件、控制器、逆变器；所述光伏组件通过控制器分别与逆变器、储能设备相连，当白天光照强烈时，多能源管理系统能够满足电能用户需求，所述控制器接通逆变器，向储能设备储存多余能量。当光照不强，处于夜晚时，光柴储发电能量管理系统调动控制器接通逆变器，所述控制器接通储能设备端，储能设备供电。太阳能都具有波动性，单纯光能互补难以保证电能质量，因此增加储能单元，所述储能设备是一种飞轮-蓄电池复合储能系统，包括蓄电池储能模块、飞轮储能模块、所述多元复合储能技术兼具飞轮储能大容量储能、蓄电池快速响应能力特点。飞轮储能模块主要分担瞬态或持续时间较短的动态功率补偿，蓄电池可承受时间跨度较长的功率补偿、能源调节任务。同时以天然气分布式作为稳定的能源供给，既可以平衡风光发电功率的波动，又可以在风光资源充足时储存电能，延长供电时间，提高系统电能质量。

所述伏阵列是由若干光伏组件，按一定的串并联关系组成的太阳能转化系统；所述光伏控制器负责将光伏阵列输出的直流电能经过有效转换和控制后，对蓄电池组进行充电，光伏控制器具备mppt跟踪功能、蓄电池充电保护、反接保护、防雷保护、短路保护等功能；所述离网逆变器将直流电转化为交流电的设备，通常和控制器集成在一起，兼顾逆变和控制功能，其作用是将直流电转变为满足一定要求的交流电能，并且具备蓄电池过放电保护、反接保护、防雷保护、短路、过载保护等功能；所述交流配电柜设有电能分配、分断保护、电能计量、交流防雷和接地保护功能装置，可以把逆变器、柴油机组的输出电能汇总输出至一个或多个输出回路的负荷使用，可以有效的保证系统供电的可靠性；所述柴油发电机组作为主要电源为负荷供电，并作为系统内的电压和频率源，逆变器跟踪柴油机组运行，保证系统供电的稳定性；所述蓄电池组主要用来储存系统过剩的发电功率计电能，并在光伏发电及柴油机发电功率不足时、以及在阴雨天时，可将储存的直流电能经逆变器输出供给负荷使用。

系统中包括能源分析侧、能源供给侧和能源需求侧，通过对需求侧的分析才能有效地配置能源侧供给，从而更好的提供能源效率服务能源用户。