一种用于气候多变区域的综合性供能管理系统的制作方法

本发明涉及供能管理，尤其涉及一种用于气候多变区域的综合性供能管理系统。

背景技术：

1、当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可再生能源。在国际光伏市场巨大潜力的推动下，各国的太阳能电池制造业争相投入巨资，扩大生产，以争一席之地。

2、面向中国西南温湿、西北高寒、东北部低温盐候、东部盐湿、南方高温等特殊气候地区设置太阳能电池板显得尤为重要。由于气候多变导致太阳能供电供不应求现象时有发生，因此急需一种综合性供能管理系统以保证供需之间的平衡。

3、中国专利公开号：cn103002004b公开了一种数据远程采集与管理系统，所述的系统由1个数据采集和管理中心与多个数据采集与管理分中心组成；中心与分中心间通过无线方式实时传递数据。分中心负责收集各类环境和光伏系统电参数，无线发送到中心，中心负责接收各分中心的数据，经分析，建模，获得不同地区、不同环境下的光伏系统寿命、发电量与环境的关系。通过该系统，数据中心可在远程实时收集不同地区。通过分析不同气候光伏电站的数据，获得不同气候电池模组发电量与环境参数间关系。

4、由此可见，上述技术无法在判定输出的电能不符合要求时根据环境参数确定输出的电能不符合要求的原因，并针对不同的原因将供能模块的不同参数分别调节至对应值导致供能效率低。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种用于气候多变区域的综合性供能管理系统用以克服无法在判定输出的电能不符合要求时根据环境参数确定输出的电能不符合要求的原因，并针对不同的原因将供能模块的不同参数分别调节至对应值导致供能效率低的问题。

2、为实现上述目的，本发明所述用于气候多变区域的综合性供能管理系统，包括：

3、供能模块，用于向用户端提供电能，包括利用光伏组件供电的第一供能单元和利用发电机供电的第二供能单元；

4、检测模块，其与所述供能模块相连，包含用以检测供能模块所处环境参数的第一检测单元和用以检测供能模块输出电能的第二检测单元，其中，环境参数包括供能模块所处环境的光照强度、相对湿度、温度以及气压，供能模块的输出电能包括所述第一供能单元输出的电能和所述第二供能单元输出的电能；

5、判定模块，其分别与所述第一检测单元和所述第二检测单元相连，用以根据第二检测单元测得的所述第一供能单元在单个周期中输出电能的变化情况与标准电能供给曲线中对应区间内的电能变化趋势判定第一供能单元在该周期内输出的电能是否符合要求，并在判定第二检测单元测得的所述第一供能单元输出的电能不符合要求时确定第一供能单元输出的电能不符合要求的原因，以及，在初步判定无法确定第一供能单元输出的电能不符合要求的原因时根据使用所述第一检测单元测得的所述供能模块所处环境的环境参数求得的气候评价值对第一供能单元的供电情况不符合要求的原因进行二次判定；

6、修正模块，其分别与所述判定模块和所述供能模块相连，用以根据判定模块输出的判定结果将所述光伏组件与地面的角度或所述发电机的运行功率修正至对应值。

7、进一步地，所述判定模块根据历史信息获取所述第一供能单元的标准电能供给曲线f(t)，并周期性的统计其输出的电能，设定：

8、，

9、其中，μ为一天中第一供能单元的平均输出电能；

10、σ为统计的输出电能的方差；

11、t为时间且t∈[7，20]。

12、进一步地，所述判定模块在第一预设条件下将所述第一供能单元在单个周期中的平均输出电能与所述标准电能供给曲线中对应区间内的输出电能的平均值进行比对并根据比对结果确定第一供能单元在该周期内输出的电能是否符合要求的判定方式，其中，判定模块将标准电能供给曲线中对应区间内的输出电能的平均值记为针对该周期的预设平均电能，其中，

13、第一判定方式为，所述判定模块判定所述第一供能单元在该周期内输出的电能符合要求，并控制所述第二检测单元检测第一供能单元在下一周期输出的电能；所述第一判定方式满足所述平均输出电能大于等于所述预设平均电能；

14、第二判定方式为，所述判定模块初步判定所述第一供能单元在该周期内输出的电能不符合要求，并根据所述平均输出电能与所述预设平均电能的差值确定第一供能单元在该周期内输出的电能不符合要求的原因；所述第二判定方式满足所述平均输出电能小于所述预设平均电能且大于等于该周期中的最小输出电能；

15、第三判定方式为，所述判定模块判定所述第一供能单元在该周期内输出的电能不符合要求，开启所述第二供能单元并根据所述平均输出电能与最小输出电能的差值将所述发电机的运行功率调节至对应值；所述第三判定方式满足所述平均输出电能小于该周期中的最小输出电能；

16、所述第一预设条件为所述判定模块控制所述检测模块在单个周期内检测所述第一供能单元输出的电能并根据测得的输出的电能求得第一供能单元在该周期中的平均输出电能。

17、进一步地，所述判定模块在所述第二判定方式下根据所述平均输出电能与所述预设平均电能的差值确定第一供能单元在该周期内输出的电能不符合要求的原因的判定方式，其中，

18、第一原因判定方式为，所述判定模块判定所述第一供能单元在该周期内输出的电能不符合要求的原因为第一功能单元所处环境不符合预设需求，并控制所述修正模块将所述光伏组件与地面的角度修正至对应值；所述第一原因判定方式满足所述平均输出电能与所述预设平均电能的差值小于等于所述判定模块设置的第一预设标准电能差值；

19、第二原因判定方式为，所述判定模块判定所述第一供能单元在该周期内输出的电能不符合要求的原因为第一供能单元中光伏组件的接收面积不符合预设标准，并控制所述修正模块将所述发电机的运行功率修正至对应值；所述第二原因判定方式满足所述平均输出电能与所述预设平均电能的差值大于所述第一预设标准电能差值且小于等于所述判定模块设置的第二预设标准电能差值，其中，第一预设标准电能差值小于第二预设标准电能差值；

20、第三原因判定方式为，所述判定模块初步判定无法确定第一供能单元输出的电能不符合要求的原因，并根据通过所述检测模块测得的第一供能单元在所述周期内所处环境的环境参数求得的气候评价值对所述第一供能单元输出的电能不符合要求的原因进行二次判定；所述第三原因判定方式满足所述平均输出电能与所述预设平均电能的差值大于所述第二预设标准电能差值。

21、进一步地，所述判定模块在所述第三原因判定方式下根据所述气候评价值确定所述第一供能单元输出的电能不符合要求的原因的二次判定方式，其中，

22、第一二次判定方式为，所述判定模块判定所述第一供能单元输出的电能不符合要求的原因为第一功能单元所处环境不符合预设需求，并控制所述修正模块将所述光伏组件与地面的角度修正至对应值；所述第一二次判定方式满足所述气候评价值大于所述判定模块设置的预设标准评价值；

23、第二二次判定方式为，所述判定模块判定所述第一供能单元输出的电能不符合要求的原因为第一供能单元中光伏组件的接收面积不符合预设标准，并控制所述修正模块将所述发电机的运行功率修正至对应值；所述第二二次判定方式满足所述气候评价值小于等于所述预设标准评价值。

24、进一步地，所述判定模块控制所述第一检测单元检测供能模块所处环境的光照强度l、相对湿度w、温度t以及气压g以获得气候评价值r，设定：

25、，

26、其中，a为第一权重系数且a=0.4×lx-1；

27、b为第二权重系数且b=0.2；

28、c为第三权重系数且c=0.3×℃-1；

29、d为第四权重系数且d=0.1×pa-1。

30、进一步地，所述修正模块在所述第一原因判定方式下根据所述气候评价值与所述预设标准评价值的差值确定所述光伏组件与地面的角度的修正方式，其中，

31、第一角度修正方式为，所述修正模块使用第一角度修正系数将所述光伏组件与地面的角度修正至对应值；所述第一角度修正方式满足所述气候评价值与所述预设标准评价值的差值小于等于所述修正模块设置的第一预设评价值差值；

32、第二角度修正方式为，所述修正模块使用第二角度修正系数将所述光伏组件与地面的角度修正至对应值；所述第二角度修正方式满足所述气候评价值与所述预设标准评价值的差值大于所述第一预设评价值差值且小于等于所述修正模块设置的第二预设评价值差值，其中，第一预设评价值差值小于第二预设评价值差值；

33、第三角度修正方式为，所述修正模块使用第三角度修正系数将所述光伏组件与地面的角度修正至对应值；所述第三角度修正方式满足所述气候评价值与所述预设标准评价值的差值大于所述第二预设评价值差值。

34、进一步地，所述修正模块在所述第二原因判定方式下根据所述光伏组件的接收面积与预设标准面积的差值确定所述发电机的运行功率的修正方式，其中，

35、第一功率修正方式为，所述修正模块使用第一功率修正系数将所述发电机的运行功率修正至对应值；所述第一功率修正方式满足所述光伏组件的接收面积与预设标准面积的差值小于等于所述第一预设标准面积差值；

36、第二功率修正方式为，所述修正模块使用第二功率修正系数将所述发电机的运行功率修正至对应值；所述第二功率修正方式满足所述光伏组件的接收面积与预设标准面积的差值大于所述第一预设标准面积差值且小于等于所述第二预设标准面积差值；

37、第三功率修正方式为，所述修正模块使用第三功率修正系数将所述发电机的运行功率修正至对应值；所述第三功率修正方式满足所述光伏组件的接收面积与预设标准面积的差值大于所述第二预设标准面积差值。

38、进一步地，所述修正模块根据所述平均输出电能与所述预设平均电能的差值确定所述第一供能单元的标准电能供给曲线f(t)中t所处区间的修正方式，其中，

39、第一修正方式为，所述修正模块使用第一修正系数将所述t所处区间修正至对应区间；所述第一修正方式满足所述平均输出电能与所述预设平均电能的差值小于等于所述第一预设标准电能差值；

40、第二修正方式为，所述修正模块使用第二修正系数将所述t所处区间修正至对应区间；所述第二修正方式满足所述平均输出电能与所述预设平均电能的差值大于所述第一预设标准电能差值且小于等于所述第二预设标准电能差值；

41、第三修正方式为，所述修正模块使用第三修正系数将所述t所处区间修正至对应区间；所述第三修正方式满足所述平均输出电能与所述预设平均电能的差值大于所述第二预设标准电能差值。

42、进一步地，所述修正模块根据所述第一供能单元的标准电能供给曲线f(t)中输出电能的方差确定所述检测模块检测周期的时长的修正方式，其中，

43、第一时长修正方式为，所述修正模块使用第一时长调节系数将所述检测模块检测周期的时长修正至对应值；所述第一时长修正方式满足所述输出电能的方差小于等于所述修正模块设置的第一预设供能方差；

44、第二时长修正方式为，所述修正模块使用第二时长调节系数将所述检测模块检测周期的时长修正至对应值；所述第二时长修正方式满足所述输出电能的方差大于所述第一预设供能方差且小于等于所述修正模块设置的第二预设供能方差，其中，第一预设供能方差小于第二预设供能方差；

45、第三时长修正方式为，所述修正模块使用第三时长调节系数将所述检测模块检测周期的时长修正至对应值；所述第三时长修正方式满足所述输出电能的方差大于所述第二预设供能方差。

46、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明根据实际供电量，判定第一供能单元的供电情况是否符合要求，在判定供电情况不符合要求的情况下，根据预设标准供电量与实际供电量的差值确定供电情况不符合要求的原因，通过及时判断供电情况从而对不同的原因做出对应的调节，有效保证了供电端与用户端的供需平衡，避免因检测不及时导致供不应求或能源浪费；同时，本发明在确定第一供能单元的供电情况不符合要求的原因在于气候变化时，根据气候评价值将光伏组件与地面的角度调节至对应值以使产生的电能满足供电需求，在确定第一供能单元的供电情况不符合要求的原因在于系统本身时，调节发电机的运行功率以保证供电情况符合要求，有效的提高了本发明所述系统的供能效率。

47、进一步地，本发明通过第二检测单元检测第一供能单元的实际供电量，通过将实际供电量与预设标准供电量进行对比，根据对比结果判定当前供电情况是否符合要求，通过及时检测实际供电量有效保证了供电系统的供电量，避免因检测不及时导致供不应求的情况发生，有效提高了本发明所述系统的供能效率。

48、进一步地，本发明在判定第一供能单元的供电情况不符合要求时，根据预设标准供电量与实际供电量的差值确定供电情况不符合要求的原因，原因包括气候变化和系统本身原因，在无法确定原因时需要进一步判定，本发明通过分析其原因从而针对不同原因采取不同的补救方法，有效保证了供电端和用户端的供需平衡，进一步提高了本发明所述系统的供能效率。

49、进一步地，本发明在无法确定第一供能单元的供电情况不符合要求的原因时，根据气候评价值对其原因作进一步判定，当气候评价值大于预设标准评价值时，判定为气候变化引起的供电不符合要求；当气候评价值小于等于预设标准评价值时，判定为系统本身引起的供电不符合要求；根据气候评价值对供电情况不符合要求的原因进行研判，有效的保证了对其原因的准确分析，避免因判断不准确导致无法及时纠正从而影响供电效率，进一步提高了本发明所述系统的供能效率。

50、进一步地，本发明通过第一检测单元周期性的检测外界的亮度、湿度、温度以及气压以求得气候评价值，根据气候评价值对第一供能单元的供电情况不符合要求的原因进行二次判定，从而将未知情况得到解决，有效提高了本发明所述系统的供能效率。

51、进一步地，本发明在判定第一供能单元的供电情况不符合要求的原因在于气候变化时，通过调节光伏组件与地面的角度，获得更多的辐射强度，从而使更多的太阳能转换为电能，有效的保证了能源供给，进一步提高了本发明所述系统的供能效率。

52、进一步地，本发明在判定第一供能单元的供电情况不符合要求的原因在于系统本身时，通过调节第二供能单元的运行功率，增加供电量，从而弥补光伏组件供能的不足，本发明除了利用光伏组件清洁能源提供电能外，还通过使用外加发电机保证所述系统的供电，有效提高了本发明所述系统的供能效率。