具有云管理功能的多能源互补系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种具有云管理功能的多能源互补系统，还包括检测部件、数据采集子系统和云平台；所述云平台用以：接收并存储所述数据采集子系统反馈而来的数据；对接收到的数据进行统计和可视化处理，进而在云端发布，以供连接至云端的终端设备调阅；依据预设的规则对接收到的数据进行分析处理，进而根据分析处理的结果反馈控制光伏发电子系统、沼气发生发电子系统、配电机构至少之一的运作，其中包括以下至少之一：根据所检测到的所述沼气发生发电子系统中的运转情况结合预设的规则控制所述沼气发生发电子系统的运作；根据所述光伏发电子系统所处环境结合预设的规则控制所述沼气发生发电子系统的运作。
【专利说明】
具有云管理功能的多能源互补系统
技术领域
[0001] 本发明涉及新能源领域，尤其涉及一种具有云管理功能的多能源互补系统。
【背景技术】
[0002] 新能源微电网代表了未来能源发展趋势，是推进能源发展及经营管理方式变革的 重要载体，是"互联网+"在能源领域的创新性应用，对推进节能减排和实现能源可持续发展 具有重要意义.
[0003] 现有的新能源中，包括光伏发电、风电、沼气发电等，光伏发电，是根据光生伏特效 应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能，不论是独立使用还是并网发电，光伏发 电系统主要由太阳电池板(组件）、控制器和逆变器三大部分组成。沼气发电，是随着大型沼 气池建设和沼气综合利用的不断发展而出现的一项沼气利用技术，它将厌氧发酵处理产生 的沼气用于发电机上，并装有综合发电装置，以产生电能和热能。沼气发电具有创效、节能、 安全和环保等特点，是一种分布广泛且价廉的分布式能源。
[0004] 无论采用哪一种新能源，现有技术中一般是独立运作，缺少对其进行统一管理处 理的平台。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是如何对新能源进行统一管理。
[0006] 为了解决这一技术问题，本发明提供了一种具有云管理功能的多能源互补系统， 至少包括光伏发电子系统、沼气发生发电子系统、配电机构，还包括检测部件、数据采集子 系统和云平台；
[0007] 所述光伏发电子系统、沼气发生发电子系统和配电机构进一步用以将自身的运行 状态反馈至所述数据采集子系统；
[0008] 所述检测部件用以检测所述光伏发电子系统所处环境的环境量、沼气发生发电子 系统的运转情况以及配电机构、光伏发电子系统和沼气发生发电子系统中的实时电学参 数，并反馈至所述数据采集子系统；
[0009] 所述数据采集子系统用以将接收到的数据转化为可供所述云平台识别的数据，进 而反馈至所述云平台；
[0010] 所述云平台用以：
[0011] 接收并存储所述数据采集子系统反馈而来的数据；
[0012] 对接收到的数据进行统计和可视化处理，进而在云端发布，以供连接至云端的终 端设备调阅；
[0013] 依据预设的规则对接收到的数据进行分析处理，进而根据分析处理的结果反馈控 制光伏发电子系统、沼气发生发电子系统、配电机构至少之一的运作，其中包括以下至少之
[0014] 根据所检测到的所述沼气发生发电子系统中的运转情况结合预设的规则控制所 述沼气发生发电子系统的运作；
[0015] 根据所述光伏发电子系统所处环境结合预设的规则控制所述沼气发生发电子系 统的运作。
[0016] 可选的，用以检测所述光伏发电子系统的环境量的检测部件至少包括用以检测光 伏发电子系统中光伏组件所处温度、风速、风向和辐照度的环境检测仪；
[0017] 可选的，用以检测沼气发生发电子系统的运转情况的检测部件至少包括用以检测 所述沼气发生发电子系统所供应沼气的流量、沼气中甲烷、二氧化碳、氢氧化硫含量的沼气 分析部件。
[0018] 可选的，用以检测沼气发生发电子系统的运转情况的检测部件至少包括用以检测 所述沼气发生发电子系统中厌氧发酵罐中温度的温度检测部件；
[0019] 根据所检测到的所述沼气发生发电子系统中的运转情况控制所述沼气发生发电 子系统运作的过程中，所述云平台进一步用以：
[0020] 根据所述温度检测部件所检测到的厌氧发酵罐的温度，将其与预设的设定值进行 比较，进而根据比较结果确定所述沼气发生发电子系统的中原料进料和/或沼气进料的开 始、和/或停止、和/或进料量、和\或发电机的启停、和\或沼气发电机的启停。
[0021] 可选的，用以检测沼气发生发电子系统的运转情况的检测部件至少包括用以检测 所述沼气发生发电子系统中厌氧发酵罐进料PH值与出料PH值的PH值检测部件；
[0022] 根据所检测到的所述沼气发生发电子系统中的运转情况控制所述沼气发生发电 子系统运作的过程中，所述云平台进一步用以：
[0023]根据所述PH值检测部件所检测到的PH值数据，将其与预设的开启设定值和/或停 止设定值进行比较，进而根据比较结果确定所述沼气发生发电子系统的中原料进料和/或 沼气进料的开始、和/或停止、和/或进料量。
[0024]可选的，用以检测光伏发电子系统和沼气发生发电子系统中的实时电学参数的检 测部件包括用以检测所述光伏发电子系统和沼气发电子系统中逆变器电学参数的逆变器 检测部件，所述逆变器检测部件的检测对象包括以下至少之一:直流侧电压、直流侧电流、 交流侧电压、交流侧电流，以及发电量。
[0025]可选的，所述云平台包括数据库服务器和应用服务器所述数据库服务器用以接收 并存储所述数据采集子系统反馈而来的数据;所述应用服务器用以对接收到的数据进行统 计和可视化处理，进而在云端发布，以供连接至云端的终端设备调阅。
[0026]可选的，所述数据库服务器在云端采用RAID5模式的磁盘阵列进行数据的存储。
[0027] 可选的，所述云平台包括应用服务器，所述应用服务器用以依据预设的规则对接 收到的数据进行分析处理，进而根据分析处理的结果反馈控制光伏发电子系统、沼气发生 发电子系统、配电机构至少之一的运作。
[0028] 可选的，所述云平台还用以当所述数据采集子系统反馈而来的数据达到预设的报 警标准时，在云平台和/或于连接至云端的终端设备反馈相应的警报信息。
[0029]可选的，所述云平台还用以响应连接至云端的终端设备反馈的指令，驱动所述光 伏发电子系统和沼气发生发电子系统做相应运作。
[0030]本发明通过检测部件、数据采集子系统和云平台的引入，完成了光伏发电子系统 和沼气发生发电子系统的状态信息、环境信息、工作参数等等的数据收集，基于该数据收集 可以进一步完成对沼气发生发电子系统的控制，协调不同新能源之间的工作，同时，基于资 料的汇集，可以为其他终端设备提供可视化的数据，例如图表、报表等等，以供对发电过程 有直观充分的了解，还未进一步的终端的控制提供技术基础。
【附图说明】
[0031]图1至图3分别是本发明可选实施例中具有云管理功能的多能源互补系统的示意 图。
【具体实施方式】
[0032]以下将结合图1至图3对本发明提供的具有云管理功能的多能源互补系统进行详 细的描述，其为本发明可选的实施例，可以认为本领域技术人员在不改变本发明精神和内 容的范围内，对其进行修改和润色。
[0033]请参考图1，并结合图2和图3,本发明提供了一种具有云管理功能的多能源互补系 统，至少包括光伏发电子系统、沼气发生发电子系统、配电机构，其中的光伏发电子系统和 沼气发生发电子系统均可采用现有技术中已存在的系统，进一步具体来说，光伏发电子系 统可以包括光伏组件和逆变器，光伏组件由光伏产生电能，电能经逆变器处理后传输至配 电机构，沼气发生发电子系统可以包括沼气发生装置和沼气发电装置，沼气发生装置可以 包括厌氧发酵罐，其生成的沼气被传输至沼气发电装置的发电机进行发电，进而通过沼气 发电装置的逆变器处理后输出至配电机构。
[0034] 本发明中还包括检测部件、数据采集子系统和云平台；
[0035] 所述光伏发电子系统、沼气发生发电子系统和配电机构进一步用以将自身的运行 状态反馈至所述数据采集子系统;这里的运行状态包括是否在工作，与报告沼气发生发电 子系统中发电机的转速等等，可以认为，涵盖了伏发电子系统、沼气发生发电子系统和配电 机构所有可自行反馈，而无需另作采集的数据，此即为与下文检测部件检测对象的区别；
[0036] 所述检测部件用以检测所述光伏发电子系统所处环境的环境量、沼气发生发电子 系统的运转情况以及配电机构、光伏发电子系统和沼气发生发电子系统中的实时电学参 数，并反馈至所述数据采集子系统;这里所称沼气发生发电子系统的运转情况在下文会做 展开，比如厌氧发酵罐的PH值，沼气的气体成分等等；
[0037] 所述数据采集子系统用以将接收到的数据转化为可供所述云平台识别的数据，进 而反馈至所述云平台；
[0038]所述云平台用以：
[0039]接收并存储所述数据采集子系统反馈而来的数据；
[0040]对接收到的数据进行统计和可视化处理，进而在云端发布，以供连接至云端的终 端设备调阅;所述终端设备可以为平板、手机、电脑等任意之一。
[0041] 依据预设的规则对接收到的数据进行分析处理，进而根据分析处理的结果反馈控 制光伏发电子系统、沼气发生发电子系统、配电机构至少之一的运作，其中包括以下至少之
[0042] 根据所检测到的所述沼气发生发电子系统中的运转情况结合预设的规则控制所 述沼气发生发电子系统的运作；
[0043] 根据所述光伏发电子系统所处环境结合预设的规则控制所述沼气发生发电子系 统的运作。
[0044] 这里所称的规则，在下文有做列举，但是，应理解为，并不限于此。
[0045] 有关光伏发电子系统所处环境的环境量的检测：
[0046] 在本发明可选的实施例中，用以检测所述光伏发电子系统的环境量的检测部件至 少包括用以检测光伏发电子系统中光伏组件所处温度、风速、风向和辐照度的环境检测仪；
[0047] 在本发明及其可选的实施例中，实现了同时监测光伏发电和沼气发电，并根据天 气的情况，调节沼发电的启停等情况，实现能源最大化就地利用，避免电能传输损失。
[0048] 有关沼气发生发电子系统运转情况的检测：
[0049] 在本发明可选的实施例中，用以检测沼气发生发电子系统的运转情况的检测部件 至少包括用以检测所述沼气发生发电子系统所供应沼气的流量、沼气中甲烷、二氧化碳、氢 氧化硫含量的沼气分析部件。所述沼气分析部件可以为如图2所示的沼气分析仪，通过其可 以对沼气气体的成分进行有效分析，在进一步可选的实施例中，所述云平台或沼气发生发 电子系统的控制单元还用以依据测得的沼气的流量、沼气中甲烷、二氧化碳、氢氧化硫含量 确定所述沼气发生发电子系统的中原料进料和/或沼气进料的开始、和/或停止、和/或进料 量、和\或发电机的启停、和\或沼气发电机的启停。
[0050] 在本发明可选的实施例中，用以检测沼气发生发电子系统的运转情况的检测部件 至少包括用以检测所述沼气发生发电子系统中厌氧发酵罐中温度的温度检测部件；
[0051] 根据所检测到的所述沼气发生发电子系统中的运转情况控制所述沼气发生发电 子系统运作的过程中，所述云平台进一步用以：
[0052] 根据所述温度检测部件所检测到的厌氧发酵罐的温度，将其与预设的设定值进行 比较，进而根据比较结果确定所述沼气发生发电子系统的中原料进料和/或沼气进料的开 始、和/或停止、和/或进料量、和\或发电机的启停、和\或沼气发电机的启停。
[0053] 与之类似的，用以检测沼气发生发电子系统的运转情况的检测部件至少包括用以 检测所述沼气发生发电子系统中厌氧发酵罐进料PH值与出料PH值的PH值检测部件；
[0054] 根据所检测到的所述沼气发生发电子系统中的运转情况控制所述沼气发生发电 子系统运作的过程中，所述云平台进一步用以：
[0055] 根据所述PH值检测部件所检测到的PH值数据，将其与预设的开启设定值和/或停 止设定值进行比较，进而根据比较结果确定所述沼气发生发电子系统的中原料进料和/或 沼气进料的开始、和/或停止、和/或进料量。
[0056] 可见，在本发明可选的实施例中，实现了同时监测光伏发电和沼气发电，并根据现 实沼气量或者预测沼气量等的情况，调节沼发电的启停等情况，实现能源最大化就地利用， 避免电能传输损失。
[0057]有关配电机构、光伏发电子系统和沼气发生发电子系统中的实时电学参数的检 测：
[0058]用以检测光伏发电子系统和沼气发生发电子系统中的实时电学参数的检测部件 包括用以检测所述光伏发电子系统和沼气发电子系统中逆变器电学参数的逆变器检测部 件，所述逆变器检测部件的检测对象包括以下至少之一:直流侧电压、直流侧电流、交流侧 电压、交流侧电流，以及发电量。
[0059] 当然，所检测以及所反馈的运行状态参数数据并不限于此，以下列表列举了在本 发明可选实施例中所检测以及所反馈的运行状态参数，以及基于此的运算参数：
[0060]
[0061]
[0062]在本发明可选的实施例中，所述云平台包括数据库服务器和应用服务器所述数据 库服务器用以接收并存储所述数据采集子系统反馈而来的数据;所述应用服务器用以对接 收到的数据进行统计和可视化处理，进而在云端发布，以供连接至云端的终端设备调阅；
[0063]所述云平台包括应用服务器，所述应用服务器用以依据预设的规则对接收到的数 据进行分析处理，进而根据分析处理的结果反馈控制光伏发电子系统、沼气发生发电子系 统、配电机构至少之一的运作。
[0064]有关其中的数据库服务器，所述数据库服务器在云端采用RAID5模式的磁盘阵列 进行数据的存储。具体来说，每台服务器采用RAID5技术，将数据以块为单位分布到各个硬 盘上。RAID5把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘上，并且奇偶校 验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上，其中任意N-1块磁盘上都存储完整的数 据，也就是说有相当于一块磁盘容量的空间用于存储奇偶校验信息。因此当RAID5的一个磁 盘发生损坏后，不会影响数据的完整性，从而保证了数据安全。当损坏的磁盘被替换后， RAID还会自动利用剩下奇偶校验信息去重建此磁盘上的数据，来保持RAID5的高可靠性。
[0065] RAID 5是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。RAID5的奇偶 校验码存在于所有磁盘上，其中的P〇代表第0带区的奇偶校验值，其它的意思也相同。RAID5 的读出效率很高，写入效率一般，块式的集体访问效率不错。因为奇偶校验码在不同的磁盘 上，所以提高了可靠性。RAID 3与RAID 5相比，重要的区别在于RAID 3每进行一次数据传 输，需涉及到所有的阵列盘。而对于RAID 5来说，大部分数据传输只对一块磁盘操作，可进 行并行操作。在RAID 5中有"写损失"，即每一次写操作，将产生四个实际的读/写操作，其中 两次读旧的数据及奇偶信息，两次写新的数据及奇偶信息。
[0066] 在本发明一可选的实施例中，所述云平台还用以当所述数据采集子系统反馈而来 的数据达到预设的报警标准时，在云平台和/或于连接至云端的终端设备反馈相应的警报 信息。
[0067] 换言之，通过与系统中设定的临界值进行对比，对一些可能出现的故障或者出现 的故障进行报警，通过本地化警告设施进行报警、电脑本地化报警和远程手机APP报警。
[0068] 进一步具体来说，实现系统自动检测设备故障并针对故障进行预报警的功能。相 关设备检测到故障时（如逆变器孤岛、电网欠压、变压器超温、汇流箱电流异常等），通过通 信接口传输给平台软件，平台软件将报警信息进行整理，分为实时报警列表和历史报警列 表存入数据库并显示。实时报警列表展现出系统检测到的正在发生的报警或已发生未确认 的报警;历史报警列表保存着已发生且经过人为确认的报警，方便用户日后查看、分析。对 系统本身健康状况的实时监测，其功能是基于NMS系统，利用设备通讯状态反馈点、SNMP协 议等对系统运行状态进行监视。实时反映系统的网络连接情况及系统内各设备的运行情 况，出现问题立即报警，保证系统安全、稳定运行。
[0069]在本发明可选的实施例中，所述云平台还用以响应连接至云端的终端设备反馈的 指令，驱动所述光伏发电子系统和沼气发生发电子系统做相应运作。
[0070] 有关数据分析，系统中，对每台逆变器的发电量进行对比，并形成报告，对数据异 常的逆变器进行信息提示，通过此信息提示可以对现有系统进行优化或者发现潜在问题； 在多能互补系统云管理平台中的沼气工程监控系统中，形成温度与沼气产量的曲线和PH值 与沼气产量的曲线，根据曲线情况进行相应的信息提示。
[0071] 除此以外，有关本发明提供系统的构架：
[0072] 系统布局:该平台由设备层、数据采集层、数据传输层、数据存储层、应用层和用户 层构成。
[0073]应用系统功能：中央监控中心位于数据传输层之上，集中实现上层功能。电站级监 控系统首先通过数据采集层中的传感器、采集器获取设备层相关数据。然后经由数据传输 层，将所采集的数据通过RS485、以太网、WiFi等方式发送至数据存储层。同时，互联系统的 数据也通过传输层发送至数据存储层。数据存储层将数据进行一定的处理，并按周期进行 存储，表现形式为实时数据和历史数据，格式为文本、图像、视频等。应用层利用数据存储层 的数据为用户层提供运行监控、运营管理、分析与优化等各项功能。用户层将应用层所提供 的功能进行组合、归类，最终以友好的人机界面实现与用户的交互。中央监控中心建立在数 据传输层之上，通过接口系统将所需数据采集到中央存储区，经由应用层、用户层处理后提 供给用户使用。
[0074]综上所述，本发明通过检测部件、数据采集子系统和云平台的引入，完成了光伏发 电子系统和沼气发生发电子系统的状态信息、环境信息、工作参数等等的数据收集，基于该 数据收集可以进一步完成对沼气发生发电子系统的控制，协调不同新能源之间的工作，同 时，基于资料的汇集，可以为其他终端设备提供可视化的数据，例如图表、报表等等，以供对 发电过程有直观充分的了解，还未进一步的终端的控制提供技术基础。
【主权项】
1. 一种具有云管理功能的多能源互补系统，至少包括光伏发电子系统、沼气发生发电 子系统、配电机构，其特征在于:还包括检测部件、数据采集子系统和云平台； 所述光伏发电子系统、沼气发生发电子系统和配电机构进一步用以将自身的运行状态 反馈至所述数据采集子系统； 所述检测部件用以检测所述光伏发电子系统所处环境的环境量、沼气发生发电子系统 的运转情况以及配电机构、光伏发电子系统和沼气发生发电子系统中的实时电学参数，并 反馈至所述数据采集子系统； 所述数据采集子系统用以将接收到的数据转化为可供所述云平台识别的数据，进而反 馈至所述云平台； 所述云平台用以： 接收并存储所述数据采集子系统反馈而来的数据； 对接收到的数据进行统计和可视化处理，进而在云端发布，以供连接至云端的终端设 备调阅； 依据预设的规则对接收到的数据进行分析处理，进而根据分析处理的结果反馈控制光 伏发电子系统、沼气发生发电子系统、配电机构至少之一的运作，其中包括以下至少之一： 根据所检测到的所述沼气发生发电子系统中的运转情况结合预设的规则控制所述沼 气发生发电子系统的运作； 根据所述光伏发电子系统所处环境结合预设的规则控制所述沼气发生发电子系统的 运作。2. 如权利要求1所述的具有云管理功能的多能源互补系统，其特征在于：用以检测所述 光伏发电子系统的环境量的检测部件至少包括用以检测光伏发电子系统中光伏组件所处 温度、风速、风向和辐照度的环境检测仪。3. 如权利要求1所述的具有云管理功能的多能源互补系统，其特征在于：用以检测沼气 发生发电子系统的运转情况的检测部件至少包括用以检测所述沼气发生发电子系统所供 应沼气的流量、沼气中甲烷、二氧化碳、氢氧化硫含量的沼气分析部件。4. 如权利要求1所述的具有云管理功能的多能源互补系统，其特征在于：用以检测沼气 发生发电子系统的运转情况的检测部件至少包括用以检测所述沼气发生发电子系统中厌 氧发酵罐中温度的温度检测部件； 根据所检测到的所述沼气发生发电子系统中的运转情况控制所述沼气发生发电子系 统运作的过程中，所述云平台进一步用以： 根据所述温度检测部件所检测到的厌氧发酵罐的温度，将其与预设的设定值进行比 较，进而根据比较结果确定所述沼气发生发电子系统的中原料进料和/或沼气进料的开始、 和/或停止、和/或进料量、和\或发电机的启停、和\或沼气发电机的启停。5. 如权利要求1所述的具有云管理功能的多能源互补系统，其特征在于：用以检测沼气 发生发电子系统的运转情况的检测部件至少包括用以检测所述沼气发生发电子系统中厌 氧发酵罐进料PH值与出料PH值的PH值检测部件； 根据所检测到的所述沼气发生发电子系统中的运转情况控制所述沼气发生发电子系 统运作的过程中，所述云平台进一步用以： 根据所述PH值检测部件所检测到的PH值数据，将其与预设的开启设定值和/或停止设 定值进行比较，进而根据比较结果确定所述沼气发生发电子系统的中原料进料和/或沼气 进料的开始、和/或停止、和/或进料量。6. 如权利要求1所述的具有云管理功能的多能源互补系统，其特征在于：用以检测光伏 发电子系统和沼气发生发电子系统中的实时电学参数的检测部件包括用以检测所述光伏 发电子系统和沼气发电子系统中逆变器电学参数的逆变器检测部件，所述逆变器检测部件 的检测对象包括以下至少之一:直流侧电压、直流侧电流、交流侧电压、交流侧电流，以及发 电量。7. 如权利要求1所述的具有云管理功能的多能源互补系统，其特征在于:所述云平台包 括数据库服务器和应用服务器所述数据库服务器用以接收并存储所述数据采集子系统反 馈而来的数据； 所述应用服务器用以： 对接收到的数据进行统计和可视化处理，进而在云端发布，以供连接至云端的终端设 备调阅； 依据预设的规则对接收到的数据进行分析处理，进而根据分析处理的结果反馈控制光 伏发电子系统、沼气发生发电子系统、配电机构至少之一的运作。8. 如权利要求7所述的具有云管理功能的多能源互补系统，其特征在于:所述数据库服 务器在云端采用RAID5模式的磁盘阵列进行数据的存储。9. 如权利要求1所述的具有云管理功能的多能源互补系统，其特征在于:所述云平台还 用以当所述数据采集子系统反馈而来的数据达到预设的报警标准时，在云平台和/或于连 接至云端的终端设备反馈相应的警报信息。10. 如权利要求1所述的具有云管理功能的多能源互补系统，其特征在于:所述云平台 还用以响应连接至云端的终端设备反馈的指令，驱动所述光伏发电子系统和沼气发生发电 子系统做相应运作。
【文档编号】H02J13/00GK105896594SQ201610202723
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月1日
【发明人】郑祖华, 张志峰
【申请人】上海金达坂宏齐新能源有限公司