CN109787351B - 错峰储电照明供电*** - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种错峰储电照明供电***，包括交直流变换器、直流储能电池、太阳能储能电池和控制模块：控制模块分别与交直流变换器、直流储能电池和太阳能储能电池相连，优先使用太阳能储能电池，并按照实际用电量优化配置直流储能电池的充电量，保证有充足电能的情况下错峰储存电网电能。本发明解决了相关技术中错峰供电不合理的问题，具有节省电费、减少供电设备损耗的有益效果。
Description
技术领域
本发明实施例涉及储电供电技术领域，尤其涉及一种错峰储电照明供电***。
背景技术
在市场经济下，电能是不能储存的特殊商品，用电高峰时电力供不应求，用电低谷时电力大大过剩，这对电力生产和电网调度都带来了难题。电网负荷不断变化，有时出现用电高峰，有时出现用电低谷。在发、供电设备容量一定的情况下，当电网负载处于高峰时，由于电力负荷大于发电机出力，导致电网频率降低，甚至危及***的安全运行；当电网负荷处于低谷时，由于发电机出力明显减少，使得发供电设备容量不能充分利用，***运行很不经济。为解决电力供求矛盾，特别是用电高峰时的矛盾，以前在不扩大设备容量的情况下，主要通过行政手段拉电解决。现又增加了一种经济调控手段，认为提高负荷高峰时电能的售价，降低负荷低谷时的电能售价，即实行分时价。从经济上鼓励低谷时间多用电，鼓励非连续生部门避开高峰负荷用电，削峰填谷。电网分时计费在此背景下应运而生，按时段分峰时、谷时和平时，不同时段价格不同。
目前，现有技术中基于LED灯进行照明供电时，一般采用低压直流电进行供电，每个LED灯都对应设置有一个交直流变换器。
现有技术中LED照明技术中，无论供电峰时、谷时和平时一律利用交流电进行变直流后进行供电，并不经济合理。
发明内容
本发明实施例提供错峰储电照明供电***，用以解决相关技术中供电不经济合理的问题，以起到节省电费、减少设备损耗的有益效果。
根据本发明实施例的第一个方面，提供一种错峰储电照明供电***，包括交直流变换器、直流储能电池、太阳能储能电池和控制模块：
交直流变换器的输入端与外部交流电源相连，交直流变换器的输出端分别与直流储能电池和直流负载端相连；
直流储能电池的输出端与直流负载端相连；
太阳能储能电池的输入端与外部太阳能收集板相连，太阳能储能电池的输出端与直流负载端相连；
控制模块分别与交直流变换器、直流储能电池和太阳能储能电池相连；控制模块用于根据供电时段的不同，控制控制交直流变换器、直流储能电池和太阳能储能电池中的至少一个为直流负载端供电；控制模块还用于根据供电时段的不同，控制交直流变换器为直流储能电池进行充电；其中，供电时段分为供电峰时、供电平时或供电谷时。
进一步，控制模块还用于：
当供电时段为供电峰时，控制交直流变换器、直流储能电池和太阳能储能电池按照如下优先级为直流负载端供电：太阳能储能电池优先级最高，直流储能电池优先级仅次于太阳能储能电池，交直流变换器优先级最低。
进一步，控制模块还用于：当供电时段为供电峰时，控制交直流变换器不为直流储能电池充电。
进一步，控制模块还用于：
当供电时段为供电平时，控制交直流变换器、直流储能电池和太阳能储能电池按照如下优先级为直流负载端供电：太阳能储能电池优先级最高，直流储能电池优先级仅次于太阳能储能电池，交直流变换器优先级最低。
进一步，控制模块还用于：
当供电时段为供电谷时，控制交直流变换器、直流储能电池和太阳能储能电池按照如下优先级为直流负载端供电：太阳能储能电池优先级最高，交直流变换器优先级仅次于太阳能储能电池，直流储能电池优先级最低。
进一步，控制模块还用于：
当供电时段为供电谷时，当直流储能电池需要充电时，控制交直流变换器为直流储能电池进行充电。
进一步，控制模块还用于：基于历史各天直流负载端的用电量和历史各天太阳能储能电池充电量，基于kalman滤波估计目标自然日直流负载端的用电量和目标自然日太阳能储能电池充电量；
基于目标自然日直流负载端的用电量和目标自然日太阳能储能电池充电量，计算目标自然日直流储能电池的最优充电量。
进一步，控制模块还用于：
基于历史各天直流负载端的用电量，基于kalman滤波估计目标自然日的直流负载端的用电总量y1；基于历史各天太阳能储能电池充电量，基于kalman滤波估计目标自然日太阳能储能电池充电量y3；
基于目标自然日直流负载端的用电量y1和目标自然日太阳能储能电池充电量y3，计算目标自然日直流储能电池的最优充电量y4；其中y4＝k1(y1-y3)，k1为保险系数。
进一步，控制模块还用于：
若收到停电通告，基于历史各天直流负载端的用电量，基于kalman滤波估计停电期间直流负载端的用电总量y5；基于历史各天太阳能储能电池充电量，基于kalman滤波估计停电期间太阳能储能电池充电量y6；
基于停电期间直流负载端的用电总量y5、停电期间太阳能储能电池充电量y6，计算停电期间直流储能电池的最优充电量y7；其中y7＝k2(y5-y6)，k2为保险系数；
基于y7计算直流储能电池的充电时间，将对直流储能电池的充电过程设置在停电期间之前的供电谷时之内。
进一步，控制模块还用于：
如果供电谷时需要对直流储能电池进行充电，不控制太阳能储能电池为直流负载端供电；如果供电谷时不需要对直流储能电池进行充电，控制太阳能储能电池为直流负载供电。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明错峰储电照明供电***的一实施例结构示意图；
图2为本发明错峰储电照明供电***的另一实施例结构示意图；
图3为本发明电子设备的实施例实体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
电力***的负荷总是变动的，例如在早晨与黄昏都可能出现峰值负荷，而晚10点至早6点的时间内，则可能是负荷的低谷区。为了碾平电力***的高峰，填平低谷，促进用户的计划用电和节约用电，充分发挥价格的经济杠杆作用，可实行峰谷电价制。因为在负荷低谷区，发电和供电设备均不能满负荷运行，为此，可给低谷时用电的用户以价格上的优惠，以鼓励用户在低谷时用电。而对高峰负荷期用电的用户，不论基本电价，还是电度电价均高于正常用电的电价。实行峰谷电价必须具备分时计量手段，否则将无从考核。
峰谷电价制度能充分发挥价格的经济杠杆作用，调动用户削峰填谷、均衡用电的积极性，峰谷电价的应用，缓和了电力供需矛盾，提高了电网负荷率和设备利用率，达到控制高峰负荷、充分利用电网低谷电量，充分挖掘发、供电设备的潜力，全面提高全社会的经济效益的目的；同时也达到了成本合理分摊的目的。
但是，现有供电技术中，并不存在一种错峰供电***。
为解决上述至少一个技术问题，本发明提供一种错峰储电照明供电***解决了相关技术中错峰供电不合理的问题，具有节省电费、减少供电设备损耗的有益效果。
如图1，示出本发明具体实施例一种错峰储电照明供电***整体框架示意图。整体上，包括：
交直流变换器、直流储能电池、太阳能储能电池和控制模块：
交直流变换器的输入端与外部交流电源相连，交直流变换器的输出端分别与直流储能电池和直流负载端相连；
直流储能电池的输出端与直流负载端相连；
太阳能储能电池的输入端与外部太阳能收集板相连，太阳能储能电池的输出端与直流负载端相连；
控制模块分别与交直流变换器、直流储能电池和太阳能储能电池相连；控制模块用于根据供电时段的不同，控制控制交直流变换器、直流储能电池和太阳能储能电池中的至少一个为直流负载端供电；控制模块还用于根据供电时段的不同，控制交直流变换器为直流储能电池进行充电；其中，供电时段分为供电峰时、供电平时或供电谷时。
在本发明上述任一具体实施例的基础上，提供一种错峰储电照明供电***，控制模块还用于：
当供电时段为供电峰时，控制交直流变换器、直流储能电池和太阳能储能电池按照如下优先级为直流负载端供电：太阳能储能电池优先级最高，直流储能电池优先级仅次于太阳能储能电池，交直流变换器优先级最低。
在本发明上述任一具体实施例的基础上，提供一种错峰储电照明供电***，控制模块还用于：当供电时段为供电峰时，控制交直流变换器不为直流储能电池充电。
在本发明上述任一具体实施例的基础上，提供一种错峰储电照明供电***，控制模块还用于：
当供电时段为供电平时，控制交直流变换器、直流储能电池和太阳能储能电池按照如下优先级为直流负载端供电：太阳能储能电池优先级最高，直流储能电池优先级仅次于太阳能储能电池，交直流变换器优先级最低。
在本发明上述任一具体实施例的基础上，提供一种错峰储电照明供电***，控制模块还用于：
当供电时段为供电谷时，控制交直流变换器、直流储能电池和太阳能储能电池按照如下优先级为直流负载端供电：太阳能储能电池优先级最高，交直流变换器优先级仅次于太阳能储能电池，直流储能电池优先级最低。
在本发明上述任一具体实施例的基础上，提供一种错峰储电照明供电***，控制模块还用于：
当供电时段为供电谷时，当直流储能电池需要充电时，控制交直流变换器为直流储能电池进行充电。
在本发明上述任一具体实施例的基础上，提供一种错峰储电照明供电***，控制模块还用于：基于历史各天直流负载端的用电量和历史各天太阳能储能电池充电量，基于kalman滤波估计目标自然日直流负载端的用电量和目标自然日太阳能储能电池充电量；
基于目标自然日直流负载端的用电量和目标自然日太阳能储能电池充电量，计算目标自然日直流储能电池的最优充电量。
在本发明上述任一具体实施例的基础上，提供一种错峰储电照明供电***，控制模块还用于：
基于历史各天直流负载端的用电量，基于kalman滤波估计目标自然日的直流负载端的用电总量y1；基于历史各天太阳能储能电池充电量，基于kalman滤波估计目标自然日太阳能储能电池充电量y3；
基于目标自然日直流负载端的用电量y1和目标自然日太阳能储能电池充电量y3，计算目标自然日直流储能电池的最优充电量y4；其中y4＝k1(y1-y3)，k1为保险系数。
在本发明上述任一具体实施例的基础上，提供一种错峰储电照明供电***，控制模块还用于：
若收到停电通告，基于历史各天直流负载端的用电量，基于kalman滤波估计停电期间直流负载端的用电总量y5；基于历史各天太阳能储能电池充电量，基于kalman滤波估计停电期间太阳能储能电池充电量y6；
基于停电期间直流负载端的用电总量y5、停电期间太阳能储能电池充电量y6，计算停电期间直流储能电池的最优充电量y7；其中y7＝k2(y5-y6)，k2为保险系数；
基于y7计算直流储能电池的充电时间，将对直流储能电池的充电过程设置在停电期间之前的供电谷时之内。
在本发明上述任一具体实施例的基础上，提供一种错峰储电照明供电***，控制模块还用于：
如果供电谷时需要对直流储能电池进行充电，不控制太阳能储能电池为直流负载端供电；如果供电谷时不需要对直流储能电池进行充电，控制太阳能储能电池为直流负载供电。
如图2所示，在本发明上述任一具体实施例的基础上，提供一种错峰储电照明供电***具体结构示意图。其中A1为交流电源，A2为交流开关，A3为交直流变换器，A4为交直流变换器用电开关，A5为直流负载端，A6为交直流变换器充电开关，A7为直流储能电池用电开关，A8为直流储能电池，A9为控制模块MCU，A10为太阳能储能电池用电开关，A11为太阳能储能电池，A12为太阳能收集板，A13为太阳能储能电池供电量传感器，A14为太阳能储能电池存电量传感器，A15为直流储能电池供电量传感器，A16为交直流变换器供电量传感器，A17为直流储能电池存电量传感器，A18为交流电压传感器。
所述错峰储电照明供电***工作过程如下：
供电峰时：a、控制模块A9合拢太阳能储能电池用电开关A10，断开交流开关A2、交直流变换器用电开关A4、交直流变换器充电开关A6、直流储能电池用电开关A7，由太阳能储能电池A11给直流负载端A5供电；b、如果太阳能储能电池A11耗电完毕，合拢直流储能电池用电开关A7，断开交流开关A2、交直流变换器用电开关A4、交直流变换器充电开关A6、太阳能储能电池用电开关A10，由直流储能电池A8给直流负载端A5供电；c、如果直流储能电池A8耗电完毕，太阳能储能电池A11还有电，控制模块A9合拢太阳能储能电池用电开关A10，断开交流开关A2、交直流变换器用电开关A4、交直流变换器充电开关A6、直流储能电池用电开关A7，由太阳能储能电池A11给直流负载端A5供电；d、如果太阳能储能电池A11和直流储能电池A8都耗电完毕，控制模块A9合拢交直流变换器用电开关A4，断开交流开关A2、交直流变换器充电开关A6、直流储能电池用电开关A7、太阳能储能电池用电开关A10，由交直流变换器给直流负载端A5供电。
供电平时：与供电峰时相同，按太阳能储能电池>直流储能电池>交直流变换器的优先次序由相应电源供电，只有优先级高的电源无电时才由下一级电源供电；
供电谷时：如果太阳能储能电池11还有电，控制模块A9合拢太阳能储能电池用电开关A10，断开交直流变换器用电开关A4、直流储能电池用电开关A7，由太阳能储能电池A11向直流负载端A5供电，同时控制模块A9合拢交流开关A2、交直流变换器充电开关A6，由交流电源向直流储能电池A8充电；如果太阳能储能电池A11无电，控制模块A9合拢交流开关A2、交直流变换器用电开关A4、交直流变换器充电开关A6，由交流电源向直流负载端A5供电，同时为直流储能电池A8充电。
控制模块A3上设有屏幕和按键，可以调整峰时、谷时和平时的分时设置，也可以设置突发性的停电信息。
控制模块A3上由储能电池供电。
可以对本发明实施例进行***优化控制：
(1).每天的用电量随星期、天气和季节而变化。根据前面每天的用电情况，采用kalman滤波，可以估计明天的用电总量为y1，供电峰时和供电平时用电量为y2。
(2).每天的太阳能发电随季节和天气而变化。根据前面每天的阳能发电情况，采用kalman滤波估计明天的太阳能发电量为y3。
(3).每天的直流储能电池充电量y4应该在使用太阳能发电量后，满足明天的供电峰时和供电平时的用电量，也就是：
Y4＝k(y2-y3)
式中k1为保险系数，一般取1.1。如果发生供电不足的情况，第二天充电时提高k值；发生供电多余的情况，第二天充电时降低k值。
(4).如果供电谷时要对直流储能电池充电，就不使用太阳能储能电池的电能为直流负载端供电；如果供电谷时要不对直流储能电池充电，使用太阳能储能电池的电能为直流负载端供电；
(5).如果有停电通告，同样根据kalman滤波，估计停电期间的用电总量y5和停电期间的太阳能发电量为y6，直流储能电池充电量y7应该满足停电期间的用电量，也就是
Y7＝k2(y5-y6)
根据充电量y7计算充电时间，将充电过程放在停电前的供电谷时内。
(6).如果发生第二天实际用电量与估计用电量差异很大的情况，视第三天的用电情况，决定以后发性类似情况的处理方式。如果第三天的用电情况与第二天的相近，以后遇到类似实际用电量与估计用电量差异很大的情况，则在供电谷时按实际用电量充电；如果第三天的用电情况与第二天的不同，与估计用电量相近，以后遇到类似实际用电量与估计用电量差异很大的情况，则在供电谷时按估计用电量充电。
图3为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图，如图3所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)310、通信接口(Communications Interface)320、存储器(memory)330和通信总线340，其中，处理器310，通信接口320，存储器330通过通信总线340完成相互间的通信。处理器310可以调用存储在存储器330上并可在处理器310上运行的计算机程序，以执行上述各实施例提供的控制操作，例如包括：根据供电时段的不同，控制控制交直流变换器、直流储能电池和太阳能储能电池中的至少一个为直流负载端供电；控制模块还用于根据供电时段的不同，控制交直流变换器和/或太阳能储能电池为直流储能电池进行充电；其中，供电时段为供电峰时、供电平时或供电谷时。
此外，上述的存储器330中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的控制操作，例如包括：根据供电时段的不同，控制控制交直流变换器、直流储能电池和太阳能储能电池中的至少一个为直流负载端供电；控制模块还用于根据供电时段的不同，控制交直流变换器和/或太阳能储能电池为直流储能电池进行充电；其中，供电时段为供电峰时、供电平时或供电谷时。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (1)
1.一种错峰储电照明供电***，其特征在于：包括交直流变换器、直流储能电池、太阳能储能电池和控制模块；交直流变换器的输入端与外部交流电源相连，交直流变换器的输出端分别与直流储能电池和直流负载端相连；直流储能电池的输出端与直流负载端相连；太阳能储能电池的输入端与外部太阳能收集板相连，太阳能储能电池的输出端与直流负载端相连；控制模块分别与交直流变换器、直流储能电池和太阳能储能电池相连；控制模块用于根据供电时段的不同，控制交直流变换器、直流储能电池和太阳能储能电池中的至少一个为直流负载端供电；控制模块还用于根据供电时段的不同，控制交直流变换器为直流储能电池进行充电；其中，供电时段分为供电峰时、供电平时或供电谷时；
供电峰时：a、控制模块A9合拢太阳能储能电池用电开关A10，断开交流开关A2、交直流变换器用电开关A4、交直流变换器充电开关A6、直流储能电池用电开关A7，由太阳能储能电池A11给直流负载端A5供电；b、如果太阳能储能电池A11耗电完毕，合拢直流储能电池用电开关A7，断开交流开关A2、交直流变换器用电开关A4、交直流变换器充电开关A6、太阳能储能电池用电开关A10，由直流储能电池A8给直流负载端A5供电；c、如果直流储能电池A8耗电完毕，太阳能储能电池A11还有电，控制模块A9合拢太阳能储能电池用电开关A10，断开交流开关A2、交直流变换器用电开关A4、交直流变换器充电开关A6、直流储能电池用电开关A7，由太阳能储能电池A11给直流负载端A5供电；d、如果太阳能储能电池A11和直流储能电池A8都耗电完毕，控制模块A9合拢交直流变换器用电开关A4，断开交流开关A2、交直流变换器充电开关A6、直流储能电池用电开关A7、太阳能储能电池用电开关A10，由交直流变换器给直流负载端A5供电；
供电平时：与供电峰时相同，按太阳能储能电池>直流储能电池>交直流变换器的优先次序由相应电源供电，只有优先级高的电源无电时才由下一级电源供电；
供电谷时：如果太阳能储能电池11还有电，控制模块A9合拢太阳能储能电池用电开关A10，断开交直流变换器用电开关A4、直流储能电池用电开关A7，由太阳能储能电池A11向直流负载端A5供电，同时控制模块A9合拢交流开关A2、交直流变换器充电开关A6，由交流电源向直流储能电池A8充电；如果太阳能储能电池A11无电，控制模块A9合拢交流开关A2、交直流变换器用电开关A4、交直流变换器充电开关A6，由交流电源向直流负载端A5供电，同时为直流储能电池A8充电；
每天的用电量随星期、天气和季节而变化，根据前面每天的用电情况，采用kalman滤波，估计明天的用电总量为y1，供电峰时和供电平时用电量为y2；
每天的太阳能发电随季节和天气而变化，根据前面每天的太阳能发电情况，采用kalman滤波估计明天的太阳能发电量为y3；
每天的直流储能电池充电量y4应该在使用太阳能发电量后，满足明天的供电峰时和供电平时的用电量，也就是：y4＝k1(y2-y3)，式中k1为保险系数，一般时取1.1，如果发生供电不足的情况，第二天充电时提高k1值；发生供电多余的情况，第二天充电时降低k1值；
如果供电谷时要对直流储能电池充电，就不使用太阳能储能电池的电能为直流负载端供电；如果供电谷时要不对直流储能电池充电，使用太阳能储能电池的电能为直流负载端供电；
如果有停电通告，同样根据kalman滤波，估计停电期间的用电总量y5和停电期间的太阳能发电量为y6，直流储能电池充电量y7应该满足停电期间的用电量，也就是：y7＝k2(y5-y6)，根据充电量y7计算充电时间，将充电过程放在停电前的供电谷时内；
如果发生第二天实际用电量与估计用电量差异很大的情况，视第三天的用电情况，决定以后发性类似情况的处理方式；如果第三天的用电情况与第二天的相近，以后遇到类似实际用电量与估计用电量差异很大的情况，则在供电谷时按实际用电量充电；如果第三天的用电情况与第二天的不同，与估计用电量相近，以后遇到类似实际用电量与估计用电量差异很大的情况，则在供电谷时按估计用电量充电。
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