本發(fā)明涉及充電站能量管理，且更具體地涉及一種基于能量調(diào)控算法的光儲(chǔ)充一體化充電站管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著電動(dòng)汽車(chē)的普及和可再生能源的發(fā)展，光儲(chǔ)充一體化充電站作為連接電動(dòng)汽車(chē)和可再生能源的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其能量管理系統(tǒng)的優(yōu)化和智能化成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的充電站管理系統(tǒng)存在以下不足：

2、能源利用效率低，無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)光伏發(fā)電量和電動(dòng)汽車(chē)充電需求，導(dǎo)致能源配置不合理，能源利用效率低下；

3、傳統(tǒng)的控制策略往往基于固定的規(guī)則或簡(jiǎn)單的閾值判斷，無(wú)法根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和未來(lái)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，進(jìn)一步限制了能源利用效率的提升；

4、應(yīng)對(duì)不確定性能力差，光伏發(fā)電和電動(dòng)汽車(chē)充電需求的不確定性給充電站系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了挑戰(zhàn)。

5、因此，本發(fā)明提出了一種基于能量調(diào)控算法的光儲(chǔ)充一體化充電站管理系統(tǒng)有效提高能源利用率和穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述技術(shù)的不足，能源利用率低和穩(wěn)定性能差，本發(fā)明公開(kāi)一種基于能量調(diào)控算法的光儲(chǔ)充一體化充電站管理系統(tǒng)，能夠有效提高能源利用率和穩(wěn)定性。

2、一種基于能量調(diào)控算法的光儲(chǔ)充一體化充電站管理系統(tǒng)，包括：

3、光伏發(fā)電裝置，通過(guò)光伏電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能；

4、儲(chǔ)能裝置，儲(chǔ)存所述光伏發(fā)電裝置產(chǎn)生的電能或電網(wǎng)的電能，并通過(guò)電池管理系統(tǒng)bms管理所述儲(chǔ)能裝置的充放電過(guò)程；

5、充電裝置，為電動(dòng)汽車(chē)提供充電服務(wù)；所述充電裝置包括直流充電終端和交流充電終端；

6、能量管理模型，通過(guò)能量調(diào)控算法實(shí)現(xiàn)對(duì)所述光伏發(fā)電裝置、所述儲(chǔ)能裝置和所述充電裝置的協(xié)同控制；所述能量管理模型包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、能量控制模塊和能量調(diào)度執(zhí)行模塊；所述能量調(diào)控算法包括改進(jìn)型支持向量機(jī)和模型預(yù)測(cè)控制；

7、所述數(shù)據(jù)采集模塊，通過(guò)傳感器網(wǎng)絡(luò)模型實(shí)時(shí)采集裝置的運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，所述運(yùn)行數(shù)據(jù)信息至少包括電流、電壓、功率和裝置的運(yùn)行狀態(tài)；

8、所述數(shù)據(jù)分析模塊，通過(guò)改進(jìn)型支持向量機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，預(yù)測(cè)能量需求，優(yōu)化能量分配；所述改進(jìn)型支持向量機(jī)包括數(shù)據(jù)預(yù)處理單元、特征選擇提取單元、模型構(gòu)建單元、分類(lèi)單元、訓(xùn)練優(yōu)化單元和預(yù)測(cè)評(píng)估單元；所述數(shù)據(jù)預(yù)處理單元的信號(hào)輸出端與所述特征選擇提取單元的信號(hào)輸入端相連接，所述特征選擇提取單元的信號(hào)輸出端與所述模型構(gòu)建單元的信號(hào)輸入端相連接，所述模型構(gòu)建單元的信號(hào)輸出端與所述分類(lèi)單元的信號(hào)輸入端相連接，所述分類(lèi)單元的信號(hào)輸出端與所述訓(xùn)練優(yōu)化單元的信號(hào)輸入端相連接，所述訓(xùn)練優(yōu)化單元的信號(hào)輸出端與所述預(yù)測(cè)評(píng)估單元的信號(hào)輸入端相連接；

9、所述能量控制模塊，根據(jù)所述數(shù)據(jù)分析模塊的分析結(jié)果，通過(guò)模型預(yù)測(cè)控制實(shí)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行二次預(yù)測(cè)，并根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果制定最優(yōu)充放電策略；

10、所述能量調(diào)度執(zhí)行模塊，根據(jù)所述能量控制模塊制定的策略，執(zhí)行能量調(diào)度任務(wù)；

11、所述光伏發(fā)電裝置與所述能量管理模型雙向連接，所述儲(chǔ)能裝置與所述能量管理模型雙向連接，所述充電裝置與所述能量管理模型雙向連接，所述數(shù)據(jù)采集模塊的信號(hào)輸出端與所述數(shù)據(jù)分析的信號(hào)輸入端相連接，所述數(shù)據(jù)分析模塊的信號(hào)輸出端與所述能量控制模塊的信號(hào)輸入端相連接，所述能量控制模塊的信號(hào)輸出端與所述能量調(diào)度執(zhí)行模塊的信號(hào)輸入端相連接。

12、作為本發(fā)明進(jìn)一步實(shí)施例，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括第一數(shù)據(jù)采集單元、第二數(shù)據(jù)采集單元和第三數(shù)據(jù)采集單元；所述第一數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)第一傳感器網(wǎng)絡(luò)采集所述光伏發(fā)電裝置的數(shù)據(jù)信息，所述數(shù)據(jù)信息至少包括光伏發(fā)電功率、發(fā)電量、光伏板溫度和光照強(qiáng)度；所述第一傳感器網(wǎng)絡(luò)至少包括電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器和光敏電阻；所述第二數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)第二傳感器網(wǎng)絡(luò)采集所述儲(chǔ)能裝置的數(shù)據(jù)信息，所述數(shù)據(jù)信息至少包括荷電狀態(tài)、充放電電流、充放電電壓和溫度；所述第三數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)第三傳感器網(wǎng)絡(luò)采集所述充電裝置的數(shù)據(jù)信息，所述數(shù)據(jù)信息至少包括充電功率、充電時(shí)間、充電電流和充電設(shè)備的工作狀態(tài)；所述第一傳感器網(wǎng)絡(luò)、所述第二傳感器網(wǎng)絡(luò)和所述第三傳感器網(wǎng)絡(luò)采用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并通過(guò)星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)成所述傳感器網(wǎng)絡(luò)模型。作為本發(fā)明進(jìn)一步實(shí)施例，所述模型構(gòu)建單元的輸入樣本為：

13、

14、所述分類(lèi)單元中分類(lèi)超平面的最優(yōu)問(wèn)題表示為：

15、在公式（4）中，f為最優(yōu)決策。作為本發(fā)明進(jìn)一步實(shí)施例，所述改進(jìn)型支持向量機(jī)分類(lèi)過(guò)程為svm1作為二叉樹(shù)的根節(jié)點(diǎn)，將數(shù)據(jù)第1類(lèi)的測(cè)試樣本決策出來(lái)，將不屬于第1類(lèi)的樣本通過(guò)svm2進(jìn)行分類(lèi)直到svm將第q類(lèi)樣本決策出來(lái)。在公式（3）中，為拉格朗日乘子，為最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)；

16、作為本發(fā)明進(jìn)一步實(shí)施例，所述模型預(yù)測(cè)控制包括預(yù)測(cè)單元、優(yōu)化單元、控制單元、反饋調(diào)整單元和人機(jī)交互單元；所述預(yù)測(cè)單元的信號(hào)輸出端與所述優(yōu)化單元的信號(hào)輸入端相連接，所述優(yōu)化單元的信號(hào)輸出端與所述控制單元的信號(hào)輸入端相連接，所述控制單元的信號(hào)輸出端與所述反饋調(diào)整單元的信號(hào)輸入端相連接，所述控制單元的信號(hào)輸出端與所述人機(jī)交互單元的信號(hào)是輸入端相連接；所述預(yù)測(cè)單元根據(jù)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)對(duì)未來(lái)進(jìn)行長(zhǎng)期預(yù)測(cè)和短期預(yù)測(cè)，所述長(zhǎng)期預(yù)測(cè)時(shí)間為1~7天，所述短期預(yù)測(cè)時(shí)間為0.5~24h，預(yù)測(cè)結(jié)果包括光伏發(fā)電量、儲(chǔ)能電池的電量變化、充電樁的負(fù)載需求；所述優(yōu)化單元基于預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)制定最優(yōu)充放電策略；所述控制單元從優(yōu)化得到的最優(yōu)控制序列中，選擇第一個(gè)元素作為當(dāng)前的控制輸入，并將其應(yīng)用于模型中，根據(jù)當(dāng)前的控制輸入，調(diào)整光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出、儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率和充電樁的負(fù)載分配；所述反饋調(diào)整單元在下一個(gè)控制周期開(kāi)始時(shí)，重新監(jiān)測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)，采集新的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行新一輪的預(yù)測(cè)與優(yōu)化；所述人機(jī)交互單元通過(guò)顯示屏和鍵盤(pán)進(jìn)行監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)、查看預(yù)測(cè)結(jié)果和優(yōu)化策略。

17、作為本發(fā)明進(jìn)一步實(shí)施例，所述控制單元控制所述光伏發(fā)電裝置、儲(chǔ)能裝置和充電裝置的能量流向；

18、所述光伏發(fā)電裝置的能量調(diào)度滿足的條件為：

19、為所述儲(chǔ)能裝置的充電總功率；當(dāng)所述光伏發(fā)電裝置的光伏發(fā)電功率大于所述充電裝置和所述儲(chǔ)能裝置的總需求時(shí)，剩余電能儲(chǔ)存至所述儲(chǔ)能裝置或并網(wǎng)；當(dāng)所述光伏發(fā)電裝置的光伏發(fā)電功率不足時(shí)，優(yōu)先使用所述儲(chǔ)能裝置的電能為充電裝置供電，不足部分由電網(wǎng)補(bǔ)充；所述充電裝置根據(jù)電動(dòng)汽車(chē)的充電需求和當(dāng)前系統(tǒng)的能量狀態(tài)進(jìn)行智能調(diào)度，優(yōu)先使用光伏發(fā)電和儲(chǔ)能裝置的電能為電動(dòng)汽車(chē)充電。

20、作為本發(fā)明進(jìn)一步實(shí)施例，所述能量流向?yàn)樗龉夥l(fā)電裝置將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換為電能，產(chǎn)生的直流電被送往所述光伏逆變器，所述光伏逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，將轉(zhuǎn)換后的交流電送入交流母線，電能通過(guò)變壓器輸送到電網(wǎng)中，電網(wǎng)與交流母線雙向傳輸；通過(guò)儲(chǔ)能變流器將電能傳輸至所述儲(chǔ)能裝置，交流母線與所述儲(chǔ)能變流器雙向傳輸，所述儲(chǔ)能變流器與所述儲(chǔ)能裝置雙向傳輸；電能直接為充電樁供電。

21、積極有益效果

22、一種基于能量調(diào)控算法的光儲(chǔ)充一體化充電站管理系統(tǒng)通過(guò)改進(jìn)型支持向量機(jī)構(gòu)建精確的能源預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏發(fā)電量和電動(dòng)汽車(chē)充電需求的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，為模型預(yù)測(cè)控制提供重要的參考依據(jù)；模型預(yù)測(cè)控制基于當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)和未來(lái)的預(yù)測(cè)結(jié)果，計(jì)算出最優(yōu)的控制策略，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電、儲(chǔ)能和充電之間的協(xié)調(diào)優(yōu)化，提高能源利用效率，增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。