光伏储能智能监控与管理系统论文和设计-陈涛

全文摘要

本实用新型公开了光伏储能智能监控与管理系统，包括光伏组件、并网逆变器、配电柜、蓄电池组、储能逆变器、智能切换开关、智能数据采集通讯箱、远程集中监测管理中心和环境监测仪。本实用新型通过对天气情况、蓄电池组存储电量、本地负载情况、实时发电量、电压等实时数据参数的自适应智能调控，实现光伏电、蓄电池组电与市电的智能切换。当运行异常时，通过监控主机或手机APP进行故障报警，使用户及时的发现问题。本实用新型的光伏储能智能监控与管理系统可以进一步提高光伏发电系统的稳定可靠性；推动光伏电站实时监控机制的完善，为运维提供专业数据。

主设计要求

1.光伏储能智能监控与管理系统，其特征在于，包括光伏组件（7）、并网逆变器（6）、配电柜（5）、蓄电池组（4）、储能逆变器（3）、智能切换开关（2）、智能数据采集通讯箱（9）、远程集中监测管理中心（10）和环境监测仪（11）；一组光伏组件（7）串、并联后与并网逆变器（6）连接，并网逆变器（6）与配电柜（5）连接，配电柜（5）与本地负载（8）连接；蓄电池组（4）与储能逆变器（3）连接，储能逆变器（3）与智能切换开关（2）连接；智能切换开关（2）与配电柜（5）连接，并外接市电电网（1）；并网逆变器（6）上设有通讯端口（601），通讯端口（601）与智能数据采集通讯箱（9）连接，智能数据采集通讯箱（9）上设有第二无线通讯模块（901），第二无线通讯模块（901）与远程集中监测管理中心（10）无线连接；智能切换开关（2）上设有第一无线通讯模块（201），第一无线通讯模块（201）与远程集中监测管理中心（10）无线连接；蓄电池组（4）、环境监测仪（11）分别与智能数据采集通讯箱（9）连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的光伏储能智能监控与管理系统，其特征在于，远程集中监测管理中心（10）上设有第三无线通讯模块（1001），第三无线通讯模块（1001）分别与第一无线通讯模块（201）和第二无线通讯模块（901）无线连接。

3.根据权利要求1所述的光伏储能智能监控与管理系统，其特征在于，还包括手机或监控主机，手机或监控主机与远程集中监测管理中心（10）连接。

4.根据权利要求1所述的光伏储能智能监控与管理系统，其特征在于，通讯端口（601）通过485屏蔽双绞线与智能数据采集通讯箱（9）连接。

5.根据权利要求1所述的光伏储能智能监控与管理系统，其特征在于，第二无线通讯模块（901）通过冗余的专网GPRS无线网络与远程集中监测管理中心（10）无线连接。

6.根据权利要求1所述的光伏储能智能监控与管理系统，其特征在于，储能逆变器（3）与市电电网（1）连接，连接线上设有手动开关。

7.根据权利要求1所述的光伏储能智能监控与管理系统，其特征在于，智能切换开关（2）内设有手动电路切换开关。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于光伏发电技术领域，具体涉及光伏储能智能监控与管理系统。

背景技术

储能技术是构建能源互联网，促进能源新业态发展的核心基础，未来三大新兴产业——新能源并网、智能电网、电动汽车的发展瓶颈都指向储能技术，市场潜力巨大。

储能目前正在走向商业应用的初期过渡阶段。储能产业将直接改善能源供给在时间与空间上的布均，亦能改善能源结构，与政府的电力体制改革脚步密不可分，作为国家鼓励发展的产业，2018年三月，中国国家能源局下发了《关于促进储能技术与产业发展的指导意见（征求意见稿）》公文，给储能行业的发展指明了方向；同年四月，在苏州举行的第七届中国国际储能大会上获悉，储能扶持政策细则将陆续出台，产业发展有望进入快车道。光伏储能监控作为光伏储能技术中的重要技术，将来将有大面积的推广和应用前景。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供光伏储能智能监控与管理系统。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案:

光伏储能智能监控与管理系统，包括光伏组件、并网逆变器、配电柜、蓄电池组、储能逆变器、智能切换开关、智能数据采集通讯箱、远程集中监测管理中心和环境监测仪；一组光伏组件串、并联后与并网逆变器连接，并网逆变器与配电柜连接，配电柜与本地负载连接；蓄电池组与储能逆变器连接，储能逆变器与智能切换开关连接；智能切换开关与配电柜连接，并外接市电电网；并网逆变器上设有通讯端口，通讯端口与智能数据采集通讯集成箱连接，智能数据采集通讯集成箱上设有第二无线通讯模块，第二无线通讯模块与远程集中监测管理中心无线连接；智能切换开关上设有第一无线通讯模块，第一无线通讯模块与远程集中监测管理中心无线连接；蓄电池组、环境监测仪分别与智能数据采集通讯箱连接。

所述的光伏储能智能监控与管理系统，远程集中监测管理中心上设有第三无线通讯模块，第三无线通讯模块分别与第一无线通讯模块和第二无线通讯模块无线连接。

所述的光伏储能智能监控与管理系统，还包括手机或监控主机，手机或监控主机与远程集中监测管理中心连接。

所述的光伏储能智能监控与管理系统，通讯端口通过485屏蔽双绞线与智能数据采集通讯集成箱连接。

所述的光伏储能智能监控与管理系统，第二无线通讯模块通过冗余的专网GPRS无线网络与远程集中监测管理中心无线连接。

所述的光伏储能智能监控与管理系统，储能逆变器与市电电网连接，连接线上设有手动开关。

所述的光伏储能智能监控与管理系统，智能切换开关内设有手动电路切换开关。

本实用新型具有如下有益效果：本实用新型通过对天气情况、蓄电池组存储电量、本地负载情况、发电量预测、实时发电量、电压、频率、电流等实时数据参数的自适应智能调控，实现不同气候条件、不同光照情况下，光伏电、蓄电池组电与市电的智能切换。实时监测光伏电站的运行状态，当运行异常时，通过监控主机或手机APP进行故障报警，使用户及时的发现问题。本实用新型的光伏储能智能监控与管理系统可以进一步提高光伏发电系统的稳定可靠性；推动光伏电站实时监控机制的完善，为运维提供专业数据。

附图说明

图1 为本实用新型的结构示意图；

图中：1-市电电网，2-智能切换开关，201-第一无线通讯模块，3-储能逆变器，4-蓄电池组，5-配电柜，6-并网逆变器，601-通讯端口，7-光伏组件，8-本地负载，9-智能数据采集通讯箱，901-第二无线通讯模块，10-远程集中监测管理中心，11-环境监测仪。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本实用新型的技术方案作进一步的说明：

如图1所示，本实用新型的光伏储能智能监控与管理系统，包括光伏组件7、并网逆变器6、配电柜5、蓄电池组4、储能逆变器3、智能切换开关2、智能数据采集通讯箱9、远程集中监测管理中心10和环境监测仪11；一组光伏组件7串、并联后与并网逆变器6连接，并网逆变器6与配电柜5连接，配电柜5与本地负载8连接；蓄电池组4与储能逆变器3连接，储能逆变器3与智能切换开关2连接；智能切换开关2与配电柜5连接，并外接市电电网1；并网逆变器6上设有通讯端口601，通讯端口601与智能数据采集通讯集成箱9连接，智能数据采集通讯集成箱9上设有第二无线通讯模块901，第二无线通讯模块901与远程集中监测管理中心10无线连接；智能切换开关2上设有第一无线通讯模块201，第一无线通讯模块201与远程集中监测管理中心10无线连接；蓄电池组4、环境监测仪11分别与智能数据采集通讯箱9连接。

远程集中监测管理中心10上设有第三无线通讯模块1001，第三无线通讯模块1001分别与第一无线通讯模块201和第二无线通讯模块901无线连接。本实用新型的光伏储能智能监控与管理系统还包括手机或监控主机，手机或监控主机与远程集中监测管理中心10连接。

通讯端口601通过485屏蔽双绞线与智能数据采集通讯集成箱9连接。第二无线通讯模块901通过冗余的专网GPRS无线网络与远程集中监测管理中心10无线连接。

储能逆变器5与市电电网1连接，连接线上设有手动开关。智能切换开关2内设有手动电路切换开关。

本实用新型的主要功能：

①光伏储能电站运行状态监测。在光伏电站侧采集实际数据，通过网络传输至系统侧，系统侧进行数据转化，通过既定程序计算得到相应的电站状态，分析电站是否正常运行，为用户提供更直观的电站发电情况。

②光伏储能异常或故障报警。通过蓄电池组4的存储电量、并网逆变器6的转换功率、电压电流。频率等方面进行数据采集，得到电站的运行状态，当有运行异常时，通过监控主机或手机APP进行故障报警，为用户更快、更及时的发现电站问题；

③光伏储能智能调控管理系统。通过对天气情况（环境监测仪11监测）、蓄电池组4存储电量、本地负载8情况、发电量预测、实时发电量、电压、频率、电流等实时数据参数的自适应智能调控，满足不同气候条件，不同光照情况下，光伏供电与市电的智能切换。

本实用新型的工作原理：

硬件系统：远程集中监控的本地数据采集通讯以智能数据采集通讯集成箱9为核心。以单个电站为单元，在单元内通过485屏蔽双绞线将并网逆变器6的通讯端601接入智能数据采集通讯集成箱9，使并网逆变器6数据获得采集，再通过智能数据采集通讯集成箱9自带的第二无线通讯模块901，使并网逆变器6的数据通过冗余的专网GPRS无线网络传输至远程集中监测管理中心10。智能数据采集通讯集成箱9的采集设备除满足数据采集、处理、发送和命令接收的要求外，还具有缓存功能，在外部环境不稳定或现场情况异常情况下，可实现断点续传功能；同时具备逆变器的通信功能，并且容量可扩，组态灵活，并内嵌电站现场设备通讯规约，可实现接口的转换，规约转换（支持Modbus-TCP，ASIIC，RTU标准规约，并支持将非标准 Modbus规约转换成标准的Modbus通讯规约）。硬件设备均为工业级设备，同时具有高精度（关键监测设备偏差＜0.1%）、宽温宽（温宽范围-40℃-80℃）、超高稳定性等显著优势。

软件系统：远程集中监测管理中心10的数字化光伏电站监控管理系统是完整的操作系统软件，它包括操作系统生成包、编译系统、诊断系统和各种软件维护、开发工具。操作系统能防止数据文件丢失或损坏，支持系统生成及用户程序装入，支持虚拟存储，能有效管理多种外部设备。数字化光伏电站监控管理系统为用户提供交互式的、面向对象的、方便灵活的、易于掌握的、多样化的工具，用户能很方便的对图形、曲线、报表、报文进行在线生成、修改。数字化光伏电站监控管理系统采用模块化结构，具有良好的实时响应速度和可扩充性。数字化光伏电站监控管理系统采用带隔离的、可靠的、抗干扰能力强的网络结构。系统的数据采集器和数据服务器管理各个逆变器站和就地监测单元相互之间的数据通信，保证它们的有效传送、不丢失。系统7×24小时自动监测网络总线和各个接点的工作状态，自动选择、协调各接点的工作和网络通信。监控系统提供通信接口驱动软件，包括与站内各智能设备的通信接口软件及与鉴衡数据中心的通信接口软件等。数字化光伏电站远程管理系统保证重要的数据和文件不被更改、删除、非法拷贝；关键业务、进程不被非法停止，系统使用的数据处理与存储服务器，数据采集器均配置高可靠的防火墙和自修补架构，防止外界入侵。用户可通过数字化光伏电站的本地监控平台友好的用户界面配合硬件产品实现：显示电站装机容、业主信息、项目信息、日、月、年发电量、累积发电量、有功功率、无功功率、功率因数、电流、电压、故障报警、CO2减排量等。

设计图

光伏储能智能监控与管理系统论文和设计

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主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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