【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源领域，且更具体地涉及一种基于风、光发电的节能储能装置以及使用方法。
技术介绍
1、随着环境保护和可持续发展意识的不断增强，人们对传统化石燃料的依赖程度越来越低，并逐渐转向利用可再生能源来满足能源需求。风能和太阳能作为两种主要的可再生能源形式，具有广泛的分布和巨大的潜力，成为替代传统能源的重要选择。
2、风能和太阳能都存在不稳定性和间歇性的特点。风力发电和光伏发电的输出受到天气条件和日夜变化的影响，导致电能产生的不稳定性。为了充分利用这些可再生能源，并实现平稳可靠的电力供应，需要一种有效的储能装置来储存多余的电能，并在需要时释放供电。基于风能和光能的节能储能装置就是应对这一需求而诞生的。
3、现有的基于风、光发电的节能储能装置采用锂离子电池、铅酸电池进行储能，存在能量密度低、寿命短、安全性差等问题，导致储能效率相对较低。并且现有技术中的安全保护措施往往较为简单，容易受到网络攻击和其他安全威胁。现有的预测模型和优化调度算法在对新能源发电波动情况和变化趋势进行预测以及进行供应优化调度时，精确性还有待提高。
4、因此，本专利技术公开了一种基于风、光发电的节能储能装置以及使用方法，能够有效地利用风能和太阳能光伏发电，实现能源的可持续利用和节约。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术公开了一种基于风、光发电的节能储能装置以及使用方法，能够有效地利用风能和太阳能光伏发电，实现能源的可持续利用和节约；储能模块采用水银飞轮储能电池作
2、本专利技术采用以下技术方案：
3、一种基于风、光发电的节能储能装置，所述节能储能装置包括：
4、新能源发电模块，用于风能发电和太阳能光伏发电，所述新能源发电模块包括风力发电装置和光伏发电装置，所述风力发电装置包括风力涡轮机、转子和发电机，所述光伏发电装置包括光伏电池板和逆变器；
5、储能模块，用于储存风、光发电产生的冗余电能，所述储能模块采用水银飞轮储能电池作为能量储存介质；
6、能源优化调度模块，用于预测新能源发电的波动情况和变化趋势，并根据预测结果进行能源供应优化调度决策，所述能源优化调度模块基于pso-bp综合能源功率预测模型预测新能源发电的波动情况和变化趋势，并采用自适应优化决策模型进行能源供应优化调度决策，以减少能量损耗和浪费；
7、能源平衡控制模块，用于实时监控新能源发电和储能装置的能量平衡，并根据预测结果和能源供应优化调度决策进行智能调控；
8、逆变器与交流输出模块，用于将储存的直流电转换为交流电，并将电能供应给用户或接入电网；
9、安全加固模块，用于对节能储能装置进行安全保护，所述安全加固模块采用双层安全防火墙对节能储能装置进行安全保护；
10、其中，所述新能源发电模块的输出端与所述储能模块的输入端连接，所述能源平衡控制模块的输出端与所述新能源发电模块的输入端连接，所述储能模块与所述能源优化调度模块双向连接，所述能源平衡控制模块的输出端与所述储能模块的输入端连接，所述能源优化调度模块的输出端与所述能源平衡控制模块的输入端连接，所述能源平衡控制模块的输出端与所述逆变器与交流输出模块的输入端连接，所述安全加固模块全程工作。
11、作为本专利技术进一步的技术方案，所述水银飞轮储能电池通过储能型水银飞轮将风、光发电产生的冗余电能转化为旋转动能，实现电力的储存，所述储能型水银飞轮包括轴座u、转子u、水银密封环组o、间隙和控制芯片，所述轴座u采用u型外部结构支撑转子u和固定储能型飞轮，所述转子u通过加速旋转将电能转化为机械能存储，并通过减速将机械能转化为电能供应给外部负载，所述转子u在轴座u内插套并轴座u形成间隙，所述间隙通过压缩空气在轴座和转子之间形成气膜，实现悬浮支撑并减小转子u和轴座u的接触面积，以降低摩擦和能力损耗，所述水银密封环组o通过在轴座u内部刻平行凹槽，并注入水银，防止压缩空气泄漏并提供阻力，所述水银密封环组o位于轴座u内壁上，所述控制芯片用于监测和调节飞轮储能电池的运行状态。
12、作为本专利技术进一步的技术方案，所述pso-bp综合能源功率预测模型基于pso粒子算法和bp神经网络实现新能源发电输出功率预测，所述pso粒子算法根据粒子的个体极值与全局极值的范围，对粒子的速度和位置自动进行更新，第i个粒子搜寻到的个体极值表示为：
13、ebest＝(p1，p2，…，pi) (1)
14、在公式(1)中，ebest表示预测模型中待优化参数的个体极值，pi表示粒子群中第i个粒子的位置，通过公式(1)得出待优化参数的个体极值，使用个体极值和全局极值对粒子的速度进行更新，表示为：
15、vi＝w*vi+c1*r1*(ebest-pi)+c2*r2*(gbest-pi) (2)
16、在公式(2)中，c1、c2表示粒子群的加速度量，w表示惯性常数，vi表示粒子群中第i个粒子的速度，r1、r2表示随机数概率，gbest表示粒子群搜寻到的全局极值，通过公式(2)完成对粒子群速度的更新，利用经验模态分解法将待分解信号项进行展开分解，获取到相同频带的数据分量，表示为：
17、
18、在公式(3)中，ci表示第i个粒子待分解信号项展开分解得到的综合能源电力数据分量，n表示本征模态分量总数，ci(j)表示第i个粒子待分解信号项展开分解得到的第j个综合能源电力数据分量，通过公式(3)减少模态混叠现象的产生；
19、预测模型中所述bp神经网络将误差进入反向传播，参考不同层的误差返回前一层进行误差更新，所述bp神经网络中n个控制节点的分布向量为uk＝(u1，u2，…un)t，输出层中m个控制节点的目标分布向量为yk＝(y1，y2，…ym)t，隐藏层的输出向量表示为：
20、
21、在公式(4)中，sg表示输入到第g层隐藏层的综合能源电力数据的分布向量，wg表示第g层隐藏层的权重向量，θg表示第g层隐藏层神经元阈值，bg表示第g层隐藏层输出到电力数据特征，f表示预测模型的激活函数，g表示预测模型中隐藏层的数量，通过公式(4)计算所述bp神经网络的隐藏层输出向量，所述bp神经网络根据目标分布向量yk＝(y1，y2，…ym)t和第q层输出层的输出计算得到校正误差dq，q＝1，2，…表示为：
22、dq＝(yq-aq)f′(lq)，q＝1，2，…(5)...
【技术保护点】
1.一种基于风、光发电的节能储能装置，其特征在于：所述节能储能装置包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于风、光发电的节能储能装置，其特征在于：所述水银飞轮储能电池通过储能型水银飞轮将风、光发电产生的冗余电能转化为旋转动能，实现电力的储存，所述储能型水银飞轮包括轴座U、转子u、水银密封环组O、间隙和控制芯片，所述轴座U采用U型外部结构支撑转子u和固定储能型飞轮，所述转子u通过加速旋转将电能转化为机械能存储，并通过减速将机械能转化为电能供应给外部负载，所述转子u在轴座U内插套并轴座U形成间隙，所述间隙通过压缩空气在轴座和转子之间形成气膜，实现悬浮支撑并减小转子u和轴座U的接触面积，以降低摩擦和能力损耗，所述水银密封环组O通过在轴座U内部刻平行凹槽，并注入水银，防止压缩空气泄漏并提供阻力，所述水银密封环组O位于轴座U内壁上，所述控制芯片用于监测和调节飞轮储能电池的运行状态。
3.根据权利要求1所述的一种基于风、光发电的节能储能装置，其特征在于：所述PSO-BP综合能源功率预测模型基于PSO粒子算法和BP神经网络实现新能源发电输出功率预测，所述PSO粒子算法根据
4.根据权利要求1所述的一种基于风、光发电的节能储能装置，其特征在于：所述自适应优化决策模型基于新能源发电的波动情况和变化趋势预测结果进行能源供应动态优化决策，所述自适应优化决策模型包括输入层、数据层、模型层、算法层、注意力层、优化层和输出层，所述自适应优化决策模型的工作方法包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种基于风、光发电的节能储能装置，其特征在于：所述能源平衡控制模块包括新能源发电监控单元、电网负荷监控单元、能量储存监控单元、控制指令生成单元与反馈控制电路，所述新能源发电监控单元通过无线传感器网络实时监测和采集新能源发电设备的运行状态和发电量数据，所述电网负荷监控单元通过智能电表实时获取电网的负荷数据，所述能量储存监控单元通过电量计量设备监测能量储能装置的充电和放电状态，及剩余容量，所述控制指令生成单元通过物联网IoT网关接收所述新能源发电监控单元、电网负荷监控单元、能量储存监控单元获取数据，并生成控制指令，所述反馈控制电路根据控制指令将控制信号传递给新能源发电模块、储能模块和逆变器与交流输出模块，实现能源平衡控制。
6.根据权利要求1所述的一种基于风、光发电的节能储能装置，其特征在于：所述逆变器与交流输出模块采用硅碳化物SiC作为开关器件，以减少无效功率损耗，并采用脉宽调制PWM和闭环反馈控制提高电能输出的稳定性和可靠性，所述逆变器与交流输出模块通过控制输入和输出电流之间的相位差，提高整体能量利用效率，并采用多重保护机制进行过压、过流和短路故障保护。
7.根据权利要求1所述的一种基于风、光发电的节能储能装置，其特征在于：所述双层安全防火墙包括外部防火墙和内部防火墙，所述外部防火墙通过配置访问控制规则、端口过滤规则和数据包深度扫描引擎过滤和监测进入系统的网络流量，以限制非法访问和攻击行为，所述外部防火墙位于节能储能装置与外部网络之间，所述内部防火墙通过创建安全区域隔离和保护系统内部不同模块之间的通信，以提高装置整体的安全性，所述位于节能储能装置内部，所述双层安全防火墙采用安全套接字层协议加速卡提高安全访问速度和设备性能处理能力，并通过智能安全引擎识别注入、跨站脚本攻击和命令注入攻击行为识别未知威胁及无补丁漏洞攻击行为，以提高网络安全性和系统稳定性。
8.一种基于风、光发电的节能储能装置使用方法，其特征在于：应用于权利要求1-7中任意一项权利要求所述的一种基于风、光发电的节能储能装置，所述一种基于风、光发电的节能储能装置使用方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于风、光发电的节能储能装置，其特征在于：所述节能储能装置包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于风、光发电的节能储能装置，其特征在于：所述水银飞轮储能电池通过储能型水银飞轮将风、光发电产生的冗余电能转化为旋转动能，实现电力的储存，所述储能型水银飞轮包括轴座u、转子u、水银密封环组o、间隙和控制芯片，所述轴座u采用u型外部结构支撑转子u和固定储能型飞轮，所述转子u通过加速旋转将电能转化为机械能存储，并通过减速将机械能转化为电能供应给外部负载，所述转子u在轴座u内插套并轴座u形成间隙，所述间隙通过压缩空气在轴座和转子之间形成气膜，实现悬浮支撑并减小转子u和轴座u的接触面积，以降低摩擦和能力损耗，所述水银密封环组o通过在轴座u内部刻平行凹槽，并注入水银，防止压缩空气泄漏并提供阻力，所述水银密封环组o位于轴座u内壁上，所述控制芯片用于监测和调节飞轮储能电池的运行状态。
3.根据权利要求1所述的一种基于风、光发电的节能储能装置，其特征在于：所述pso-bp综合能源功率预测模型基于pso粒子算法和bp神经网络实现新能源发电输出功率预测，所述pso粒子算法根据粒子的个体极值与全局极值的范围，对粒子的速度和位置自动进行更新，第i个粒子搜寻到的个体极值表示为：
4.根据权利要求1所述的一种基于风、光发电的节能储能装置，其特征在于：所述自适应优化决策模型基于新能源发电的波动情况和变化趋势预测结果进行能源供应动态优化决策，所述自适应优化决策模型包括输入层、数据层、模型层、算法层、注意力层、优化层和输出层，所述自适应优化决策模型的工作方法包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种基于风、光发电的节能储能装置，其特征在于：所述能源平衡控制模块包括新能源发电监控单元、电网负荷监控单元、能量储存监控单元、控制指令生成单元与反馈控制电路，所述新能源发电监控单元通过无线...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶培红，
申请(专利权)人：浙江粤嘉综合能源服务有限公司，
类型：发明
国别省市：
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