一种基于高速公路服务区电能缺口的储能分析方法及系统与流程

本发明属于电能数据储能分析，具体涉及一种基于高速公路服务区电能缺口的储能分析方法及系统。

背景技术：

1、高速公路服务区是为乘客和司机停留休息的场所，提供停车场、加油站、充电站、餐饮等设施，具备自己的管理运营模式和规律特点，是高速公路管理环节中重要的一环，由于高速公路的特殊性，人车流动性大，造成服务区的用电量不稳定，基于目前变压器供电设备，如需建设其他大功率设备(如建设充电桩、大功率空调等)的时候，会造成变压器负荷超标，针对高速公路服务区现有变电所中变压器用电高峰时间段负荷率不足，无法满足新增大功率负载用电要求，不能准确计算分析得出高速公路服务区实时用电的储能数据，导致高速公路服务区实时用电无法达到消峰填谷的要求，为此我们提出一种基于高速公路服务区电能缺口的储能分析方法及系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于高速公路服务区电能缺口的储能分析方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于高速公路服务区电能缺口的储能分析方法，包括如下步骤：

3、s1、通过数据采集模块获取高速公路服务区的电能能耗数据，并将获取的电能能耗数据传输至数据存储模块；

4、s2、数据存储模块通过电能能耗数据依次计算获得分钟视在功率、分钟功率因数、变压器分钟负荷率和分钟电能剩余容量，并将其分类存储；

5、s3、根据分类存储的数据和新增负载设备分钟消耗电量，计算获得分钟需要补能容量或分钟可储能容量，建立电能储能分析模型，分析获得高速公路服务区的所需储能容量；

6、s4：根据获得的高速服务区的所需储能容量和变压器分钟负荷率进行分析，储能设备对新增负载设备进行充电或储能设备进行补能。

7、优选的，在s1中，具体过程如下，

8、通过数据采集模块获取高速公路服务区的电能能耗数据，并将获取的电能能耗数据通过mqtt通信模块传输至数据存储模块；

9、其中，电能能耗数据包括每分钟的正向有功功率、正向无功功率、电压和电流；

10、p（t）=（本次正向有功抄表电量-上次正向有功总抄表电量）*电能变比=分钟正向有功消耗电量；

11、q（t）=（本次正向无功抄表电量-上次正向无功总抄表电量）*电能变比=分钟正向无功消耗电量；

12、其中，p（t）表示分钟正向有功消耗电量，q（t）表示分钟正向无功消耗电量。

13、优选的，在s2中，通过电能能耗数据计算获得分钟视在功率，分钟视在功率的计算公式如公式（1）：

14、 （1），

15、其中，s（t）表示分钟视在功率。

16、优选的，在s2中，通过电能能耗数据计算获得分钟功率因数，分钟功率因数的计算公式如公式（2）：

17、 （2），

18、其中，表示分钟功率因数。

19、优选的，在s2中，通过电能能耗数据计算获得变压器分钟负荷率，变压器分钟负荷率的计算公式如公式（3）：

20、 （3），

21、其中，tlr（t）表示变压器分钟负荷率；

22、s变表示变压器容量。

23、优选的，在s2中，通过电能能耗数据计算获得分钟电能剩余容量，分钟电能剩余容量的计算公式如公式（4）：

24、 （4），

25、其中，ra（t）表示分钟电能剩余容量。

26、优选的，在s3中，根据分类存储的数据和新增负载设备分钟消耗电量，计算获得分钟需要补能容量或分钟可储能容量，分钟需要补能容量或分钟可储能容量的计算公式如公式（5）：

27、 （5），

28、其中，wpn（t）表示分钟需要补能容量或分钟可储能容量；

29、x（t）表示新增负载设备分钟消耗电量。

30、优选的，在s3中，建立电能储能分析模型，分析获得高速公路服务区的所需储能容量，电能储能分析模型如公式（6）：

31、（6），

32、其中，c（d）表示一天内是否需储能的信号值；

33、resc（d）表示一天所需储能容量；

34、c能表示大于等于1的常量值；

35、具体储能分析如下：

36、结果一：，其中c（d）表示一天内是否需储能的信号值；

37、当c（d）＞0时，储能设备可以进行电能储存；

38、当c（d）≤0时，应减少x（t）或者增大s变；

39、结果二：以一天为维度，当c（d）＞0时，计算每分钟需要补能容量或分钟可储能容量wpn（t）；

40、当wpn（t）＞0时，作为多余电量进行存储；

41、当wpn（t）＜0时，应从储能设备进行补充电量；

42、结果三：

43、当c（d）＞0时，获得一天储能设备容量resc（d）；

44、；

45、在某一时间段内，计算一天储能容量resc（d）的最大值作为最终结果；

46、，sc表示储能设备所需容量；

47、其中max()公式为获取集合中数据最大值。

48、优选的，在s4中，根据获得的高速服务区的所需储能容量和变压器分钟负荷率进行分析，储能设备对新增负载设备进行充电或储能设备进行补能，具体过程如下：

49、s4.1、用电高峰期时，当高速服务区的所需储能容量和变压器分钟负荷率tlr（t）超过限值，且持续5分钟后，储能设备开始对新增负载设备进行充电：

50、当变压器分钟负荷率tlr（t）大于设定最大阈值时，且持续5分钟后,储能分析系统向储能设备下发放电指令，储能设备开始对新增负载设备进行充电操作；

51、通过数据采集模块获取新增负载设备分钟消耗电量为零时，储能分析系统向储能设备下发停止放电指令；

52、s4.2、用电低峰期时，当高速服务区的所需储能容量和变压器分钟负荷率tlr（t）低于限值时，且持续5分钟后，储能设备从变电所进行补能；

53、当变压器分钟负荷率tlr（t）小于设定最小阈值时，且持续5分钟后，储能分析系统向储能设备下发电量存储指令，储能设备开始从变电所进行补能；

54、当储能设备电能补充至sc时，储能分析系统向储能设备下发停止电量存储指令，储能设备停止补能；

55、其中，sc表示储能设备所需容量；

56、设定最大阈值为变压器分钟负荷率的70%-85%；

57、设定最小阈值为变压器分钟负荷率的10%-30%。

58、一种基于高速公路服务区电能缺口的储能分析系统，该系统可部署在本地服务器或者云端服务器上，包括数据采集模块、mqtt通信模块、数据存储模块和数据分析模块；

59、所述数据采集模块用于采集获取高速公路服务区的电能能耗数据，并通过所述mqtt通信模块将获取的电能能耗数据传输至所述数据存储模块；

60、所述数据存储模块用于对电能能耗数据进行计算和存储；

61、所述数据分析模块用于对存储的各项电能数据进行计算分析，获得高速公路服务区的电能储能；

62、所述数据采集模块为包含不同通信协议的现场独立电力仪表、设备自带电力仪表或电力传感器中的一种。

63、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

64、本发明通过全方位采集、计算、存储和分析各项电能数据，对高速公路服务区的电能储能情况建立模型进行分析计算，最终准确输出高速公路服务区实时的电能储能状态，解决现有高速公路服务区用电高峰时间段负荷率不足，无法满足新增大功率负载用电要求的问题，使高速公路服务区实时用电达到消峰填谷的作用，为后续高速公路服务区增加大功率设备，建设储能设备，提供数据支持。