一种基于光储直柔的零碳建筑控制系统及方法与流程

本发明属于光储直柔，具体涉及一种基于光储直柔的零碳建筑控制系统。

背景技术：

1、建筑是能源电力消费的主体之一。截至2018年，建筑运行过程（不含工业建筑和建筑建造）所消耗的商品能源达10亿吨标准煤，占全国能源消费总量的22%；其中建筑运行的电力消费量达1.7万亿 kwh，占全社会总用电量的26%。随着科学技术的更新迭代建筑用电消费量不断在快速增长，近5年建筑用电量的年均增速超过了同期全社会总用电量的平均增速。

2、零碳建筑是指充分利用建筑本体节能措施和可再生能源，使可再生能源二氧化碳年减碳量大于等于建筑全年全部二氧化碳排放量的建筑。它除了采用被动式建筑设计中的高效保温、高效节能窗等被动式节能技术外，更多的是改造建筑电气化控制系统，通过引入智能控制系统的主动技术措施来提高设备与系统的能源利用效率。目前，很多建筑的负荷是刚性负载，其供配电策略依旧使用传统交流供配电方案，供电电能随着负荷的变化而变化，该方案在尖峰用电时极大的增加了电网压力，在夜间峰谷时又存在电能无法充分利用的问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种基于光储直柔的零碳建筑控制系统及方法。

2、具体方案如下：

3、一种基于光储直柔的零碳建筑控制系统，包括双轴追踪控制系统、充放电管理系统、直流配电变送系统、分布式管理系统和智能控制系统，所述双轴追踪控制系统、充放电管理系统、直流配电变送系统和分布式管理系统均通过moudbustcp与智能控制系统电连接；

4、所述双轴追踪控制系统用于实时追踪太阳光，并将光伏板的发电功率和光伏板的倾角角度故障信息传输至智能控制系统，智能控制系统向双轴追踪控制系统反馈角度故障处理结果；

5、所述充放电管理系统用于依据智能控制系统生成的用电策略对蓄电池或新能源汽车进行充放电；同时将电池容量和储能情况传输至智能控制系统；

6、所述直流配电变送系统用于将直流配电的输入输出数据和报警信息传输至智能控制系统，智能控制系统控制直流配电变送系统进行逆变上网；

7、所述分布式管理系统用于设定设备工作状态及目标，并将设定的设备工作状态及目标传输至智能控制系统，所述智能控制系统向分布式管理系统反馈设备工作策略及用电信息。

8、所述双轴追踪控制系统用于实时追踪太阳光，所述双轴追踪控制系统包括双轴追踪控制单元、步进电机、倾角传感器、发电功率检测单元和光伏板，所述光伏板上固定有倾角传感器，所述步进电机、倾角传感器和发电功率检测单元均与双轴追踪控制单元电连接，所述双轴追踪控制单元依据经纬度计算光伏板为最大发电功率时的照射角，依据所述照射角控制步进电机的转动，步进电机的转动改变光伏发电板的照射角度，所述倾角传感器将光伏板的实际角度信息发送至追踪控制单元，追踪控制单元计算实际角度信息与所述照射角之间的偏差，在偏差超过阈值时，追踪控制单元反馈故障信息至智能控制系统，所述发电功率检测单元将光伏板发电数据传输至智能控制系统，所述双轴追踪控制单元为plc。

9、所述充放电管理系统包括充放电管理控制单元、输入输出功率检测单元、充放电保护单元和电池容量识别单元，所述输入输出功率检测单元、充放电保护单元和电池容量识别单元均与充放电管理控制单元电连接；充放电保护模块用于对输入输出功率进行限制，电池容量识别单元用于检测连接到零碳建筑控制系统中的新能源汽车的电池容量，并统计电网中新能源汽车的总储能数据，所述充放电管理控制单元为plc。

10、所述直流配电变送系统包括直流配电控制单元、ac/dc整流逆变模块和电器电压保护模块，所述ac/dc整流逆变模块和电器电压保护模块均与直流配电控制单元电连接；所述ac/dc整流逆变模块用于输出稳定的48v和375v直流电压，并进行逆变上网，电器电压保护模块用于在接入用电设备时通过电器内部芯片执行电网电压检测，检测到额定电压范围内的线路电压直流配电控制单元才允许用电设备正常工作，所述直流配电控制单元为plc。

11、所述分布式管理系统包括分布式管理控制单元、温湿度检测传感器、光敏电阻传感器和分布式控制面板，所述温湿度检测传感器、光敏电阻传感器和分布式控制面板均与分布式管理控制单元电连接，所述分布式控制面板用于显示各类设备工作状态及设定预期工作目标上传至智能控制系统，智能控制系统则响应给用户最优用电策略，并由分布式面板控制设备运行，所述分布式管理控制单元为plc。

12、一种基于光储直柔的零碳建筑控制系统的控制方法，包括如下步骤：

13、s1）：用户通过分布式管理系统设定各个设备的工作时间及预期的环境信息，所述预期的环境信息包括预期温度、湿度和亮度；

14、s2）：智能控制系统读取分布式管理系统设定的信息，并对各个时间点运行时的总运行功率p1、p2..pn,各个设备运行时间h1、h2..hn进行汇总，查询并匹配当天各个时间段的电价m1、m2..mn；

15、s3）：智能控制系统生成仅使用电网供电的预测费用曲线f1；

16、s4）：智能控制系统依据历史每天发电记录r1和供电策略q1生成预测费用曲线f2；

17、s5）：智能控制系统读取用户需求后结合费用曲线f1及f2，生成用户最优用电策略q2控制设备启停；

18、s6）：智能控制系统依据各个设备运行信息生成仅使用电网供电的费用曲线f3；

19、s7）：智能控制系统依据实际用电量情况生成设备总用电费用曲线f4，及各个设备运行信息至分布式管理系统进行显示；

20、s8）：智能控制系统统计各类数据至控制终端，汇总每日碳排放情况并记录。

21、步骤s4）中的供电策略为，光伏发电功率不满足设备用电需求时蓄电池开始放电，蓄电池介入后输入功率仍然不满足或者蓄电池电压不足时请求市电介入，市电介入后查询当前时间是否为用电高峰，若为用电高峰，则停止对设备供电避开用电高峰，若非用电高峰，则对储能设备开始充电；

22、光伏发电功率满足设备用电需求或不处于市电用电高峰时，优先开始对电网内新能源汽车进行充电；

23、若光伏发电功率-汽车充电功率＞0时，开始对蓄电池进行充电；

24、若光伏发电功率-汽车充电功率-蓄电池充电功率＞0时，开始控制直流配电变送系统进行逆变上网。

25、步骤s5）中的用电策略为，判断用电设备类型，

26、若用电设备为照明类设备，则启动建筑内光敏电阻检测单位，依据各个点位的检测数据形成建筑内的光照模型，对于室内光照亮度小于设定亮度的区域启动照明系统进行补充，并等待接收系统关闭指令或者用户主动关闭请求；

27、若用电设备为空调类设备，则

28、p1）：系统查询用户设备设备工作时间及设定温度；

29、p2）：系统匹配设备工作时间是否临近或处于用电高峰，检测到用电高峰时系统提前启动设备调控温度；

30、p3）：启动建筑内温湿度传感器，依据各个点位的检测数据形成建筑内的温湿度模型；

31、p4）：依据实际温度情况及空调工作模式判断空调设备是待机还是启动空调；

32、p5）：空调待机后继续检测建筑内实际温度与空调设定温度是否保持在设定允许偏差，出现偏差以外的温度后启动空调，进行温度调整；

33、p6）：等待接收系统关闭指令或者用户主动关闭请求；

34、若用电设备为其他电子类设备，则启动直流配电控制单元内的电器电压保护模块识别设备的用电电压及功率，比对线路电压或电极与设备需要电压是否一致，不匹配时现场发出报警并反馈故障信息至系统下达关闭指令，只有匹配到额定电压一定范围的线路电压才允许设备正常工作，同时，等待接收系统关闭指令或者用户主动关闭请求。

35、本发明公开了一种基于光储直柔的零碳建筑控制系统及方法，系统包括双轴追踪控制系统、充放电管理系统、直流配电变送系统、分布式管理系统和智能控制系统，双轴追踪控制系统下包含步进电机、倾角传感器和发电功率检测单元；充放电管理系统包含输入输出功率检测单元、充放电保护单元、电池容量识别单元；直流配电变送系统包含ac/dc整流逆变模块和电器电压保护模块；分布式管理系统包含温湿度检测传感器、光敏电阻传感器和分布式控制面板，所有系统程序由plc模块控制并列运行，并通过modbustcp通信接口由智能控制系统集中调控；

36、智能控制系统是整个系统的核心，通过modbustcp通信网络与下属子系统连接，系统通过收集的各种反馈数据制定最优用电策略控制下属子系统的用电环节，当检测到下属子系统发出的故障信息时匹配历史数据库汇总当前设备故障信息并上报，让现场人员掌握设备的历史运行状态，辅助判断设备故障原因；基于modbustcp协议集中控制“光”、“储”、“直”、“柔”各个环节的智能控制系统，实现发电、储能、配电、用电的智能联动，合理调控用户用电需求，提高电能利用效率，降低发电、用电成本。