【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及分布式能源接入电网，具体为一种分布式能源高效接入供电网装置。
技术介绍
1、随着全球对煤、石油等不可再生资源的危机意识增强，分布式能源技术得到了快速发展，分布式能源立足于新能源技术研究，如太阳能光伏发电、风力发电等，这些清洁能源具有可再生、环保、低碳等优点，成为未来能源发展的重要趋势，分布式能源发电并没有使用煤、石油、天然气等能源，而是大量运用符合国家节能减排标准的新型可循环再生能源，同时，分布式能源系统能够在冷能、热能、电能三方的联产效应中表现突出，降低了传输电能所产生的消耗问题，随着能源结构的调整，新能源在电力供应中的比重逐渐增加，分布式能源作为新能源的重要组成部分，需要高效接入供电网以满足电力需求。
2、随着全球对清洁能源的需求日益增长，分布式能源得到了广泛的开发和应用，然而，在将分布式能源接入供电网的过程中，现有的技术仍存在一定的缺陷，在通信方面，传统的通信技术存在数据传输速率低、实时性差和稳定性不足的问题，电网无法及时获取分布式能源的运行状态，进而造成能源调度滞后，无法根据实际情况快速调整接入功率等操作，在能源分析和管理方面，缺乏有效的数据分析和预测手段，在能源调度时往往只能依赖经验，容易出现能源浪费或者在用电高峰时供电不足的情况，进而影响电网运行的稳定性和可靠性。因此，有必要提出一种分布式能源高效接入供电网装置，以解决现有技术中的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了弥补现有技术的不足，提供了一种分布式能源高效接入供电网装置，它可以
2、本专利技术为解决上述技术问题，提供如下技术方案：一种分布式能源高效接入供电网装置，该装置包括分布式能源端、5g通信模块、电网接入端和智能分析预测平台，其中：
3、所述分布式能源端包括至少一种分布式能源发电设备，且每种分布式能源发电设备上均安装有传感器，所述传感器用于采集分布式能源的运行参数，所述运行参数包括发电功率、电压、电流、频率、设备温度，太阳能发电设备包括环境光照强度、光伏板温度，风能发电设备包括风速和风向；
4、所述5g通信模块分别安装在分布式能源端和电网接入端，用于实现分布式能源端与电网接入端以及智能分析预测平台之间的数据传输，所述5g通信模块采用定制的5g通信协议，所述定制的5g通信协议的数据帧结构为：定义数据帧由帧头、数据域和帧尾组成，帧头长度为lh，帧尾长度为lt，数据域长度为ld，其中lh＝[a×log2n+b]字节，lt＝c字节，ld＝m字节，n为分布式能源设备数量，a、b、c为预设常数，m为根据实际采集数据量确定的字节数，且数据帧在传输过程中的加密算法为：定义原始数据为x，加密后的数据为y，加密算法为y＝(x+k1)×(k2+sin(x))，其中k1和k2为加密密钥，且k1和k2根据设备唯一标识和时间戳动态生成；
5、所述电网接入端包括接入装置和电网控制设备，所述接入装置用于将分布式能源产生的电能接入电网，并根据5g通信模块传输的分布式能源运行数据对接入过程进行实时调整，所述电网控制设备用于监控电网的整体运行状态；
6、所述智能分析预测平台包括数据采集与预处理模块、人工智能分析预测模块和决策支持模块，所述数据采集与预处理模块用于接收来自5g通信模块的数据，并对数据进行清洗和归一化处理，所述人工智能分析预测模块用于分析分布式能源的供应情况和预测电网需求，所述人工智能分析预测模块采用的分布式能源供应情况分析算法为：定义分布式能源为太阳能发电，其发电量预测值为psolar，光照强度为i，光伏板温度为t，大气质量指数为aqi，云层厚度为c，太阳方位角为θ，其算法公式为：其中k3、k4、k5、k6为通过历史数据训练得到的系数，对于风能发电，定义发电量预测值为puind，风速为v，风向为α，地形地貌特征参数为h，空气密度为ρ，其算法公式为：pwind＝k7×v3×sin(α)×(1+k8×h)×ρ，其中k7、k8为通过历史数据训练得到的系数；
7、所述人工智能分析预测模块采用的电网需求预测算法为：定义电网在t时刻的功率需求预测值为pdemand(t)，历史用电数据为ehist(t-i)，i＝1,2,…,n，经济发展数据为eco(t)，人口流动数据为pop(t)，工业生产计划数据为ind(t)，大型活动安排数据为act(t)，其算法公式为：其中k9、k10、k11、k12、k13为通过历史数据训练得到的系数，ωi为历史用电数据的权重系数；
8、所述决策支持模块用于根据人工智能分析预测模块的结果为能源调度和管理提供决策支持。
9、进一步地，所述分布式能源端的传感器在采集数据时，对于太阳能发电设备：
10、其光照强度传感器采用多探头结构，包括至少三个不同角度的探头，且探头采用的材料为光吸收效率在特定波段达到预设阈值的新型光电材料，该材料的光吸收效率η与波长λ的关系满足其中λ0为该材料光吸收效率最高时的波长，k14和k15为材料特性常数；
11、确定k14和k15的过程如下：首先，在实验室环境下，对该新型光电材料进行波长扫描测试，在不同波长λ下测量光吸收效率η，得到一系列(λ,η)数据点，然后采用最小二乘法对这些数据点进行拟合，拟合函数为通过拟合过程，确定使拟合误差最小的k14和k15值；
12、光伏板温度传感器采用贴附式安装，贴附在光伏板背面且与光伏板紧密接触，传感器内部采用微纳结构的热敏材料，该热敏材料的电阻r与温度t的关系为：r＝r0×(1+k16×t+k17×t2)，其中r0为在参考温度下的电阻值，k16和k17为热敏材料的特性参数；
13、确定k16和k17的方法如下：将带有微纳结构热敏材料的传感器置于可精确控制温度的环境箱中，从低温到高温逐步改变环境温度t，同时测量对应的电阻r值，得到多组(t,r)数据，对这些数据进行二次多项式拟合，即r＝r0×(1+k16×t+k17×t2)，通过拟合算法确定k16和k17的值。
14、更进一步地，所述5g通信模块在分布式能源端的安装位置经过优化设计，具体如下：
15、考虑分布式能源发电设备的电磁辐射特性和周围环境的电磁干扰情况，定义分布式能源发电设备的电磁辐射强度分布函数为e(x,y,z)，其中(x,y,z)为空间坐标，周围环境的电磁干扰强度分布函数为i(x,y,z)，5g通信模块安装位置坐标为(x,y,z)，5g通信模块的信号接收强度函数为s(x,y,z)，其关系为：其中k18和k19为与5g通信模块硬件特性相关的常数；
16、确定k18和k19的过程：在实验室中，使用标准电磁辐射源模拟分布式能源发电设备的电磁辐射，设置不同强度的电磁辐射e，同时在周围施加不同强度的电磁干扰i，在不同位置放置5g通信模块，测量其实际信号接收强度s，通过对多组(e,i,s)数据进行多元线性回归分析，得到k18和k19的值；
17、通过对分本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种分布式能源高效接入供电网装置，其特征在于，该装置包括分布式能源端、5G通信模块、电网接入端和智能分析预测平台，其中：
2.根据权利要求1所述的一种分布式能源高效接入供电网装置，其特征在于，所述分布式能源端的传感器在采集数据时，对于太阳能发电设备：
3.根据权利要求1所述的一种分布式能源高效接入供电网装置，其特征在于，所述5G通信模块在分布式能源端的安装位置经过优化设计，具体如下：
4.根据权利要求1所述的一种分布式能源高效接入供电网装置，其特征在于，所述电网接入端的接入装置中电力电子变换设备采用一种新型的拓扑结构，该拓扑结构由多个功率半导体器件和无源元件组成，具体如下：
5.根据权利要求1所述的一种分布式能源高效接入供电网装置，其特征在于，所述电网接入端的电网控制设备采用一种基于多智能体系统的控制算法，具体如下：
6.根据权利要求1所述的一种分布式能源高效接入供电网装置，其特征在于，所述智能分析预测平台的数据采集与预处理模块在进行数据清洗时，采用一种基于聚类分析和密度峰值算法的数据异常值检测方法，具体如下：>
7.根据权利要求1所述的一种分布式能源高效接入供电网装置，其特征在于，所述智能分析预测平台的人工智能分析预测模块在分析分布式能源供应情况时，对于生物质能发电设备，考虑生物质的种类、湿度、颗粒度以及发酵和燃烧效率等因素，其发电量预测算法如下：
8.根据权利要求1所述的一种分布式能源高效接入供电网装置，其特征在于，所述智能分析预测平台的人工智能分析预测模块在预测电网需求时，进一步考虑季节变化对居民用电习惯的影响，引入季节系数，其电网需求预测算法改进如下：
9.根据权利要求1所述的一种分布式能源高效接入供电网装置，其特征在于，所述智能分析预测平台的决策支持模块在生成能源调度和管理决策时，考虑分布式能源接入点与电网负荷中心之间的电气距离，其决策算法如下：
10.根据权利要求1所述的一种分布式能源高效接入供电网装置，其特征在于，所述智能分析预测平台在进行数据分析和预测时，采用一种基于量子计算原理的数据处理加速方法，具体如下：
...【技术特征摘要】
1.一种分布式能源高效接入供电网装置，其特征在于，该装置包括分布式能源端、5g通信模块、电网接入端和智能分析预测平台，其中：
2.根据权利要求1所述的一种分布式能源高效接入供电网装置，其特征在于，所述分布式能源端的传感器在采集数据时，对于太阳能发电设备：
3.根据权利要求1所述的一种分布式能源高效接入供电网装置，其特征在于，所述5g通信模块在分布式能源端的安装位置经过优化设计，具体如下：
4.根据权利要求1所述的一种分布式能源高效接入供电网装置，其特征在于，所述电网接入端的接入装置中电力电子变换设备采用一种新型的拓扑结构，该拓扑结构由多个功率半导体器件和无源元件组成，具体如下：
5.根据权利要求1所述的一种分布式能源高效接入供电网装置，其特征在于，所述电网接入端的电网控制设备采用一种基于多智能体系统的控制算法，具体如下：
6.根据权利要求1所述的一种分布式能源高效接入供电网装置，其特征在于，所述智能分析预测平台的数据采集与预处理模块在进行数据清洗时，采用一种基...
【专利技术属性】
技术研发人员：李晓阳，张娅，陈慎，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司唐河县供电公司，
类型：发明
国别省市：
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