本发明涉及新能源发电领域，具体涉及一种新能源光伏发电自稳态输出调整方法及装置。
背景技术：
新能源中的太阳能作为一种清洁能源，不仅具有取之不尽用之不竭的优点，而且不排放温室气体和污染物。是一种理想的新能源，但是太阳能以来光照转化为电能，受空中云层的影响很大，造成电网的输出功率不稳定。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种新能源光伏发电自稳态输出调整方法及装置，提高太阳能发电输出功率的稳定性。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：
一种新能源光伏发电自稳态输出调整方法，包括以下步骤，
根据光伏板历史发电功率数据预测下一时段无云层遮挡状态的发电功率；
观测天空中云层的分布以及状态，预测下一时段光伏板输出电功率；
实时监测光伏板输出电功率，并结合对下一时段光伏板电功率的预测，对输出的电流和电压进行平滑处理；
根据用电负载调整总输出电功率。
进一步地，所述根据光伏板历史发电功率数据预测下一时段无云层遮挡状态的发电功率，包括，
所述光伏板历史发电功率数据中包括被云层遮挡时间段数据以及无云层遮挡状态发电数据，将日照长度相同且当天太阳高度最高点相同的当天工作时间-发电功率曲线进行对比；
截取曲线中重合的最大值，组合而成的新曲线；
求取新曲线关于工作时间的导函数，导函数在工作时间区间内，有且仅有一个零点，则该新曲线即为当天无云层遮挡工作时间-发电功率曲线。
进一步地，若所述新曲线在工作时间区间内存在两个或以上零点，则在误差允许范围内，将相邻工作日的无云层遮挡工作时间-发电功率曲线进行等效替换；
并且结合日照长度以及当天太阳最高点的差异对等效替换的无云层遮挡工作时间-发电功率曲线进行修正。
进一步地，所述观测天空中云层的分布以及状态，预测下一时段光伏板输出电功率，包括，
观测t0时刻天空云朵的位置、形状以及颜色，所述位置包括云朵的三维空间坐标，所述形状包括云朵的边界以及大小，所述颜色包括云朵各个像素点的rgb值；
在t1时刻重复上述观测步骤；
根据t0至t1时刻云朵的变化差值，建立与下一时间段内光伏板输出电功率的映射；
将上述的映射输入神经网络进行训练，得到云层-输出电功率预测模型。
进一步地，所述实时监测光伏板输出电功率，并结合对下一时段光伏板电功率的预测，对输出的电流和电压进行平滑处理，包括，
根据下一时段光伏板电功率的预测，对电功率做关于时间的积分，得出该时间段内的发电总量；
当该时间段内的发电总量高于负载端的需求量，则将电能进行存储；
当该时间段内的发电总量低于负载端的需求量，则释放被存储的电能；
在存储/释放电能过程中，保持该时间段内总输出电压和电流的稳定。
进一步地，所述将电能进行存储，包括，
当多余发电量低于电容器的可用余量，则将多余电能存储电容器，此过程中通过控制接入电容器的电压，实现总输出电流和电压的稳定；
当多余发电量高于电容器的可用余量，则将光伏板接入电机，将电能转化为飞轮的动能，此过程中通过控制接入电机的电压，实现总输出电流和电压的稳定；
当飞轮的动能不足以容纳多余电能的能量，则将电机驱动气泵转动，将电能转化为压缩空气的内能，此过程中通过控制空气压缩速率的方式实现总输出电流和电压的稳定。
进一步地，所述释放被存储的电能，包括，
当缺口发电量低于电容器内的可用电能，则将可用电能释放进入总输出电路，此过程中通过控制接入电容器的电压，实现总输出电流和电压的稳定；
当缺口发电量高于电容器的可用电能，则将电机接入总输出电路，将飞轮的动能转化为电能，此过程中通过控制电机的接入通断，以脉冲宽度调制的方式实现总输出电流和电压的稳定；
当飞轮的动能低于电能缺口，则释放压缩空气的内能转化为机械能驱动电机转动，最终转化为电能接入总输出电路，此过程中通过控制压缩气体的释放流速，实现总输出电流和电压的稳定。
一种新能源光伏发电自稳态输出调整装置，所述装置能够实现上述任一步骤。
进一步地，所述装置还包括控制器，所述控制器控制光伏板输出端与电容、电机的电性连接，所述电机的驱动轴固定有同轴的飞轮，所述驱动轴的末端通过速度触发联轴器驱动压缩泵，所述压缩泵的排气口与耐压壳体之间设置有第一单向电控阀；
所述耐压壳体与气动泵之间设置有第二单向电控阀，所述气动泵通过单向联轴器驱动电机的驱动轴转动。
进一步地，所述速度触发联轴器包括与驱动轴固定的第一内轴，以及与第一内轴同轴的第一外筒，所述第一内轴径向开设有系列凹槽，凹槽内通过弹性带连接有滑块，所述滑块在高转速状态下受到离心力的作用能够嵌入第一外筒内壁的卡口；
所述单向电空阀的壳体开设有进气口，所述进气口的内侧抵接有弧形的阻挡块，所述阻挡块在摆杆的作用下移动，所述摆杆末端的永磁体受到线圈组的作用而位移，壳体还开设有出气口设置有t形塞，避免外部气体进入壳体内部；
所述单向联轴器包括与气动泵固定的第二内轴，所述第二内轴表面周向铰接有摆块，所述摆块在弹簧的压迫下与第二外筒的内壁楔形槽卡合。
本发明的收益效果是：
提高太阳能发电输出功率的稳定性；根据光伏板历史发电功率数据以及天空中云层的分布以及状态，预测下一时段光伏板输出电功率，并结合对下一时段光伏板电功率的预测，对输出的电流和电压进行平滑处理，根据用电负载调整总输出电功率，并且通过设置电容、飞轮、耐压壳体三重能量存储装置，实现对新能源光伏发电中波动电量的存储和释放，最终实现总体输出功率的稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述新能源光伏发电自稳态输出调整装置的连接示意图；
图2为本发明所述新能源光伏发电自稳态输出调整方法的流程示意图；
图3为本发明所述速度触发联轴器的立体拆分结构示意图；
图4为本发明所述速度触发联轴器的剖面结构示意图；
图5为本发明所述单向联轴器的立体结构示意图；
图6为本发明所述单向联轴器的剖面结构示意图；
图7为本发明所述单向电控阀的立体拆分结构示意图；
图8为本发明所述单向电控阀的侧剖立体结构示意图；
图9为本发明所述单向电控阀的侧剖平面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1，示出本装置的主要部件的连接示意图，包括控制器1，控制器1控制光伏板输出端与电容、电机2的电性连接，电机2的驱动轴固定有同轴的飞轮3，驱动轴的末端通过速度触发联轴器4驱动压缩泵5，压缩泵5的排气口与耐压壳体6之间设置有第一单向电控阀7，耐压壳体6与气动泵9之间设置有第二单向电控阀8，气动泵9通过单向联轴器10和传动带11驱动电机2的驱动轴转动。通过设置电容、飞轮3、耐压壳体6三重能量存储装置，实现对光伏发电中波动电量的存储和释放，最终实现总体输出功率的稳定。
但是考虑到云层的影响，还需要对光伏板的未来时段发电量进行估算，因此还需要一种新能源光伏发电自稳态输出调整方法。
如图2所示，该方法包括：
光伏板历史发电功率数据中包括被云层遮挡时间段数据以及无云层遮挡状态发电数据，将日照长度相同且当天太阳高度最高点相同的当天工作时间-发电功率曲线进行对比；
截取曲线中重合的最大值，组合而成的新曲线；
求取新曲线关于工作时间的导函数，导函数在工作时间区间内，有且仅有一个零点，则该新曲线即为当天无云层遮挡工作时间-发电功率曲线；
若所述新曲线在工作时间区间内存在两个或以上零点，则在误差允许范围内，将相邻工作日的无云层遮挡工作时间-发电功率曲线进行等效替换；
并且结合日照长度以及当天太阳最高点的差异对等效替换的无云层遮挡工作时间-发电功率曲线进行修正。
观测t0时刻天空云朵的位置、形状以及颜色，所述位置包括云朵的三维空间坐标，所述形状包括云朵的边界以及大小，所述颜色包括云朵各个像素点的rgb值；
在t1时刻重复上述观测步骤；
根据t0至t1时刻云朵的变化差值，建立与下一时间段内光伏板输出电功率的映射；
将上述的映射输入神经网络进行训练，得到云层-输出电功率预测模型；
根据下一时段光伏板电功率的预测，对电功率做关于时间的积分，得出该时间段内的发电总量；
当该时间段内的发电总量高于负载端的需求量，则将电能进行存储；
当该时间段内的发电总量低于负载端的需求量，则释放被存储的电能；
在存储/释放电能过程中，保持该时间段内总输出电压和电流的稳定；
电容的单位容量造价比太高，但是响应速度快，适合做一级能量存储，飞轮相应速度和造价居中，适合做二级能量存储，耐压壳体造价最低，但是响应速度也很低，适合做三级能量存储；
如图1所示，当多余发电量低于电容器的可用余量，则将多余电能存储电容器，此过程中通过控制接入电容器的电压，实现总输出电流和电压的稳定；
当多余发电量高于电容器的可用余量，则将光伏板接入电机，将电能转化为飞轮的动能，此过程中通过控制接入电机的电压，实现总输出电流和电压的稳定；
当飞轮2的动能不足以容纳多余电能的能量，则将电机3驱动气泵5转动，将电能转化为压缩空气的内能，此过程中通过控制空气压缩速率的方式实现总输出电流和电压的稳定。
当缺口发电量低于电容器内的可用电能，则将可用电能释放进入总输出电路，此过程中通过控制接入电容器的电压，实现总输出电流和电压的稳定；
当缺口发电量高于电容器的可用电能，则将电机2接入总输出电路，将飞轮3的动能转化为电能，此过程中通过控制电机2的接入通断，以脉冲宽度调制的方式实现总输出电流和电压的稳定；
当飞轮3的动能低于电能缺口，则释放压缩空气的内能转化为机械能驱动电机2转动，最终转化为电能接入总输出电路，此过程中通过控制压缩气体的释放流速，实现总输出电流和电压的稳定。
如图3-4所示，为了实现上述操作中整体输出电流和电压的稳定，需要控制器1实时控制电容器的充放电和电机2的启停以及正向反向充放电操作，还需要速度触发联轴器4在驱动轴转速达到设定转速后驱动压缩泵5工作；
速度触发联轴器4包括与驱动轴固定的第一内轴41，以及与第一内轴同轴的第一外筒42，所述第一内轴径向开设有系列凹槽43，凹槽43内通过弹性带44连接有滑块45，滑块45在高转速状态下受到离心力的作用能够嵌入第一外筒42内壁的卡口46；使得只能驱动轴转速过高后才能驱动压缩泵5工作。
如图7-9所示，还需要单向电控阀7、8在控制器1的控制下实现预设目标的气流控制，单向电空阀7、8的壳体70开设有进气口71，所述进气口71的内侧抵接有弧形的阻挡块72，阻挡块72在摆杆73的作用下移动，所述摆杆73末端的永磁体74受到线圈组75的作用而位移，壳体70还开设有出气口76设置有t形塞77，避免外部气体进入壳体内部；控制线圈组75的电流方向和通断，实现设定的功能。
如图5-6所示，还需要单向联轴器10，将压缩气体释放的能量转化为驱动电机2转动的动能，但是电机2正常转动时候不会驱动气动泵9的工作，单向联轴器10包括与气动泵9固定的第二内轴101，所述第二内轴101表面周向铰接有摆块102，摆块102在弹簧103的压迫下与第二外筒104的内壁楔形槽105卡合，通过棘轮效应达到单向驱动的作用。
上述操作中，相比较传统方式，提高太阳能发电输出功率的稳定性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料过着特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
1.一种新能源光伏发电自稳态输出调整方法，其特征在于：包括以下步骤，
根据光伏板历史发电功率数据预测下一时段无云层遮挡状态的发电功率；
观测天空中云层的分布以及状态，预测下一时段光伏板输出电功率；
实时监测光伏板输出电功率，并结合对下一时段光伏板电功率的预测，对输出的电流和电压进行平滑处理；
根据用电负载调整总输出电功率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述根据光伏板历史发电功率数据预测下一时段无云层遮挡状态的发电功率，包括，
所述光伏板历史发电功率数据中包括被云层遮挡时间段数据以及无云层遮挡状态发电数据，将日照长度相同且当天太阳高度最高点相同的当天工作时间-发电功率曲线进行对比；
截取曲线中重合的最大值，组合而成的新曲线；
求取新曲线关于工作时间的导函数，导函数在工作时间区间内，有且仅有一个零点，则该新曲线即为当天无云层遮挡工作时间-发电功率曲线。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：若所述新曲线在工作时间区间内存在两个或以上零点，则在误差允许范围内，将相邻工作日的无云层遮挡工作时间-发电功率曲线进行等效替换；
并且结合日照长度以及当天太阳最高点的差异对等效替换的无云层遮挡工作时间-发电功率曲线进行修正。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述观测天空中云层的分布以及状态，预测下一时段光伏板输出电功率，包括，
观测t0时刻天空云朵的位置、形状以及颜色，所述位置包括云朵的三维空间坐标，所述形状包括云朵的边界以及大小，所述颜色包括云朵各个像素点的rgb值；
在t1时刻重复上述观测步骤；
根据t0至t1时刻云朵的变化差值，建立与下一时间段内光伏板输出电功率的映射；
将上述的映射输入神经网络进行训练，得到云层-输出电功率预测模型。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述实时监测光伏板输出电功率，并结合对下一时段光伏板电功率的预测，对输出的电流和电压进行平滑处理，包括，
根据下一时段光伏板电功率的预测，对电功率做关于时间的积分，得出该时间段内的发电总量；
当该时间段内的发电总量高于负载端的需求量，则将电能进行存储；
当该时间段内的发电总量低于负载端的需求量，则释放被存储的电能；
在存储/释放电能过程中，保持该时间段内总输出电压和电流的稳定。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述将电能进行存储，包括，
当多余发电量低于电容器的可用余量，则将多余电能存储电容器，此过程中通过控制接入电容器的电压，实现总输出电流和电压的稳定；
当多余发电量高于电容器的可用余量，则将光伏板接入电机，将电能转化为飞轮的动能，此过程中通过控制接入电机的电压，实现总输出电流和电压的稳定；
当飞轮的动能不足以容纳多余电能的能量，则将电机驱动气泵转动，将电能转化为压缩空气的内能，此过程中通过控制空气压缩速率的方式实现总输出电流和电压的稳定。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述释放被存储的电能，包括，
当缺口发电量低于电容器内的可用电能，则将可用电能释放进入总输出电路，此过程中通过控制接入电容器的电压，实现总输出电流和电压的稳定；
当缺口发电量高于电容器的可用电能，则将电机接入总输出电路，将飞轮的动能转化为电能，此过程中通过控制电机的接入通断，以脉冲宽度调制的方式实现总输出电流和电压的稳定；
当飞轮的动能低于电能缺口，则释放压缩空气的内能转化为机械能驱动电机转动，最终转化为电能接入总输出电路，此过程中通过控制压缩气体的释放流速，实现总输出电流和电压的稳定。
8.一种新能源光伏发电自稳态输出调整装置，其特征在于：所述装置能够实现如权利要求1-7任一步骤。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：所述装置还包括控制器，所述控制器控制光伏板输出端与电容、电机的电性连接，所述电机的驱动轴固定有同轴的飞轮，所述驱动轴的末端通过速度触发联轴器驱动压缩泵，所述压缩泵的排气口与耐压壳体之间设置有第一单向电控阀；
所述耐压壳体与气动泵之间设置有第二单向电控阀，所述气动泵通过单向联轴器驱动电机的驱动轴转动。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：所述速度触发联轴器包括与驱动轴固定的第一内轴，以及与第一内轴同轴的第一外筒，所述第一内轴径向开设有系列凹槽，凹槽内通过弹性带连接有滑块，所述滑块在高转速状态下受到离心力的作用能够嵌入第一外筒内壁的卡口；
所述单向电空阀的壳体开设有进气口，所述进气口的内侧抵接有弧形的阻挡块，所述阻挡块在摆杆的作用下移动，所述摆杆末端的永磁体受到线圈组的作用而位移，壳体还开设有出气口设置有t形塞，避免外部气体进入壳体内部；
所述单向联轴器包括与气动泵固定的第二内轴，所述第二内轴表面周向铰接有摆块，所述摆块在弹簧的压迫下与第二外筒的内壁楔形槽卡合。
技术总结