本发明涉及能源控制，尤其涉及一种高速公路分布式光伏源网荷储一体化系统及控制方法。
背景技术：
1、高速公路一体化体系是指在高速公路上布置光伏发电装置，该体系可以实现光伏发电、能量储存及电动车充电等功能的集成，提供可再生能源供电和充电服务。但是，现有的一体化体系存在各个设备布设不合理，导致可再生能源供电和充电服务效果较差，降低了用户对新能源的体验感。
2、现有技术一，申请号：cn 201810499824.6公开了一种高速公路电能存储系统，包括储存系统安装遮挡棚和存储电池，储存系统安装遮挡棚搭建于高速公路上方，储存系统安装遮挡棚的上部安装有安全防护网，安全防护网上方铺设太阳能电池板，太阳能电池板用于发电，太阳能电池板与存储电池相连接；存储电池并列连接，设置有多个，用于储存光伏发电电能；储存电池输出端连接有电量监测传感器，电量监测传感器与电量监测中心服务器相连接，用以监测光伏存储电池的储能情况，并针对储存的电能进行分配和管理。虽然能有效地实现高速公路电能储存，改善了其使用效果，便于更好地利用光伏充电，并便于电池存储电能，且设置有电能储存计量和监测装置，方便更好地针对储存的电能进行管理。但是其功能相对单一，没有实现与充电桩的连接，导致可再生能源利用效率较低。
3、现有技术二，申请号：cn201810499788.3公开了一种采用碲化薄膜太阳能电池玻璃的高速公路充电站，包括依次相连的直流配电单元、直流储能单元、直流充电设备和收费单元；直流配电单元分别与光伏电站和光伏微电网相连，直流储能单元还连接dc-ac逆变单元，dc-ac逆变单元连接交流充电设备，交流充电设备也与收费单元相连；光伏电站为采用碲化薄膜太阳能电池玻璃构建的电站，碲化薄膜太阳能电池玻璃为掺氟的二氧化锡导电玻璃上沉积硫化镉薄膜制备而成。虽然充电站，采用碲化薄膜太阳能电池玻璃构建而成，在整体设计方案上具有独特性，利用太阳能光伏独立离网发电和光伏微电网为充电设备提供电能，针对高速公路上的地上停车场位，为机动车提供充电服务。但是其智能化程度较低，不能实现新能源发电与充电桩的合理化使用。
4、现有技术三，申请号：cn 202011422259.7公开了一种直流综合微电网系统及控制方法，包括多个通过直流传输母线依次连接的直流微网系统，每个直流微网系统包括搭载于直流母线上的光伏发电系统、储能系统及双向连接系统，直流母线上的电压为第一电压，直流传输母线上的电压为第二电压，双向连接系统，用于将直流母线的第一电压转换为直流传输母线的第二电压或者将直流传输母线的第二电压转换为直流母线的第一电压，从而实现两个相邻的直流微网系统之间的能量双向流动。虽然可以为在高速公路两旁建设的5g通讯基站进行供电。但是其供电对象单一，导致其使用范围有限，不能实现新能源的最大化利用。
5、目前现有技术一、现有技术二及现有技术三存在现有高速公路上的可再生能源供电和充电服务的功能单一，其智能化控制程度较低，不利于推动能源的清洁和可持续发展。因而，本发明提供一种高速公路分布式光伏源网荷储一体化系统及控制方法，布置光伏发电模块，并将其与电网模块、充电桩模块和能量储存模块相连接，形成一个完整的一体化能源系统；实现光伏发电模块、能量储存模块、电动车充电等功能的集成，提供可再生能源供电和充电服务。
技术实现思路
1、本发明的主要目的在于提供一种高速公路分布式光伏源网荷储一体化系统及控制方法，以解决现有技术中现有高速公路上的可再生能源供电和充电服务的功能单一，其智能化控制程度较低，不利于推动能源的清洁和可持续发展的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种高速公路分布式光伏源网荷储一体化控制方法，所述高速公路分布式光伏源网荷储一体化控制方法包括：
4、根据高速公路的特点和性质，确定布设光伏发电设备的位置和数量，建立光伏发电设备与电网、充电桩及电能存储器的连接；
5、通过控制器，将光伏发电设备、电网、充电桩及电能存储器进行集成控制，按照控制策略实现电网、充电桩及电能存储器功能的协调与控制；
6、控制器根据控制策略，实时监控光伏发电模块、能量储存模块和充电桩模块的运行状态，将实时监测的数据以图表形式展示，并生成报告。
7、作为本发明的进一步改进，确定布设光伏发电设备的位置和数量，包括：
8、按照光照条件、土地利用情况及交通流量因素对高速公路的特点和性质进行分析；对高速公路沿线的太阳能资源进行评估，确定光伏发电设备的发电潜力；确定可用于布设光伏发电设备的土地；评估高速公路沿线的充电桩的需求量；
9、利用多元线性回归分析建立数学模型，使用最小二乘法估计模型的参数，最小二乘法的目标是最小化所有样本的残差平方和，即最小化，通过求解最小二乘法的正规方程，得到参数的估计值；
10、有m个样本，其中第i个样本的自变量为x1i、x2i、x3i和x4i，因变量为yi，数学模型表示为：
11、yi＝β0+β1x1i+β2x2i+β3x3i+β4x4i+εi
12、其中，β0、β1、β2、β3和β4是待估计的参数，εi是误差项；
13、使用最小二乘法估计模型的参数，最小二乘法的目标是最小化所有样本的残差平方和，即最小化：
14、σ(yi-(β0+β1x1i+β2x2i+β3x3i+β4x4i))2
15、通过求解最小二乘法的正规方程，得到参数的估计值，具体的数学公式如下：
16、β＝(xt x)-1xt y
17、其中，β是参数向量，x是自变量的矩阵，y是因变量的向量，t表示矩阵的转置，-1表示矩阵的逆；
18、使用得到的参数估计值，对新的光照条件、土地利用情况、交通流量和充电桩需求量数据进行预测，得到光伏发电设备的位置和数量的预测值。
19、作为本发明的进一步改进，建立光伏发电设备与电网、充电桩及电能存储器的连接，包括：
20、为光伏发电设备与电网、充电桩及电能存储器每个设备，选择物联网通信模块，将通过以太网设备连接到网络；
21、设备开始采集相关数据，使用物联网协议mqtt，将采集到的数据通过物联网通信模块传输到云平台；云平台接收设备传输的数据，对数据进行处理、分析和存储；
22、根据光伏发电设备的数据进行发电效率分析和故障检测，根据分析结果和应用程序的逻辑，向设备发送指令或控制信号，以实现远程监控、故障排除或自动化控制功能。
23、作为本发明的进一步改进，控制策略的生成，包括：
24、在实时监测光伏发电模块、能量储存模块和充电桩模块的运行状态，采集相关数据；对采集到的数据进行分析，包括对光伏发电设备的发电效率进行评估，电网负荷的预测和分析，以及充电桩的需求和充电效率分析；
25、基于数据分析的结果和设定的优化目标，生成相应的控制策略，根据电网负荷情况和储能量的剩余，决定光伏发电设备的并网功率；根据充电桩的需求和光伏发电设备的发电量，调整充电桩的充电功率；根据储能器的状态和电网负荷情况，决定储能器的充放电策略；
26、根据生成的控制策略，控制器生成相应的控制指令，并通过通信网络下发给光伏发电设备、电网、充电桩及电能存储器，实现协调与控制。
27、作为本发明的进一步改进，对采集到的数据进行分析，包括：
28、通过比较实际输出功率与理论最大输出功率之间的差异评估，分析光伏发电模块的输出功率和光照强度等数据；
29、通过分析历史电网负荷数据，结合当前的运行状态数据，采用时间序列分析，预测未来一段时间内的电网负荷；同时，对当前的电网负荷进行分析，了解当前的负荷状况；
30、通过分析充电桩的实时需求数据，包括充电功率需求、充电时长，了解充电桩的需求情况；同时，也分析充电桩的充电效率，即实际充入电量与充电桩需求电量之间的差异。
31、作为本发明的进一步改进，生成相应的控制策略，包括：
32、通过收集和分析历史数据，获取电网负荷的变化趋势以及储能器的充放电状态；设定优化目标，最大化光伏发电设备的利用率，最小化电网负荷峰值；
33、根据数据分析的结果和优化目标，生成控制策略，包含当电网负荷较低、储能器的充电状态充足时，允许光伏发电设备的并网功率较大，以充分利用太阳能资源；而当电网负荷较高、储能器的充电状态较低时，限制光伏发电设备的并网功率；
34、通过与光伏发电设备、充电桩和储能器等设备的通信，实时获取各个设备的运行状态和数据信息，并根据生成的控制策略进行相应的调整和控制；包含通过调整光伏发电设备的逆变器输出功率，控制其与电网的连接；通过调整充电桩的充电功率，控制其与光伏发电设备的协同运行；通过控制储能器的充放电功率，实现对电网负荷的调节。
35、作为本发明的进一步改进，数据分析的结果和优化目标的结合处理，包括：
36、通过收集和分析历史数据来获取电网负荷的变化趋势以及储能器的充放电状态；包括电网负荷的实时数据、历史负荷数据、光伏发电设备的发电数据以及储能器的充放电数据；根据优化目标设定，确定控制策略的目标；
37、根据数据分析的结果，确定不同负荷水平下的光伏发电功率曲线，以及储能器的充放电状态；同时，根据优化目标，确定允许光伏发电设备的并网功率较大的情况，以充分利用太阳能资源；而在电网负荷较高、储能器充电状态较低的情况下，限制光伏发电设备的并网功率；
38、将控制策略应用于实际系统中进行实施；根据实时的电网负荷和储能器的充放电状态，根据控制策略来调整光伏发电设备的并网功率，以实现优化目标。
39、作为本发明的进一步改进，生成控制指令，包括：
40、根据控制策略中确定的光伏发电设备的并网功率，将该功率值转化为控制指令，通过调整光伏发电设备的输出电压或电流来实现；根据控制策略中确定的充电桩的充电功率，将该功率值转化为控制指令，通过调整充电桩的输出电压或电流来实现；根据控制策略中确定的储能器的充放电策略，将该策略转化为控制指令，通过调整储能器的充放电电流或电压来实现；
41、将生成的控制指令通过通信网络发送给相应的设备，如光伏发电设备、充电桩和储能器；
42、设备接收到控制指令后，根据指令进行相应的调节和控制，实现控制策略的执行。
43、作为本发明的进一步改进，生成报告，包括：
44、获取控制策略的控制结果，收集实时监测到的光伏发电模块、能量储存模块和充电桩模块的运行状态数据，对收集到的数据使用统计分析方法提取发电效率、储能器状态、充电需求等特征；
45、根据统计分析的结果，生成报告的内容和格式，包括光伏发电设备的运行情况、电网负荷的预测和分析、充电桩的需求和效率分析；
46、将生成的报告以图表及文字形式呈现，通过电子邮件进行发布。
47、为实现上述目的，本发明还提供了如下技术方案：
48、一种高速公路分布式光伏源网荷储一体化系统，其应用于所述的高速公路分布式光伏源网荷储一体化系统高速公路分布式光伏源网荷储一体化控制方法，所述高速公路分布式光伏源网荷储一体化系统包括：
49、连接建立模块，用于根据高速公路的特点和性质，确定布设光伏发电设备的位置和数量，建立光伏发电设备与电网、充电桩及电能存储器的连接；
50、策略控制模块，用于通过控制器，将光伏发电设备、电网、充电桩及电能存储器进行集成控制，按照控制策略实现电网、充电桩及电能存储器功能的协调与控制；
51、报告生成模块，用于控制器根据控制策略，实时监控光伏发电模块、能量储存模块和充电桩模块的运行状态，将实时监测的数据以图表形式展示，并生成报告。
52、本发明确定光伏发电设备的位置和数量，建立设备之间的连接，实现高速公路上的分布式光伏发电系统；在高速公路上合理布设光伏发电设备，利用太阳能进行发电，为后续的能源管理系统提供可靠的能源供应；通过利用清洁能源进行发电，降低对传统能源的依赖，减少碳排放，实现可持续发展。将光伏发电设备、电网、充电桩及电能存储器进行集成控制，实现它们之间的协调与控制；通过集成控制系统，实现光伏发电、能量储存和电动车充电等功能的协调与控制，确保能源的高效利用和平衡供需；提高能源利用效率，优化能源流动，减少能源浪费，降低能源成本，提升能源系统的可靠性和稳定性。根据控制策略生成控制指令，实时监控光伏发电模块、能量储存模块和充电桩模块的运行状态，以图表形式展示监测数据，并生成报告；通过实时监测和数据展示，及时掌握光伏发电系统、电网和充电桩的运行情况，发现问题并进行及时处理；提高能源管理系统的可视化和可操作性，实现对能源系统的精细化管理，优化能源利用和供需平衡，提高系统的可靠性和经济性。
1.一种高速公路分布式光伏源网荷储一体化控制方法，其特征在于，所述高速公路分布式光伏源网荷储一体化控制方法包括：
2.根据权利要求1所述的高速公路分布式光伏源网荷储一体化控制方法，其特征在于，确定布设光伏发电设备的位置和数量，包括：
3.根据权利要求1所述的高速公路分布式光伏源网荷储一体化控制方法，其特征在于，建立光伏发电设备与电网、充电桩及电能存储器的连接，包括：
4.根据权利要求1所述的高速公路分布式光伏源网荷储一体化控制方法，其特征在于，控制策略的生成，包括：
5.根据权利要求4所述的高速公路分布式光伏源网荷储一体化控制方法，其特征在于，对采集到的数据进行分析，包括：
6.根据权利要求4所述的高速公路分布式光伏源网荷储一体化控制方法，其特征在于，生成相应的控制策略，包括：
7.根据权利要求6所述的高速公路分布式光伏源网荷储一体化控制方法，其特征在于，数据分析的结果和优化目标的结合处理，包括：
8.根据权利要求4所述的高速公路分布式光伏源网荷储一体化控制方法，其特征在于，生成控制指令，包括：
9.根据权利要求1所述的高速公路分布式光伏源网荷储一体化控制方法，其特征在于，生成报告，包括：
10.一种高速公路分布式光伏源网荷储一体化系统，其应用于如权利要求1至9之一所述的高速公路分布式光伏源网荷储一体化系统高速公路分布式光伏源网荷储一体化控制方法，其特征在于，所述高速公路分布式光伏源网荷储一体化系统包括：
