[发明专利]集装箱式无人超市风光互补系统设计方法

说明书

本发明公开了一种集装箱式无人超市风光互补系统设计方法，涉及智能超市技术领域，该集装箱式无人超市风光互补系统包括太阳能板和风力发电机，太阳能板和风力发电机通过电线与电能控制系统连接，电能控制系统经过交直流电压转换器与蓄能电池组连接，蓄能电池组与外部电网连接，蓄能电池组通过电线与无人超市的负载连接，无人超市建造在集装箱内。

技术领域

本发明涉及智能超市技术领域，特别涉及一种集装箱式无人超市风光互补系统设计方法。

背景技术

无人超市的出现给传统的零售方式带来了变革，无人零售店借助智能，对传统的零售方式进行创新，在商业上将引发更多的想象空间，是智能化社会的必然发展趋势。目前为止，无人超市的电力供应一直是外接电网进行供电，这对一些布线有难度的地区的零售有限制，比如临时场地、灾区地区等布线困难地区。当今社会对可再生能源的利用越来越广泛，而太阳能和风能是其中较为广泛使用的清洁能源。但太阳能和风能与环境、时间、气象密切相关，可再生能源的不稳定性需要进行合理有效的设计才能保证系统正常进行。

通常风光互补系统主要由以下部分构成：风力发电机(风机)与太阳能电池、能量控制系统、交直流与电压变换器、储能电池组和交直流用电负载。风机的输出功率主要由两部分决定：风机的风轮机和发电机。太阳能电池的输出功率与太阳辐射强度、环境温度和太阳能电池板尺寸与转化效率等因素相关。现有的无人超市无法利用太阳能和风能等低成本能源，耗能较大，成本高昂。而且现有的无人超市占地面积大，建造成本高。现有一些电价预测技术以及能量调度策略，都需要假设电价和负载满足独立同分布(i.i.d)条件，而实际情况中这一条件很难达到。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种集装箱式无人超市风光互补系统设计方法，可以利用太阳能和风能为超市功能，而且采用集装箱式结构，占地面积小，建造成本低廉。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：

该集装箱式无人超市风光互补系统包括太阳能板和风力发电机，太阳能板和风力发电机通过电线与电能控制系统连接，电能控制系统经过交直流电压转换器与蓄能电池组连接，蓄能电池组与外部电网连接，蓄能电池组通过电线与无人超市的负载连接，无人超市建造在集装箱内。

该集装箱式无人超市风光互补系统设计方法包括如下步骤：

(1)测量无人超市所在地的负载的能耗历史数据、太阳辐射强度、风速、环境温度进行统计，能够得到[0，T]时间内的光照辐射强度函数S(t)和温度函数T(t)和风速函数v(t)；根据无人超市所在地负载的能耗历史数据、光照辐射强度函数S(t)和温度T(t)，得到[0，T]时间内负载子系统的能耗均值和能量消耗率，其中，T以小时为单位；

(2)根据系统的可靠性要求，负载能耗计算所需设计蓄电池容量E，

式中α为常数，表示电池容量消耗非线性程度，值越大，扩散速度越快，电池的放电损耗就越小，L为电池寿命，i(t)为时变电流。第一部分是电池能量消耗，能量不能恢复，第二部分表示电池放电时被抑制的能量，它可以在电池处于空闲状态下恢复；

(3)结合步骤(1)测量得到的负载能耗和步骤中(2)所计算得到的蓄电池容量，设计风叶长为R的风力发电机数量N和太阳能电池板面积A。

步骤(3)中蓄电池容量的具体计算步骤为：

(1)太阳能板的输出功率：

在辐射强度S(t)和温度T(t)下，面积A的太阳能电池输出功率能够近似表示为P(t)：

P(t)＝AP_maxη(S(t)/S_ref)[1+a(T(t)-T_ref)]