Inteligentní řízení hybridní fotovoltaické elektrárny

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá návrhem a realizací inteligentního řídicího systému (EMS) pro hybridní fotovoltaické elektrárny s cílem optimalizovat ekonomiku provozu a chránit bateriové úložiště. Výpočetním jádrem je mikrokontrolér ESP32, který komunikuje přes protokol Modbus TCP s asymetrickým měničem GoodWe ET G2. Prediktivní vrstva systému kombinuje adaptivní odhad spotřeby pomocí exponenciálního klouzavého průměru (EMA), meteorologické předpovědi a aktivní řízení na základě spotových cen elektřiny pro energetickou arbitráž. K ochraně akumulátorů před prodělečným mikrocyklováním je integrován výpočet sdružených nákladů na uložení energie (LCOS). Práce řeší i plynulé vytěžování solárních přebytků do bojleru pomocí synchronní Sigma-Delta modulace, což účinně minimalizuje účetní odchylky na digitálních elektroměrech. Součástí řešení je vzdálený datový server pro agregaci dat z externích API a lokální webové uživatelské rozhraní pro analytiku a konfiguraci parametrů.

This thesis deals with the design and implementation of an intelligent control system (EMS) for hybrid photovoltaic power plants with the aim of optimizing operational efficiency and protecting the battery storage system. The computational core is an ESP32 microcontroller, which communicates via the Modbus TCP protocol with a GoodWe ET G2 asymmetric inverter. The system’s predictive layer combines adaptive consumption estimation using an exponential moving average (EMA), weather forecasts, and active control based on spot electricity prices for energy arbitrage. To protect the batteries from detrimental microcycling, the calculation of levelized cost of storage (LCOS) is integrated. The work also addresses the smooth feeding of solar surpluses into the boiler using synchronous Sigma-Delta modulation, which effectively minimizes billing inaccuracies on digital electricity meters. The solution includes a cloud-based backend for aggregating data from external APIs and a local web user interface for analytics and parameter configuration.