一種為能源互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的源/網(wǎng)/儲/荷協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及能源互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域與分布式電源領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于能源互聯(lián)網(wǎng) 的源/網(wǎng)/儲/荷協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 分布式電源、通信與控制技術(shù)的快速發(fā)展帶來智能電網(wǎng)、主動配電網(wǎng)等研究領(lǐng)域 的興起，源/網(wǎng)/儲/荷協(xié)調(diào)優(yōu)化是一種對分布式電源、電網(wǎng)、儲能裝置及負荷的綜合管理， 涵蓋電能生產(chǎn)、傳輸、分配和消費各環(huán)節(jié)，能進一步提高分布式可再生能源的消納水平，并 兼顧系統(tǒng)經(jīng)濟性與安全性。當前興起的能源互聯(lián)網(wǎng)是能源體系新的發(fā)展方向，旨在打造橫 向多能源體互補、縱向源/網(wǎng)/儲/荷協(xié)調(diào)互動的能源互聯(lián)圈，最大程度地利用分布式可再 生能源，實現(xiàn)本地化的能量供給及大范圍的能量互聯(lián)。源/網(wǎng)/儲/荷協(xié)調(diào)優(yōu)化管理將是 實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的重要技術(shù)之一。
[0003] 在能源互聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展的背景下，源/網(wǎng)/儲/荷協(xié)調(diào)優(yōu)化管理的重要性日漸提 高。目前國內(nèi)外的研究集中在微電網(wǎng)范圍內(nèi)的區(qū)域內(nèi)部自治，較少涉及與電網(wǎng)的優(yōu)化協(xié)調(diào)， 側(cè)重于分布式電源、儲能裝置的單一或部分協(xié)調(diào)控制，缺少將源/網(wǎng)/儲/荷作為一個可協(xié) 調(diào)優(yōu)化管理整體的研究，未能對經(jīng)濟負荷分配起到有力支撐。相關(guān)協(xié)調(diào)管理方法或?qū)蛹壭?不強、主控中心數(shù)據(jù)量過大、未達到能源互聯(lián)網(wǎng)級別的控制要求，或僅做框架性建議、管理 結(jié)構(gòu)松散，實際應(yīng)用時的響應(yīng)速度、靈活程度等方面都會受到制約。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為克服上述【背景技術(shù)】中對能源互聯(lián)網(wǎng)中分布式電源、儲能裝置、負荷及電力系統(tǒng) 的互聯(lián)及其綜合管理的不足，本發(fā)明提供的目的是提供一種為能源互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的源/網(wǎng)/ 儲/荷協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)及方法。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0006] -種為能源互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的源/網(wǎng)/儲/荷協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)，包括源/網(wǎng)/儲/荷智 能管理系統(tǒng)和源/網(wǎng)/儲/荷互聯(lián)通信系統(tǒng)；
[0007] 所述源/網(wǎng)/儲/荷智能管理系統(tǒng)包括需求層、狀態(tài)層和控制層，其中，
[0008] 所述需求層用于接受設(shè)置信息，即源/網(wǎng)/儲/荷互聯(lián)通信系統(tǒng)匯集的源/網(wǎng)/ 儲/荷的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與控制目標的信息，至少包含分布式電源在最大功率點跟蹤下的出力狀 態(tài)PDGM，配電網(wǎng)給出或接受的最大功率P<；_s_lini、Py+um，并網(wǎng)條件下采集的網(wǎng)側(cè)電壓U%電池 儲能系統(tǒng)設(shè)定的最小與最大荷電狀態(tài)S0C_、S0C_，用戶模式選擇，用戶同意接受需求側(cè)管 理時的最小負荷需求IV_;
[0009] 所述狀態(tài)層用于接受運行信息，即利用源/網(wǎng)/儲/荷互聯(lián)通信系統(tǒng)實時采集的 源/網(wǎng)/儲/荷運行狀態(tài)參數(shù)，至少包含分布式電源實際發(fā)電功率PD(；，源/儲/荷所在母線 的實際測量電壓U，電池儲能系統(tǒng)即時S0C與出力Ps，用戶實時負荷，電網(wǎng)提供功率
[0010] 所述控制層包括中央控制器，通過需求層、狀態(tài)層提供的信息數(shù)據(jù)，根據(jù)中央控制 器中設(shè)定的優(yōu)化管理進行條件判斷與控制；控制層的相關(guān)控制參數(shù)至少包括分布式電源的 出力調(diào)整用戶模式切換、儲能單元充放電切換；所述的中央控制器中設(shè)定的優(yōu)化管 理為：引入功率調(diào)節(jié)因子儲能單元與電網(wǎng)的功率分配系數(shù)KD，比例控制器系數(shù)λ， 表達式如下：
[0012] 其中，U是狀態(tài)層測得的源/儲/荷所在母線電壓；λ表示比例控制器系數(shù)；^表 示總的功率調(diào)節(jié)因子，是<、6之和；
[0013] 所述源/網(wǎng)/儲/荷互聯(lián)通信系統(tǒng)包括調(diào)度指令、需求指令、可控負荷、負荷控制 單元、電力電子設(shè)備、分布式電源、控制單元，其中，所述調(diào)度指令連接上層電網(wǎng)，并將調(diào)度 指令信息傳輸至需求層和狀態(tài)層；所述需求指令連接可控負荷，并將可控負荷的需求指令 信息傳輸至需求層；可控負荷的狀態(tài)信息傳輸至狀態(tài)層，負荷控制單元接收控制層的信息， 并將信息傳輸至可控負荷；電力電子設(shè)備連接分布式電源，并將信息傳輸至狀態(tài)層，控制單 元接收狀態(tài)層和控制層的信息，并將信號傳輸至電力電子設(shè)備。
[0014] -種為能源互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的源/網(wǎng)/儲/荷協(xié)調(diào)管理方法，利用源/網(wǎng)/儲/荷互 聯(lián)通信系統(tǒng)為源/網(wǎng)/儲/荷智能管理系統(tǒng)傳遞需求變量，并反饋智能管理系統(tǒng)的控制要 求，具體包括：
[0015] 通過需求層匯集源/網(wǎng)/儲/荷的控制參數(shù)、狀態(tài)定義等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與控制目標的 信息；
[0016] 通過狀態(tài)層實時采集源/網(wǎng)/儲/荷的運行狀態(tài)參數(shù)；
[0017] 最后通過控制層實現(xiàn)系統(tǒng)功率平衡，總目標函數(shù)表示為：
[0018] Pdg+Ps+Pg= P L
[0019] 式中，PDG，Ps，PG分別表不分布式電源，儲能單兀與電網(wǎng)的出力；P L表不用戶總負 荷；
[0020] 當用戶負荷大于分布式電源出力，系統(tǒng)判斷儲能系統(tǒng)的狀態(tài)，若即時S0C小于設(shè) 定的最小值S0C_，需由電網(wǎng)側(cè)供電；通過與需求層最近一次收集到的電網(wǎng)Ρ^11Π1&相應(yīng)的 電價指令，根據(jù)用戶預(yù)先設(shè)置的常規(guī)、經(jīng)濟等運行模式以表示在用戶接受需求側(cè)管理 后的最小負荷需求，即負荷的不可控部分，決定用戶是否切入經(jīng)濟模式運行。
[0021] 分布式電源優(yōu)先按ΜΡΡΤ的控制出力，當儲能單元荷電狀態(tài)超出設(shè)定最大值S0C_ 且功率調(diào)節(jié)因子P〔大于電網(wǎng)設(shè)定接受的最大功率時，控制層能決定將分布式電源出力 設(shè)置為：
[0023] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過建立測量、控制等信號的通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)源/網(wǎng) /儲/荷之間的實時信息采集，并將數(shù)據(jù)傳輸智能控制系統(tǒng)，并為智能管理系統(tǒng)的控制指令 提供通信支持。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明是對源/網(wǎng)/儲/荷的協(xié)調(diào)優(yōu)化管理，考慮到未來 能源互聯(lián)網(wǎng)的大量數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)采用三層結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，可以根據(jù)通訊速度、運算能力和系統(tǒng) 響應(yīng)要求靈活選擇系統(tǒng)控制目標，控制效果也更加精確，具有需求側(cè)管理功能，進一步提升 分布式電源的利用率。
【附圖說明】
[0024] 圖1是本發(fā)明的源/網(wǎng)/儲/荷協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)示意圖；
[0025] 圖2是本發(fā)明的工作流程例。
【具體實施方式】
[0026] 下面結(jié)合說明書附圖對一種為能源互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的源/網(wǎng)/儲/荷協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)及 方法做進一步描述。
[0027] 如圖1所示為本發(fā)明的一種為能源互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的源/網(wǎng)/儲/荷協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)， 圖中，實線表示設(shè)備或裝置之間的互聯(lián)，虛線表示測量、控制等信號的通信網(wǎng)絡(luò)，利用通信 網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)系統(tǒng)元數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)控，并在源/儲/荷之間建立信息通道，為智能控制系統(tǒng)的 控制指令提供通信支持。包括源/網(wǎng)/儲/荷智能管理系統(tǒng)和源/網(wǎng)/儲/荷互聯(lián)通信系 統(tǒng)；源/網(wǎng)/儲/荷智能管理系統(tǒng)包括需求層、狀態(tài)層和控制層，其中，
[0028] 需求層用于接受設(shè)置信息，即源/網(wǎng)/儲/荷互聯(lián)通信系統(tǒng)匯集的源/網(wǎng)/儲/ 荷控制參數(shù)、狀態(tài)定義等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與控制目標的信息，至少包含分布式電源在最大功率點 跟蹤下的出力狀態(tài)PD(；_M，配電網(wǎng)給出或接受的最大功率P(；_s_ lini、P(；_Uini，系統(tǒng)參考電壓If，在 并入電網(wǎng)的條件下，此值來自于需求層的網(wǎng)側(cè)電壓采集；網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營者或監(jiān)管者發(fā)布的其他 指令信息也可在需求層匯集；電池儲能系統(tǒng)設(shè)定的最小與最大荷電狀態(tài)S0C_、S0C_，用戶 模式選擇，用戶同意接受需求側(cè)管理時的最小負荷需求，在此范圍內(nèi)工作可以延長電 池使用壽命。
[0029] 狀態(tài)層用于接受運行信息，即利用源/網(wǎng)/儲/荷互聯(lián)通信系統(tǒng)實時采集的源/ 網(wǎng)/儲/荷運行狀態(tài)參數(shù)，至少包含分布式電源實際發(fā)電功率PDe，源/儲/荷所在母線的 實際測量電壓U，電池儲能系統(tǒng)即時S0C與出力Ps，用戶實時負荷，電網(wǎng)提供功率
[0030] 控制層包括中央控制器，通過需求層、狀態(tài)層提供的信息數(shù)據(jù)，根據(jù)中央控制器中 設(shè)定的優(yōu)化管理進行條件判斷與控制；控制層的相關(guān)控制參數(shù)至少包括分布式電源的出 力調(diào)整用戶模式切換、儲能單元充放電切換；所述的中央控制器中設(shè)定的優(yōu)化管理 為：引入功率調(diào)節(jié)因子g，儲能單元與電網(wǎng)的功率分配系數(shù)KD，比例控制器系數(shù)λ， 表達式如下：
[0032] 其中，U是狀態(tài)層測得的源/儲/荷所在母線電壓；λ表示比例控制器系數(shù)；^表 示總的功率調(diào)節(jié)因子，是之和；
[0033] 源/網(wǎng)/儲/荷互聯(lián)通信系統(tǒng)包括調(diào)度指令、需求指令、可控負荷、負荷控制單元、 電力電子設(shè)備、分布式電源、控制單元，其中，調(diào)度指令連接上層電網(wǎng)，并將調(diào)度指令信息傳 輸至需求層和狀態(tài)層；所述需求指令連接可控負荷，并將可控負荷的需求指令信息傳輸至 需求層；可控