CN104065101A - 分布式微网能量管理系统 - Google Patents

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周宇昊
丁小川
刘丽丽
郑梦超
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王思文
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Abstract

本发明公开了一种分布式微网能量管理系统,包括能量输入单元、能量分析处理单元及能量输出管理单元;所述能量输入单元连接能量分析处理单元;所述能量分析处理单元连接能量输出管理单元。本发明可以实现不同负荷条件和供能条件指定分布式微网供能计划,根据项目所在的气候条件、建筑面积、建筑负荷类型、上网电价、天然气价格等输入条件制定分布式微网供能计划。

Description

分布式微网能量管理系统
技术领域
本发明涉及管理系统,具体涉及一种分布式微网能量管理系统。
背景技术
微电网中分布式能源包括太阳能发电、燃气发电、风力发电和生物质能发电等,由于光伏、风电、和负荷的变化,分布式能源本身具有波动性和间歇性,所以需要分布式微电网能量管理系统进行能量预测、统一协调运行和能量管理。
分布式能量管理系统是分布式能源的控制核心,分布式微电网自身容量较小,分布式能源一般通过电力电子设备接口相连,电力电子设备具有较快的反应速度、输出阻抗小、过载能力低等特点,所以增加了微网控制的难度,如何位置分布式微网电压和频率的稳定性。控制系统需要统筹各个分布式电源,分布式能源能在孤岛和联网模式下运行。在联网模式下,不仅能保证微网负荷的正常运行,而且能向主网输送电能和获取电能,不参与主网的操作。在孤岛模式下,微网要维持电压和频率,保证微网自身正常运行。在联网和孤岛模式切换时,维持微网稳定性是关键技术。当微网从孤岛切换至联网,必须保证微网输出电压和频率与主网保持同步。微网从联网切换至孤岛运行,可以采用储能系统来维持微网系统的正常运行。所以分布式微网能量管理系统是分布式微网的技术核心,是分布式能源运行和优化的关键技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以根据气候条件、建筑面积、建筑负荷类型、上网电价、天然气价格等输入条件制定供能计划和运行方式,并可以实现分布式微网能量协调管理的一种分布式微网能量管理系统,其主要功能为微网供能计划管理、能源运行管理、能源分析管理和微网协调控制。
本发明针对上述问题,提供一种分布式微网能量管理系统。
本发明采用的技术方案是:一种分布式微网能量管理系统,包括能量输入单元、能量分析处理单元及能量输出管理单元;所述能量输入单元连接能量分析处理单元;所述能量分析处理单元连接能量输出管理单元。
进一步地,所述能量分析单元包括分布式能源生产计划管理模块和能源分析处理模块;所述分布式能源生产计划管理模块连接能源分析处理模块。
更进一步地,所述能量输入单元包括储能系统运行状态模块、冷热电负荷预测模块、光伏发电预测模块、供能成本预测模块及风电预测模块;所述储能系统运行状态模块连接能源分析处理模块;所述冷热电负荷预测模块、光伏发电预测模块、供能成本预测模块及风电预测模块分别连接分布式能源生产计划管理模块。
更进一步地,所述能量分析单元为用于对供能和负荷预测进行分析,根据结果进行分布式能源管理的能量分析单元。
更进一步地,所述能量输出单元包括调节燃气分布式能源输出模块、调节光伏逆变器和风机运行模块、调整储能系统运行模块、并网监测管理模块及用能负荷管理模块;所述调节燃气分布式能源输出模块、调节光伏逆变器和风机运行模块、调整储能系统运行模块、并网监测管理模块及用能负荷管理模块分别连接能源分析处理模块。
本发明的优点:
1、可以实现不同负荷条件和供能条件指定分布式微网供能计划,根据项目所在的气候条件、建筑面积、建筑负荷类型、上网电价、天然气价格等输入条件制定分布式微网供能计划。
2、系统根据负荷需求变化实时调整分布式电源能量输出,并可以根据负荷需求和供能状态制定供能策略,如当负荷和分布式电源容量相差很大,不管采用什么控制方式如果切换必会造成电压和频率很大波动,此时应采用甩不重要负荷策略。
3、系统根据分布式微网并网状态和分布式能源运行状态调节储能系统运行方式,实现储能系统高效稳定运行。
4、系统根据用户冷热负荷需求,系统实时改变供能计划,并采用能源高效利用方式。系统可以进行历史运行数据累计分析,根据历史数据制定不同时期和不同运行方式下分布式微网供能计划方案。
5、系统可以提供和制定孤岛和并网运行控制策略,包含PQ控制和VF控制。
6、系统根据输入用电价格、上网电价、用气价格、供热价格、供冷价格等条件进行分析计算,计算得出一种最高效的分布式能源运行利用方式,并可以给予用户自由选择最优运行或自定义运行。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图,对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明的系统原理示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
参考图1,如图1所示的一种分布式微网能量管理系统,包括能量输入单元、能量分析处理单元及能量输出管理单元;所述能量输入单元连接能量分析处理单元;所述能量分析处理单元连接能量输出管理单元。
所述能量分析单元包括分布式能源生产计划管理模块和能源分析处理模块;所述分布式能源生产计划管理模块连接能源分析处理模块。
所述能量输入单元包括储能系统运行状态模块、冷热电负荷预测模块、光伏发电预测模块、供能成本预测模块及风电预测模块;所述储能系统运行状态模块连接能源分析处理模块;所述冷热电负荷预测模块、光伏发电预测模块、供能成本预测模块及风电预测模块分别连接分布式能源生产计划管理模块。
所述能量分析单元为用于对供能和负荷预测进行分析,根据结果进行分布式能源管理的能量分析单元。
所述能量输出单元包括调节燃气分布式能源输出模块、调节光伏逆变器和风机运行模块、调整储能系统运行模块、并网监测管理模块及用能负荷管理模块;所述调节燃气分布式能源输出模块、调节光伏逆变器和风机运行模块、调整储能系统运行模块、并网监测管理模块及用能负荷管理模块分别连接能源分析处理模块。
所述分布式微网能量管理系统能够根据输入条件制定供能计划和系统运行方式,并实现分布式微网能量协调管理。
所述冷热电负荷预测模块根据用户输入用能计算条件,优选的,根据用能建筑面积、建筑类型、负荷类型、用能季节等条件,预测负荷需求,可以通过在计算机内建立一个冷热电负荷预测模块来实现。
所述光伏发电预测模块可以根据用户输入气象参数和光伏组件参数,优选的,根据项目所在地的季节性气候温度、平均光照强度、光伏组件类型、光伏组件功率、光伏组件安装角度等,计算光伏发电预测曲线,可以通过在计算机内建立光伏预测模块来实现。
所述供能成本预测模块根据用户输入用电价格、上网电价、用气价格、供热价格、供冷价格,并根据分布式能源装机和输入条件,计算分布式微网能源系统供能成本,可以通过在计算机内建立供能成本预测模块来实现。
所述分布式能源生产计划管理模块根据预测模块,进行能源计划管理,用户可以根据系统计划管理模块制定的供能方案或自定义供能方案进行选取,可以通过在计算机内分布式能源生产计划管理模块来实现。
所述能源分析处理模块是能量管理系统的核心,系统根据供能计划、实际负荷需求和并网状态,协调控制分布式能源输出、用能负荷管理,并网运行管理。
所述分布式微网能量输出系统是分布式微网能量管理系统执行输出执行器。通过系统实现分布式电源输出、调节光伏逆变器和风机输出、调节储能系统存储运行、调节冷热负荷和用电负荷供应、并网状态监测、孤岛和并网控制策略切换(PQ和VF切换)、电网调度通信,并可以模块连接互联网,支持手机客户端远程登录进行分布式微网能量监测。
所述调节分布式燃气分布式电源通过分布式电源接收系统调节命令,根据命令调节燃气分布式电源输出功率,调节命令通过硬接点和IEC61850 GOOSE技术实现快速动作,也可采用MODBUS或IEC61850 MMS等通信协议。
所述调节光伏逆变器和风机输出,通过对光伏逆变器实现光伏发电量控制,通过对风力发电的控制器和逆变器进行风力发电量控制,调节命令通过硬接点和IEC61850 GOOSE技术实现快速动作,也可以采用MODBUS或IEC61850MMS通信协议。
所述调整储能系统运行通过系统对储能系统的PCS和BMS通信,改变储能系统充放电运行方式,调节命令通过硬接点和IEC61850 GOOSE技术实现快速动作,也可以采用MODBUS或IEC61850 MMS通信协议。
所述并网监测和管理可以通过配置继电保护装置、自动同期装置、电能质量屏和通信机实现。通过光纤通信方式连接电网调度中心,实现电网调度和能源监测。用户手机客户端实现远程分布式微网能源监测通过支持TCP/IP协议的通信装置连接互联网实现。电网故障时保护装置可以快速切除并网开关实现孤岛运行,分布式微网发电通过自动同期装置保证与电网同步运行,通过电能质量屏监测分布式微网电能质量,以报警信号或接点输出方式反馈至系统管理柜,系统管理通过滤波器调节分布式微网电能质量,保证分布式微网电能质量要求。
所述用能管理通过对分布式微网输出的冷热电负荷进行调节,根据实际使用负荷变化实时调节分布式能源输出的冷热电负荷,可以采用调节燃气分布式能源蒸汽供应、切除不同敏感用电负荷、和发电量实现冷热电负荷控制,实现系统供能高效运行。
本发明可以实现不同负荷条件和供能条件指定分布式微网供能计划,根据项目所在的气候条件、建筑面积、建筑负荷类型、上网电价、天然气价格等输入条件制定分布式微网供能计划;系统根据负荷需求变化实时调整分布式电源能量输出,并可以根据负荷需求和供能状态制定供能策略,如当负荷和分布式电源容量相差很大,不管采用什么控制方式如果切换必会造成电压和频率很大波动,此时应采用甩不重要负荷策略;系统根据分布式微网并网状态和分布式能源运行状态调节储能系统运行方式,实现储能系统高效稳定运行;系统根据用户冷热负荷需求,系统实时改变供能计划,并采用能源高效利用方式。系统可以进行历史运行数据累计分析,根据历史数据制定不同时期和不同运行方式下分布式微网供能计划方案;系统可以提供和制定孤岛和并网运行控制策略,包含PQ控制和VF控制;系统根据输入用电价格、上网电价、用气价格、供热价格、供冷价格等条件进行分析计算,计算得出一种最高效的分布式能源运行利用方式,并可以给予用户自由选择最优运行或自定义运行。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.分布式微网能量管理系统,其特征在于,包括能量输入单元、能量分析处理单元及能量输出管理单元;所述能量输入单元连接能量分析处理单元;所述能量分析处理单元连接能量输出管理单元。
2.根据权利要求1所述的分布式微网能量管理系统,其特征在于,所述能量分析单元包括分布式能源生产计划管理模块和能源分析处理模块;所述分布式能源生产计划管理模块连接能源分析处理模块。
3.根据权利要求1或2所述的分布式微网能量管理系统,其特征在于,所述能量输入单元包括储能系统运行状态模块、冷热电负荷预测模块、光伏发电预测模块、供能成本预测模块及风电预测模块;所述储能系统运行状态模块连接能源分析处理模块;所述冷热电负荷预测模块、光伏发电预测模块、供能成本预测模块及风电预测模块分别连接分布式能源生产计划管理模块。
4.根据权利要求1所述的分布式微网能量管理系统,其特征在于,所述能量分析单元为用于对供能和负荷预测进行分析,根据结果进行分布式能源管理的能量分析单元。
5.根据权利要求1或2所述的分布式微网能量管理系统,其特征在于,所述能量输出单元包括调节燃气分布式能源输出模块、调节光伏逆变器和风机运行模块、调整储能系统运行模块、并网监测管理模块及用能负荷管理模块;所述调节燃气分布式能源输出模块、调节光伏逆变器和风机运行模块、调整储能系统运行模块、并网监测管理模块及用能负荷管理模块分别连接能源分析处理模块。
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