CN104124704A - 分布式电源与微网接入主电网的管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了分布式电源与微网接入主电网的管理方法，包括：电网需求响应或日常调度；响应需求；策略制定：模拟仿真微网系统，对微网的各个微电源系统的设备进行参数调整，根据参数调整值，对应到参数影响表，根据配套算法得出发电预测，再结合电价等信息得出参数调整带来的经济效益，根据结果再调整参数，最后得出一个合理的最大效益的模型，形成对应策略；调度流程审批；执行策略，将需求响应、调度流程、微网策略形成一个闭环，提高供电可靠性，解决在用电高峰期，电网执行需求响应时统一调度问题，保证分布式电源与微网之间，以及微网与主电网之间功率传输的稳定、可控、多个分布式电源之间的协调控制，对微网的整体运行进行联合策略控制。

Description

分布式电源与微网接入主电网的管理方法

技术领域

本发明涉及主电网、微网、分布式电源协同管理领域，具体的说，是分布式电源与微网接入主电网的管理方法。

背景技术

目前在世界范围研究微网运行策略控制主要集中在微电源的逆变器接口，针对该接口的控制策略主要研究有恒功率控制、下垂控制和恒压恒频控制。国内研究微网的控制策略主要在于控制微电源输出功率，对电力电子接口控制主要指对DC/AC逆变环节的控制。研究逆变器接口的直接控制目标有两种：控制输出电压幅值与频率；在有电压支撑的情况下控制输出电流的幅值与频率。由于微电源受环境因素影响很大，这些控制策略无法根据环境条件变化自动调用相应的运行方式，在大电网需求响应时，也不能形成电网调度下达指令到微网，再由微网根据指令制定策略的一条线流程。

现有的分布式微网的监控能力有限，而且不能根据环境变化自动调整运行策略，不能对分布式微网设备进行实时检测后作出对应的运行策略，也不能准确判断属于哪一类事件问题。比如系统通过故障跳闸等偶然因素造成范围不确定、偶然形成的孤岛运行。由于光伏系统的输出具有间歇性和随机性，因此很难完成发电预测模型，储能单元的充放电管理也是一个涉及多时段的复杂规划问题，另外，目前的分布式电源和微网不能形成一套有效的运行规则，系统故障后自动退出运行，能源综合优化困难，间接性影响周边环境，对主电网运行调度困难。

发明内容

本发明的目的在于提供分布式电源与微网接入主电网的管理方法，解决在用电高峰期，电网执行需求响应时统一调度问题，弥补分布式电源接入主电网时在安全稳定性上的不足，将需求响应、调度流程、微网策略形成一个闭环，保证分布式电源与微网之间，以及微网与主电网之间功率传输的稳定、可控、多个分布式电源之间的协调控制，对微网的整体运行进行联合策略控制，提高供电可靠性。

本发明通过下述技术方案实现：分布式电源与微网接入主电网的管理方法，包括如下步骤：

步骤A、电网需求响应或日常调度：主电网发出供电需求或日常调度工作形成需求响应；

步骤B、响应需求：形成的需求响应发布到微网点，微网响应需求；

步骤C、策略制定：模拟仿真微网系统，对微网的各个微电源系统的设备进行参数调整，根据参数调整值，对应到参数影响表，根据配套算法得出发电预测，再结合电价等信息得出参数调整带来的经济效益，根据结果再调整参数，最后得出一个合理的最大效益的模型，形成对应策略；

步骤D、调度流程审批：将形成的对应策略发往调度进行流程审批；

步骤E、执行策略：经步骤D，在日常调度情况下，根据天气状况、是否工作日、季节等执行对应的日常调度策略；在主电网下达需求响应任务时，调整微网设备参数，根据设备参数、天气环境预测出发电曲线，当曲线满足供应大电网用电需求时，提交该需求响应策略，调度流程审批结束后，需求响应日执行该策略。

进一步的，为更好的实现本发明，在所述步骤C中，微网设备参数的调整通过匹配三维动态库来调整，且三维动态库制定方法如下：对微网设备参数以及天气环境、组件温度、辐照度、风速等进行采集，利用程序进行排列组合，跟踪一个参数，在所有其余参数不变情况下，记录其中一个参数给微网发电带来的影响，根据该参数变化，形成坐标曲线，纳入动态库，同样方法将其他参数的影响值纳入动态库，最后形成三维动态库，根据微电源的开放时间，程序自动不断完善三维动态库。

进一步的，为更好的实现本发明，发电预测的形成依据为：采集包括组件温度、环境温度、辐照度、风速组成的可变参数，并采集微电源设备参数，利用程序进行排列组合，形成参数影响表。

进一步的，为更好的实现本发明，所述策略制定，分为手动模式策略和自动模式策略，手动模式策略下，由操作者主观的设置策略进行保存执行策略；自动模式策略下，微网系统自动根据天气环境等信息，检索动态库，进行参数数值相近匹配，自动调整各微网设备参数配置，使微网系统最优模式运行。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明解决在用电高峰期，电网执行需求响应时统一调度问题，弥补分布式电源接入主电网时在安全稳定性上的不足，将需求响应、调度流程、微网策略形成一个闭环，保证分布式电源与微网之间，以及微网与主电网之间功率传输的稳定、可控、多个分布式电源之间的协调控制，对微网的整体运行进行联合策略控制，提高供电可靠性。

（2）本发明由主电网发起需求，微网点默认响应后，根据需求量，结合响应日期的天气、风向等参数，匹配动态库，形成策略满足主电网需求，最后反馈主电网，自动完成响应。

（3）本发明针对微网存在的不同问题应用不同的控制策略，微网在孤岛运行模式下，降低分布式电源的发电成本，在满足微网基本运行约束条件的前提下，优化微网内不同分布式电源和储能系统的功率输出，使整个微网的总运行成本最小。

（4）本发明将整个微网进行有效的管理，从主电网下达需求到微电源自动响应，无需管理员现场管理配置，系统在满足本地负载的前提下自动得出最优运行策略响应主电网，另外微网在日常运行的时候，安装已经定制的策略运行时，设置为自动调整模式下，系统根据外界温度、照度、风力等变化，自动根据动态库调整微电源设备参数，微调当前运行策略，比原运行策略有更好的经济效益则自动切换到调整后的策略，使微网更好的以最优模式安全稳定的运行。

附图说明

图1为本发明所述方法流程图。

图2为本发明所述策略制定流程图。

图3为本发明所述三维动态库形成流程图。

图4为本发明所述发电预测依据形成的流程图。

图5为本发明所述手动模式策略或自动模式策略的制定流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

微网（micro-grid，micro grid）：也译为微电网，是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与主电网并网运行，也可以孤立运行，是智能电网的重要组成部分。

分布式电源：指功率为数千瓦至50MW小型模块式的、与环境兼容的不直接与集中输电系统相连的35kV及以下电压等级的独立电源，主要包括发电设备和储能装置。这些电源由电力部门、电力用户或第三方所有，用以满足电力系统和用户特定的要求。

光伏发电装置：太阳能发电分为光热发电和光伏发电，通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电，简称“光电”。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

并网：意思就是发电时并入主电网运行, 发出的电力可以自用，多余的供应主电网中其他用户，一般用于城市或其他人口密集区，电力输送成本较低。

孤岛：指独立的发电，发出的电力纯粹供应自己使用，会造成发电效率低，发电质量下降等问题，一般用于偏远地区，比如荒漠或牧场，将比架设电缆的成本低许多。

需求响应（Demand Response，简称DR）：即电力需求响应的简称，是指当电力批发市场价格升高或系统可靠性受威胁时，电力用户接收到供电方发出的诱导性减少负荷的直接补偿通知或者电力价格上升信号后，改变其固有的习惯用电模式，达到减少或者推移某时段的用电负荷而响应电力供应，从而保障电网稳定，并抑制电价上升的短期行为。

主电网：就是现在的国家电力网，包含有发电厂、变电站、输电线路网、配电变压器和低压线路网。

实施例1：

分布式电源与微网接入主电网的管理方法，如图1、图2所示，包括如下步骤：

步骤A、电网需求响应或日常调度：主电网发出供电需求或日常调度工作形成需求响应；

步骤B、响应需求：形成的需求响应发布到微网点，微网响应需求；

步骤C、策略制定：模拟仿真微网系统，首先对微网的各个微电源系统中的诸如同步发电系统的定子设备、逆变器设备、变频器设备等进行设备参数调整，诸如光伏发电系统的诸如电池板、逆变器等设备进行设备参数调整，然后根据参数调整值，对应到参数影响表，并结合天气环境，根据配套算法得出发电预测，再结合电价等信息得出参数调整带来的经济效益，根据结果再调整参数，最后得出一个合理的最大效益的模型，满足实际应用的经济效益，形成策略；如不满足经济效益，将再次对微网的各个微电源系统中的诸如同步发电系统的定子设备、逆变器设备、变频器设备等进行设备参数调整，诸如光伏发电系统的诸如电池板、逆变器等设备进行设备参数调整，然后根据参数调整值，对应到参数影响表，并结合天气环境，根据配套算法得出发电预测，再结合电价等信息得出参数调整带来的经济效益，根据结果再调整参数，最后得出一个合理的满足最大效益的模型，满足实际应用的经济效益，形成策略；

在策略制定时可根据天气信息、节日、季节等信息，制定春夏秋冬策略、工作日策略、节假日策略、天气策略，同时将这些单一策略形成组合策略，对分布式电源硬件的的控制也采用单一控制和组合控制，单一控制可对设备某一参数进行控制，组合控制可将多参数组合，比如孤岛/并网就是将逆变器等设备进行参数组合控制；

步骤D、调度流程审批：将形成的对应策略发往调度进行流程审批；

步骤E、执行策略：经步骤D，在日常调度情况下，根据天气状况、是否工作日、季节等执行对应的日常调度策略；在主电网下达需求响应任务时，调整微网设备参数，根据设备参数、天气环境预测出发电曲线，当曲线满足供应大电网用电需求时，提交该需求响应策略，调度流程审批结束后，需求响应日执行该策略。

结合步骤A到步骤E，由主电网发起需求，微网点默认响应后，根据需求量，结合响应日期的天气、风向等参数，匹配动态库，形成策略满足主电网需求，最后反馈主电网，自动完成响应。根据仿真管理等模型优化微网的运行，实现分布式电源微网的计算机仿真，能够确定微网安全裕度的数值，分布式元件加入电网的可靠性计算，根据天气、工作日、需求响应等因素制定微网系统的运行方式，实现了经济负荷分配、运行效益优化等目标，保证微网的最优运行，同时电网主站根据各微网点发电预测统一向微网点分发需求指令，由电网统一调度，综合利用能源，另外在无人工职守的情况下，开启自动模式，可以根据天气环境状况、节假日等自动切换微网运行策略。

解决在用电高峰期，电网执行需求响应时统一调度问题，弥补分布式电源接入主电网时在安全稳定性上的不足，将需求响应、调度流程、微网策略形成一个闭环，保证分布式电源与微网之间，以及微网与主电网之间功率传输的稳定、可控、多个分布式电源之间的协调控制，对微网的整体运行进行联合策略控制，提高供电可靠性。

针对微网存在的不同问题应用不同的控制策略，微网在孤岛运行模式下，降低分布式电源的发电成本，在满足微网基本运行约束条件的前提下，优化微网内不同分布式电源和储能系统的功率输出，使整个微网的总运行成本最小。

实施例2：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，如图1、图2、图3、图4所示，步骤A、电网需求响应或日常调度：主电网发出供电需求或日常调度工作形成需求响应；

步骤B、响应需求：形成的需求响应发布到微网点，微网响应需求；

步骤C、策略制定：模拟仿真微网系统，采集组件温度、环境温度、辐照度、风速等可变参数，并采集包括微电源设备固定参数，利用程序进行排列组合，形成参数影响表，对微网的各个微电源系统中的诸如同步发电系统的定子设备、逆变器设备、变频器设备等进行设备参数调整，诸如光伏发电系统的诸如电池板、逆变器等设备进行设备参数调整，然后根据参数调整值，对应到参数影响表，并结合天气环境，根据配套算法得出发电预测，再结合电价等信息得出参数调整带来的经济效益，根据结果再调整参数，最后得出一个合理的最大效益的模型，满足实际应用的经济效益，形成策略；如不满足经济效益，将再次对微网的各个微电源系统中的诸如同步发电系统的定子设备、逆变器设备、变频器设备等进行设备参数调整，诸如光伏发电系统的诸如电池板、逆变器等设备进行设备参数调整，然后根据参数调整值，对应到参数影响表，并结合天气环境，根据配套算法得出发电预测，再结合电价等信息得出参数调整带来的经济效益，根据结果再调整参数，最后得出一个合理的满足最大效益的模型，满足实际应用的经济效益，形成策略；

微网设备参数的调整通过匹配三维动态库来调整，且三维动态库制定方法如下：对微网设备参数以及天气环境、组件温度、辐照度、风速等进行采集，利用程序进行排列组合，跟踪一个参数，在所有其余参数不变情况下，记录微网影响，即其中一个参数给微网发电带来的影响，根据该参数变化，形成坐标曲线，纳入动态库，同样方法将其他参数的影响值纳入动态库，最后形成三维动态库，根据微电源的开放时间，程序自动不断完善三维动态库。采用动态参数和固定参数形成的微网数据库，根据时间增长，根据产生的新数据动态库自我完善，时间越长越准确；在日后做发电量预测的时候，根据该日的天气状况、辐射、风速、温度、设备参数等条件可以对应到动态库，得出发电预测值。

步骤D、调度流程审批：将形成的对应策略发往调度进行流程审批；

步骤E、执行策略：经步骤D，在日常调度情况下，根据天气状况、是否工作日、季节等执行对应的日常调度策略；在主电网下达需求响应任务时，调整微网设备参数，根据设备参数、天气环境预测出发电曲线，当曲线满足供应大电网用电需求时，提交该需求响应策略，调度流程审批结束后，需求响应日执行该策略。

结合步骤A到步骤E，根据仿真管理等模型优化微网的运行，实现分布式电源微网的计算机仿真，能够确定微网安全裕度的数值，分布式元件加入电网的可靠性计算，根据天气、工作日、需求响应等因素制定微网系统的运行方式，实现了经济负荷分配、运行效益优化等目标，保证微网的最优运行，同时电网主站根据各微网点发电预测统一向微网点分发需求指令，由电网统一调度，综合利用能源，另外在无人工职守的情况下，开启自动模式，可以根据天气环境状况、节假日等自动切换微网运行策略。

实施例3：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，如图1、图2、图3、图4、图5所示，进一步的，为更好的实现本发明，所述策略制定，分为手动模式策略和自动模式策略，微网系统在手动模式策略下，由操作者主观配置，即主观的设置策略，从而形成策略，然后进行保存执行策略；微网系统在自动模式策略下，微网系统自动根据温度、风向、辐射等天气环境信息，自动检测动态库，进行参数数值相近匹配，自动调整各微网设备参数配置，形成策略，使微网系统最优模式运行，通过环境温度、风向、辐射、照度等环境采集量，结合动态库，自动匹配形成微网在该环境下最优运行的策略，微网自动改变运行策略。

将整个微网进行有效的管理，从主电网下达需求到微电源自动响应，无需管理员现场管理配置，系统在满足本地负载的前提下自动得出最优运行策略响应主电网，另外微网在日常运行的时候，安装已经定制的策略运行时，设置为自动调整模式下，系统根据外界温度、照度、风力等变化，自动根据动态库调整微电源设备参数，微调当前运行策略，比原运行策略有更好的经济效益则自动切换到调整后的策略，使微网更好的以最优模式安全稳定的运行。

根据仿真管理等模型优化微网的运行，实现分布式电源微网的计算机仿真，能够确定微网安全裕度的数值，分布式元件加入电网的可靠性计算，根据天气、工作日、需求响应等因素制定微网系统的运行方式，实现了经济负荷分配、运行效益优化等目标，保证微网的最优运行，同时电网主站根据各微网点发电预测统一向微网点分发需求指令，由电网统一调度，综合利用能源，另外在无人工职守的情况下，开启自动模式，可以根据天气环境状况、节假日等自动切换微网运行策略。

本发明解决在用电高峰期，电网执行需求响应时统一调度问题，弥补分布式电源接入主电网时在安全稳定性上的不足，将需求响应、调度流程、微网策略形成一个闭环，保证分布式电源与微网之间，以及微网与主电网之间功率传输的稳定、可控、多个分布式电源之间的协调控制，对微网的整体运行进行联合策略控制，提高供电可靠性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.分布式电源与微网接入主电网的管理方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤A、电网需求响应或日常调度：主电网发出供电需求或日常调度工作形成需求响应；

步骤B、响应需求：形成的需求响应发布到微网点，微网响应需求；

步骤C、策略制定：模拟仿真微网系统，对微网的各个微电源系统的设备进行参数调整，根据参数调整值，对应到参数影响表，根据配套算法得出发电预测，再结合电价等信息得出参数调整带来的经济效益，根据结果再调整参数，最后得出一个合理的最大效益的模型，形成对应策略；

步骤D、调度流程审批：将形成的对应策略发往调度进行流程审批；

步骤E、执行策略：经步骤D，在日常调度情况下，根据天气状况、是否工作日、季节等执行对应的日常调度策略；在主电网下达需求响应任务时，调整微网设备参数，根据设备参数、天气环境预测出发电曲线，当曲线满足供应大电网用电需求时，提交该需求响应策略，调度流程审批结束后，需求响应日执行该策略。

2.根据权利要求1所述的分布式电源与微网接入主电网的管理方法，其特征在于：在所述步骤C中，微网设备参数的调整通过匹配三维动态库来调整，且三维动态库制定方法如下：对微网设备参数以及天气环境、组件温度、辐照度、风速等进行采集，利用程序进行排列组合，跟踪一个参数，在所有其余参数不变情况下，记录其中一个参数给微网发电带来的影响，根据该参数变化，形成坐标曲线，纳入动态库，同样方法将其他参数的影响值纳入动态库，最后形成三维动态库，根据微电源的开放时间，程序自动不断完善三维动态库。

3.根据权利要求1或2所述的分布式电源与微网接入主电网的管理方法，其特征在于：发电预测的形成依据为：采集包括组件温度、环境温度、辐照度、风速组成的可变参数，并采集微电源设备参数，利用程序进行排列组合，形成参数影响表。

4.根据权利要求1或2所述的分布式电源与微网接入主电网的管理方法，其特征在于：所述策略制定，分为手动模式策略和自动模式策略，手动模式策略下，由操作者主观的设置策略进行保存执行策略；自动模式策略下，微网系统自动根据天气环境等信息，检索动态库，进行参数数值相近匹配，自动调整各微网设备参数配置，使微网系统最优模式运行。