CN104616121A - 一种区域能量综合协调管控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种区域能量综合协调管控系统，系统包括区域运行监测子系统、分布式电源预测子系统、负荷集群响应预测分析子系统、故障快速处理子系统、能耗分析及管理子系统、电动汽车优化调度子系统以及区域多级能源综合协调控制子系统，本发明系统在多源信息融合的基础上，实现了对区域内电源、电网、用户负荷综合运行监控，多种分布式能源的预测、分析以及调度，实现了对电网的故障快速诊断及处理，实现了对用户的负荷预测、能耗分析、节能管理以及电动汽车的智能调度，并通过综合协调电源、电网、用户负荷之间能量交互，实现了区域能量的合理分配、多元互补，大幅提升了能源的利用效率，使电网更经济高效的运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种区域能量综合协调管控系统，属于智能化信息设备。
背景技术
在当前全球节能减排、能源安全的巨大挑战下，发展智能电网成为推动我国经济转型、发展低碳经济的重要手段。“十二五”期间，作为智能电网建设重要环节的配用电领域得到了大力发展。随着信息化、自动化、互动化程度的提高，在区域电网中，配电业务与用电业务的结合越来越紧密，对信息共享的要求越来越高；同时随着分布式电源、储能装置、电动汽车充放电设施等新型元素的出现，配用电领域各类新型业务快速涌现。目前面对这种形势的发展，在区域电网存在以下问题，配电业务和用电业务比较独立，数据共享能力不强，信息互操作能力差，业务系统繁杂，管理部门不一，配电环节和用电环节分开管理，没有统一的管理系统对配用电环节进行一个综合的高效管理，给区域配用电业务应用的开展带来了不便。
随着智能电网技术的进一步发展，以及未来管理体制的进一步完善，建设统一的区域能量管理系统，通过综合运用现代通信、计算机、自动控制等先进技术，来满足区域用户日趋多样化的用电服务需求，满足电动汽车、分布式电源、储能装置等新能源新设备的接入与推广应用需求，实现区域供电智能可靠、服务智能互动、能效智能管理，使人们获得更可靠、更高效、更便捷、更清洁的高质量电力，将成为未来的区域电力管控技术发展的一个必然趋势。
本发明目前主要适用于国内在建或者已建的智能工业园区，用于园区能量的综合管理。未来随着管理体制的进一步完善，输配分离后，将适用于城市级的区域综合配用电协调管理。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种区域能量综合协调管控系统，该系统既能满足区域内分布式能源、配电网、用户三者的综合能量管理需求，还能实现三者能量的综合协调调度，保障区域能量的最优化运行。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术手段为：
包括用于对区域能量使用情况实时信息进行综合监测的区域运行监测子系统，用于区域内多种分布式电源分析的分布式电源预测子系统，用于区域内负荷总量和可调度容量分析的负荷集群响应预测分析子系统，用于配电线路故障快速处理的故障快速处理子系统，还包括能耗分析及管理子系统、电动汽车优化调度子系统和区域多级能源综合协调控制子系统，所述区域运行监测子系统、负荷集群响应预测分析子系统和分布式电源预测子系统为所述区域多级能源综合协调控制子系统提供数据支撑，所述区域多级能源综合协调控制子系统采用配网级、馈线级、台区级多级控制方法，对区域内包括分布式电源、配电网、用户负荷多个能源对象进行综合协调控制，使能源得到集中合理配置与消纳。
其中，所述区域运行监测子系统为其他子系统提供数据支撑；所述区域运行监测子系统从配电网、分布式电源、分布式储能、电动汽车、智能小区、智能楼宇以及工商业用户相应系统和测控装置中抽取各种设备数据、实时运行数据和图形数据，对抽取到的数据进行多源信息融合，得到各个能源对象的实时状态数据和运行态势预测数据；其中，所述数据多源信息融合的方式包括分析、提取、整合和挖掘。
其中，所述分布式电源预测子系统根据气象站上传的实时气象数据、下载的数值天气预报数据和所述区域运行监测子系统提供的光伏电站、风电场运行数据，进行混合数据优化，并利用统计学模型以及云成像技术，建立分布式电源预测模型，得到全网各分布式电源的功率预测数据和发电计划曲线。
其中，所述负荷集群响应预测分析子系统通过分析历史馈线负荷数据以及用电信息采集数据，集群当前负荷数据，结合当前及未来的气象数据，采用数据挖掘技术，得到区域内负荷总量和区域内可调度容量的预测数据；其中，所述未来的气象数据为未来2~10天的气象数据。
其中，所述能耗分析及管理子系统包括用能监测、用能分析、用能诊断以及节能管理四个模块，所述用能监测模块用于监测各类用户的用能信息、负荷信息、电能质量信息和设备运行信息；所述用能分析模块用于为接入用户提供能效评估功能；所述用能诊断模块用于为接入用户提供能效评估后的节能诊断提醒服务；所述节能管理模块用于为接入用户提供能效诊断后进行节能控制调节。
其中，所述电动汽车优化调度子系统包括电动汽车电量预警、区域内充电设施信息查询和充电路径择优规划三个模块，所述电动汽车电量预警用于电动汽车处于低电量时发出及时充电的预警信息；所述区域内充电设施信息查询可查询用户所在一定范围内所有充电站和充电桩的充电量信息、充电次数信息以及运行状态信息；所述充电路径择优规划用于为电动汽车的充电路径选择合适的路径引导。
其中，所述区域多级能源综合协调控制子系统包括配网级、馈线级、台区级多级控制方法，在空间尺度上采用基于台区级、馈线级和配网级三级联动的局部就地平衡-区域间互供-整体消纳协调的分布自治、分解协调调度机制；在时间尺度上，建立短期、超短期和准实时三种时间尺度的协调优化控制；台区-馈线-配网之间策略的协调通过可调度容量和优化目标曲线作为媒介实现，空间和时间尺度控制机制的执行通过以可调度容量为基础的上传信息和以优化目标曲线为基础的下传信息间的配合协调，来最终实现台区-馈线-配网级的协调优化。
其中，所述短期指3~5天，所述超短期为1~2天。
其中，所述负荷集群响应预测分析子系统中负荷预测包括对冰蓄冷、电储能、地源热泵、蓄热锅炉和水蓄冷可控负荷容量的预测。
其中，所述负荷集群响应预测分析子系统中数据挖掘技术是指聚类分析、小波分析、时空分析和BP神经网络方法。
有益效果：本发明的区域能量综合协调管控系统，通过对区域内分布式电源、配电网和用户负荷的集中统一管理及协调控制，实现了区域内能源的集中合理配置与消纳、大幅提升了能源的利用效率，使电网更经济高效的运行。
附图说明
图1为本发明区域能量综合协调管控系统的系统框架图；
图2为本发明区域能量综合协调管控系统中区域运行监控子系统的系统框架图；
图3为本发明区域能量综合协调管控系统中分布式电源预测子系统的系统框架图；
图4为本发明区域能量综合协调管控系统中负荷集群响应预测子系统的系统框架图；
图5 为本发明区域能量综合协调管控系统中故障快速处理子系统的系统框架图；
图6为本发明区域能量综合协调管控系统中能耗分析与管理子系统的系统框架图；
图7为本发明区域能量综合协调管控系统中电动汽车优化调度子系统的系统框架图；
图8为本发明区域能量综合协调管控系统中区域多级能源协调控制子系统的系统框架图。
具体实施方式
下面参照附图和具体实施例对本发明的技术内容作进一步的描述。
如图1所示，本发明的区域能量综合协调管控系统100，包括用于对区域能量使用情况的实时信息进行综合监测的区域运行监测子系统1，用于区域内多种分布式电源预测和分析的分布式电源预测子系统2，用于区域内包括负荷总量以及可调度容量短期、中期和长期预测及分析的负荷集群响应预测分析子系统3，用于配电线路故障快速处理及反演的故障快速处理子系统4，能耗分析及管理子系统5，电动汽车优化调度子系统6和区域多级能源综合协调控制子系统7；系统外的量测层将采集测量到的相关信号通过通信层（用于信息交互）传输给本发明的区域能量综合协调管控系统100；
如图2所示，区域运行监测子系统1为其他子系统功能的实现提供数据支撑；区域运行监测子系统1从配电网、分布式电源、分布式储能、电动汽车、智能小区、智能楼宇及工商业用户相应系统及测控装置中抽取各种设备数据、实时运行数据、图形数据等，抽取到的数据在分析、提取、整合、挖掘的基础上进行多源信息融合，在此基础上完成实时状态感知以及运行态势估计，进而完成区域能量实时信息的综合监测，区域运行监测子系统1有效提升了区域电网的综合信息化水平；
如图3所示，分布式电源预测子系统2，其根据各环境气象站上传的实时气象数据、区域运行监测子系统1提供的光伏电站、风电场运行数据，以及下载的数值天气预报数据，进行混合数据优化，并利用统计学模型以及云成像技术，在分布式电源预测模型建立的基础上，实现对全网各分布式电源的功率预测，并进行短期、中期、长期的分布式电源发电能力综合分析，生成详细的发电计划曲线，进而有效指导分布式发电有功功率和无功功率控制；（气象数据，分为气候资料和天气资料，泛指整个气候系统的有关原始资料的集合和加工产品）
如图4所示，负荷集群响应预测分析子系统3，负荷预测主要包括对冰蓄冷、电储能、地源热泵、蓄热锅炉、水蓄冷等非常规负荷但属于可控负荷容量的预测，负荷集群响应预测分析子系统3通过分析历史馈线负荷数据以及用电信息采集数据，集群当前负荷数据，结合当前及未来的气象数据，采用数据挖掘技术，即运用聚类分析、小波分析、时空分析或BP神经网络方法，实现对区域内负荷总量以及可调度容量的短期、中期、长期预测，负荷集群响应预测分析子系统3能够有效支撑区域内的负荷调度；
如图5所示，故障快速处理子系统4，利用地理信息系统GIS数据和营销管理信息系统数据，通过对故障的准确定位和研判，快速定位故障，有效明确停电原因，并调取故障点配电接线图，地理信息图以及该区域400V用户群用电信息，从而实现了抢修的快速化、安全化、可视化，缩短了停电时间，并能进行故障反演；
如图6所示，能耗分析及管理子系统5，包括用能监测、用能分析、用能诊断以及节能管理四个模块，用能监测模块用于监测各类用户的用能信息、负荷信息、电能质量信息和设备运行信息；用能分析模块用于为接入用户提供能效评估功能；用能诊断模块用于为接入用户提供能效评估后的节能诊断提醒服务；节能管理模块用于为接入用户提供能效诊断后进行节能控制调节；
如图7所示，电动汽车优化调度子系统6，包括电动汽车电量预警、区域内充电设施信息查询和充电路径择优规划三个模块，电动汽车电量预警用于电动汽车处于低电量时发出及时充电的预警信息；区域内充电设施信息查询可查询用户所在一定范围内所有充电站和充电桩的充电量信息、充电次数信息以及运行状态信息；充电路径择优规划用于为电动汽车的充电路径选择合适的路径引导；
如图8所示，区域多级能源综合协调控制子系统7，区域运行监测子系统1、分布式电源预测子系统2和负荷集群响应预测分析子系统3为区域多级能源综合协调控制子系统7提供数据支撑，区域多级能源综合协调控制子系统7采用配网级、馈线级、台区级多级控制方法，实现区域内包括分布式电源、配电网、用户负荷等多个能源对象在内的综合协调控制，实现能源的集中合理配置与消纳；在空间尺度上采用基于台区级、馈线级和配网级三级联动的局部就地平衡-区域间互供-整体消纳协调的分布自治、分解协调调度机制；在时间尺度上，建立短期、超短期和准实时三种时间尺度的协调优化控制；台区-馈线-配网之间策略的协调通过可调度容量和优化目标曲线作为媒介实现，空间和时间尺度控制机制的执行通过以可调度容量为基础的上传信息和以优化目标曲线为基础的下传信息间的配合协调，来最终实现台区-馈线-配网级的协调优化。在策略分析与执行的过程中，空间尺度结合时间尺度，首先获取各级短期、超短期和准实时的可调度容量，在综合分析区域电网运行状况的基础上，制定时间尺度及空间尺度上的优化目标曲线，对各级进行优化目标曲线的下发，在执行优化目标曲线过程中，可调度容量的优化分配结合空间上的各级可调度容量执行。（短期的时间为3~5天，超短期的时间为1~2天）
本发明的区域能量综合协调管控系统在多源信息融合的基础上，实现了对区域内电源、电网、用户负荷综合运行监控，多种分布式能源的预测、分析以及调度，实现了对电网的故障快速诊断及处理，实现了对用户的负荷预测、能耗分析、节能管理以及电动汽车的智能调度，并通过综合协调电源、电网、用户负荷之间能量交互，实现了区域能量的合理分配、多元互补，本发明系统综合考虑电源、电网、用户三个方面的需求，实现了区域供电智能可靠、服务智能互动、能效智能管理，使人们获得更可靠、更高效、更便捷、更清洁的高质量电力，实用价值极高。
本发明的区域能量是区域内电源、电网和用户负荷的统称。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (10)
1.一种区域能量综合协调管控系统，其特征在于：包括用于对区域能量使用情况实时信息进行综合监测的区域运行监测子系统，用于区域内多种分布式电源分析的分布式电源预测子系统，用于区域内负荷总量和可调度容量分析的负荷集群响应预测分析子系统，用于配电线路故障快速处理的故障快速处理子系统，还包括能耗分析及管理子系统、电动汽车优化调度子系统和区域多级能源综合协调控制子系统，所述区域运行监测子系统、负荷集群响应预测分析子系统和分布式电源预测子系统为所述区域多级能源综合协调控制子系统提供数据支撑，所述区域多级能源综合协调控制子系统采用配网级、馈线级、台区级多级控制方法，对区域内包括分布式电源、配电网、用户负荷多个能源对象进行综合协调控制，使能源得到集中合理配置与消纳。
2.根据权利要求1所述的区域能量综合协调管控系统，其特征在于：所述区域运行监测子系统为其他子系统提供数据支撑；所述区域运行监测子系统从配电网、分布式电源、分布式储能、电动汽车、智能小区、智能楼宇以及工商业用户相应系统和测控装置中抽取各种设备数据、实时运行数据和图形数据，对抽取到的数据进行多源信息融合，得到各个能源对象的实时状态数据和运行态势预测数据；其中，所述数据多源信息融合的方式包括分析、提取、整合和挖掘。
3.根据权利要求1所述的区域能量综合协调管控系统，其特征在于：所述分布式电源预测子系统根据气象站上传的实时气象数据、下载的数值天气预报数据和所述区域运行监测子系统提供的光伏电站、风电场运行数据，进行混合数据优化，并利用统计学模型以及云成像技术，建立分布式电源预测模型，得到全网各分布式电源的功率预测数据和发电计划曲线。
4.根据权利要求1所述的区域能量综合协调管控系统，其特征在于：所述负荷集群响应预测分析子系统通过分析历史馈线负荷数据以及用电信息采集数据，集群当前负荷数据，结合当前及未来的气象数据，采用数据挖掘技术，得到区域内负荷总量和区域内可调度容量的预测数据；其中，所述未来的气象数据为未来2~10天的气象数据。
5.根据权利要求1所述的区域能量综合协调管控系统，其特征在于：所述能耗分析及管理子系统包括用能监测、用能分析、用能诊断以及节能管理四个模块，所述用能监测模块用于监测各类用户的用能信息、负荷信息、电能质量信息和设备运行信息；所述用能分析模块用于为接入用户提供能效评估功能；所述用能诊断模块用于为接入用户提供能效评估后的节能诊断提醒服务；所述节能管理模块用于为接入用户提供能效诊断后进行节能控制调节。
6.根据权利要求1所述的区域能量综合协调管控系统，其特征在于：所述电动汽车优化调度子系统包括电动汽车电量预警、区域内充电设施信息查询和充电路径择优规划三个模块，所述电动汽车电量预警用于电动汽车处于低电量时发出及时充电的预警信息；所述区域内充电设施信息查询可查询用户所在一定范围内所有充电站和充电桩的充电量信息、充电次数信息以及运行状态信息；所述充电路径择优规划用于为电动汽车的充电路径选择合适的路径引导。
7.根据权利要求1所述的区域能量综合协调管控系统，其特征在于：所述区域多级能源综合协调控制子系统包括配网级、馈线级、台区级的多级控制方法，在空间尺度上采用基于台区级、馈线级和配网级三级联动的局部就地平衡-区域间互供-整体消纳协调的分布自治、分解协调调度机制；在时间尺度上，建立短期、超短期和准实时三种时间尺度的协调优化控制。
8.根据权利要求1所述的区域能量综合协调管控系统，其特征在于：所述短期指3~5天，所述超短期为1~2天。
9.根据权利要求4所述的区域能量综合协调管控系统，其特征在于：所述负荷集群响应预测分析子系统中负荷预测包括对冰蓄冷、电储能、地源热泵、蓄热锅炉和水蓄冷可控负荷容量的预测。
10.根据权利要求4所述的区域能量综合协调管控系统，其特征在于：所述负荷集群响应预测分析子系统中数据挖掘技术是指聚类分析、小波分析、时空分析和BP神经网络方法。
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