CN105048517A - 一种多级能源协调控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多级能源协调控制系统，态势感知模块通过分析与辨识技术，提供配电网的运行状态与运行趋势信息给优化决策模块。优化决策模块通过分析配电网的实时运行状态与运行趋势，根据优化目标和约束条件，得到单元调控策略并传输至策略执行与评估模块。策略执行与评估模块包括智能决策专家库和调控效果评估单元，调控效果评估单元实际执行单元调控策略，将保证多级能源系统稳定且完成优化目标速度快的单元调控策略存入智能决策专家库。配电网快速仿真模块与态势感知模块和优化决策模块进行交互，提供各模块所需的仿真结果。本发明为区域性的大规模地运用新能源提供了可能。

Description

一种多级能源协调控制系统

技术领域

本发明涉及一种多级能源协调控制系统，属于新能源微网发电技术领域。

背景技术

煤炭、石油、天然气等化石能源资源的迅速消耗，生态环境不断恶化，特别是温室气体排放导致日益严峻的全球气候变化，人类社会的可持续发展受到严重威胁。能源技术向低碳、无碳化方向发展，随着功率具有随机波动特征的风力和太阳能发电等电源的大量接入电网、具有移动负荷和储能特征的电动车的推广应用及现代社会对供电可靠性和电能质量的严格要求，与人类生活息息相关的电力系统正面临着越来越多的挑战。

“智能电网”是一个高度自动化的和广泛分布的能量交换网络。其特点是电力流和信息流的双向流动。为推进智能电网建设，世界各国均在进行大量的智能电网示范性实践。真正要实现智能电网，就要在发电、输电、配电、用电、储能、微网各环节的实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。因此，抓紧建设包括发电、输电、配电、用电全环节双向互动的智能电网多级能源体系，是我国全面建设智能电网的重要阶段和基础。消纳大规模、高渗透率间歇式电源，是我国建设智能电网的首要任务之一，建设以大规模可再生能源消纳、高效利用为特征的崇明智能电网集成示范对我国产业结构调整和产业升级将起到重要的促进作用，进而产生巨大的经济效益。集成示范将促进各类新能源的接入，有助于全国生态文明建设示范区的实现和提升国家形象。将有助于实现能源和电力资源优化配置，提高电网供电的可靠性和运行管理水平。将为建立完善的智能电网产业链打下坚实的基础，为在更大范围内实现能源优化配置提供了平台，对推动我国电网从传统电网向高效、经济、清洁、互动的现代电网的升级和跨越具有重要的意义。

实施智能电网多级能源体系建设，加快推进智能电网相关产业发展，是服从国家战略、落实科学发展观的重要举措，对于转变经济发展方式、促进产业结构优化升级、加快信息化与工业化融合，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种多级能源协调控制系统，能够综合协调各级新能源，达到各级之间的分布自治、协调优化运行，符合未来新能源发展趋势，为区域性的大规模地运行新能源提供可能。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种多级能源协调控制系统，包括：态势感知模块、优化决策模块、策略执行与评估模块和配电网快速仿真模块；

所述态势感知模块通过分析与辨识技术，提供配电网的运行状态与运行趋势信息给优化决策模块；

所述优化决策模块通过分析配电网的实时运行状态与运行趋势，根据优化目标和约束条件，得到单元调控策略并传输至策略执行与评估模块；

所述策略执行与评估模块通过执行、存储及更新单元调控策略，为优化决策模块提供最优的单元调控策略；

所述配电网快速仿真模块与态势感知模块和优化决策模块进行交互，提供各模块所需的仿真结果。

所述态势感知模块包括配电网实时状态辨识模块和配电网运行态势分析模块；

所述配电网实时状态辨识模块包括：多源信息融合单元、虚拟量测单元、状态估计单元和状态评价体系；配电网实时状态辨识模块在包括SCADA量测数据、历史数据以及虚拟量测单元的量测集群的基础上，通过多源信息融合单元对多源信息进行提取与融合，状态评价体系对配电网运行状态进行评价，状态估计单元对配电网运行状态进行估计，实现对配电网实时运行状态的辨识；

所述配电网运行态势分析模块包括：功率预测单元、负荷预测单元和风险分析与平抑单元；配电网运行态势分析模块利用气象资料信息建立数值预报模型，通过功率预测单元对配电网中的分布式电源和负荷进行功率预测，并利用仿真分析功能结合配电网的运行状态，采用风险分析与平抑单元评估配电网风险，实现对配电网运行趋势的判定。

所述配电网实时运行状态包括：故障状态、异常状态、正常状态及优化状态。

所述优化决策模块包括单元调控策略优化决策单元和用于提供优化目标的配电网自适应协调优化目标模型，所述单元调控策略优化决策单元通过结合优化目标和约束条件，并参考策略执行与评估模块提供的单元调控策略，通过配电网快速仿真模块仿真，得到保证多级能源系统稳定又完成优化目标速度快的单元调控策略。

所述策略执行与评估模块包括智能决策专家库及调控效果评估单元；

所述调控效果评估单元实际执行单元调控策略，再根据实际执行结果，筛选在人工设定时间内完成优化目标且能够保证多级能源系统稳定的单元调控策略送入智能决策专家库，所述智能决策专家库存储调控效果评估单元传送的单元调控策略，同时智能决策专家库还具备支撑单元调控策略优化决策功能。

所述配电网快速仿真模块包括仿真功能子模块及仿真支撑平台；

所述仿真功能子模块包括网络等值模块、潮流计算模块、仿真控制模块、事故分析模块、最优潮流模块和分析评估模块；

所述仿真支撑平台包括仿真案例管理模块、配电网模型管理模块和多代理模型管理模块。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：（1）本发明提供的多级能源协调控制系统，通过从优化目标、空间尺度、时间尺度等三个维度上综合协调各级新能源，达到各级之间的分布自治、协调优化运行，其符合未来新能源发展趋势，为区域性的大规模地运用新能源提供了可能；（2）多级能源协调控制系统针对智能电网中的配网级/片区级、馈线级及台区级等三级的新能源，在区域性新能源协调控制上具备更好的适应性，实现了新能源的配用电环节的双向互动，便于该系统的推广应用；（3）多级能源协调控制系统为闭环控制系统，通过策略执行与评估系统将调控效果优秀的控制策略保留，有助于系统控制策略的优化。

附图说明

图1是本发明的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，是本发明的结构框图，包括：态势感知模块、优化决策模块、策略执行与评估模块和配电网快速仿真模块。

态势感知模块通过分析与辨识技术，提供配电网的运行状态与运行趋势信息给优化决策模块，控制目标是将电网的运行状态向优化状态逼近。

态势感知模块包括配电网实时状态辨识模块和配电网运行态势分析模块。

配电网实时状态辨识模块包括：多源信息融合单元、虚拟量测单元、状态估计单元和状态评价体系。配电网实时状态辨识模块在包括SCADA量测数据、历史数据以及虚拟量测单元的量测集群的基础上，通过多源信息融合单元对多源信息进行提取与融合，状态评价体系对配电网运行状态进行评价，状态估计单元对配电网运行状态进行估计，实现对配电网实时运行状态的辨识。

配电网实时运行状态包括故障状态、异常状态、正常状态及优化状态：故障状态是指电网发生故障，出现停电区域；异常状态是指电网负荷正常供电，但电压出现越限，功率过载，电网存在潜在甩负荷的风险；正常状态是指电网全部负荷正常供电，无越限和功率过载现象，但新能源利用率、峰谷差或网损等参数尚有提升空间；优化状态是指电网具有比较大的安全裕度，分布式能源得到充分利用，用户供电得到充分满足。

配电网运行态势分析模块包括：功率预测单元、负荷预测单元和风险分析与平抑单元；配电网运行态势分析模块利用气象资料信息建立数值预报模型，通过功率预测单元对配电网中的分布式电源和负荷进行功率预测，并利用仿真分析功能结合配电网的运行状态，采用风险分析与平抑单元评估配电网风险，实现对配电网运行趋势的判定。

优化决策模块通过分析配电网的实时运行状态与运行趋势，以新能源最大消纳、削峰填谷、可靠经济运行为优化目标，以上级下发的关口目标曲线和可调度容量为约束条件，得到即时单元调控策略；同时，调用策略执行与评估模块的智能决策专家库中的策略，通过配电网快速仿真模块的支撑进行比对，最终提供单元调控策略。优化决策模块包括单元调控策略优化决策单元和用于提供优化目标的配电网自适应协调优化目标模型，单元调控策略优化决策单元通过结合优化目标和约束条件，提供单元调控策略。

单元调控策略包括优化目标、控制策略尺度和约束条件等内容。

优化目标对应不同的时长，有不同的目标。短期目标(1天)：削峰填谷、新能源最大化消纳等；超短期目标(4小时)：消除越限、新能源最大化消纳等；准实时目标(15分)：消除越限、降低网损等。

控制策略尺度包括空间尺度和时间尺度。空间尺度为配网-馈线-台区三级对象；时间尺度为短期、超短期、准实时三级控制。

约束条件包括上级下发的关口目标曲线和可调度容量。上级下发的关口目标曲线包括电力平衡、节点电压、支路电流、储能电荷状态及DG爬坡约束等。可调度容量包括微网可调容量、柔性负荷可调容量和需求侧可调容量等。

策略执行与评估模块包括智能决策专家库和调控效果评估单元。智能决策专家库用以存储保证多级能源系统稳定且完成优化目标速度快的单元调控策略，也用来支撑单元调控策略优化决策功能。调控效果评估单元实际执行单元调控策略；再根据实际执行结果，将保证多级能源系统稳定且在人工设定的规定时间内完成优化目标的单元调控策略送入智能决策专家库。智能决策专家库还具备支撑单元调控策略优化决策功能。

配电网快速仿真模块与态势感知模块和优化决策模块进行交互，提供各模块所需的仿真结果。它能够对配电网状态提前做出预测和反应，并对所在配电网方式场景进行快速扫描计算，在线挖掘配电网运行中的薄弱环节，实现深层次的态势感知预警，为配电网调控提供分析和预测能力，支撑本发明的态势感知和优化决策两大模块。

配电网快速仿真模块包括仿真功能子模块及仿真支撑平台：仿真功能子模块包括网络等值模块、潮流计算模块、仿真控制模块、事故分析模块、最优潮流模块和分析评估模块；仿真支撑平台包括仿真案例管理模块、配电网模型管理模块和多代理模型管理模块。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种多级能源协调控制系统，其特征在于，包括：态势感知模块、优化决策模块、策略执行与评估模块和配电网快速仿真模块；

所述态势感知模块通过分析与辨识技术，提供配电网的运行状态与运行趋势信息给优化决策模块；

所述优化决策模块通过分析配电网的实时运行状态与运行趋势，根据优化目标和约束条件，得到单元调控策略并传输至策略执行与评估模块；

所述策略执行与评估模块通过执行、存储及更新单元调控策略，为优化决策模块提供最优的单元调控策略；

所述配电网快速仿真模块与态势感知模块和优化决策模块进行交互，提供各模块所需的仿真结果。

2.根据权利要求1所述的多级能源协调控制系统，其特征在于，所述态势感知模块包括配电网实时状态辨识模块和配电网运行态势分析模块；

所述配电网实时状态辨识模块包括：多源信息融合单元、虚拟量测单元、状态估计单元和状态评价体系；配电网实时状态辨识模块在包括SCADA量测数据、历史数据以及虚拟量测单元的量测集群的基础上，通过多源信息融合单元对多源信息进行提取与融合，状态评价体系对配电网运行状态进行评价，状态估计单元对配电网运行状态进行估计，实现对配电网实时运行状态的辨识；

所述配电网运行态势分析模块包括：功率预测单元、负荷预测单元和风险分析与平抑单元；配电网运行态势分析模块利用气象资料信息建立数值预报模型，通过功率预测单元对配电网中的分布式电源和负荷进行功率预测，并利用仿真分析功能结合配电网的运行状态，采用风险分析与平抑单元评估配电网风险，实现对配电网运行趋势的判定。

3.根据权利要求2所述的多级能源协调控制系统，其特征在于，所述配电网实时运行状态包括：故障状态、异常状态、正常状态及优化状态。

4.根据权利要求1所述的多级能源协调控制系统，其特征在于，所述优化决策模块包括单元调控策略优化决策单元和用于提供优化目标的配电网自适应协调优化目标模型，所述单元调控策略优化决策单元通过结合优化目标和约束条件，并参考策略执行与评估模块提供的单元调控策略，通过配电网快速仿真模块仿真，得到保证多级能源系统稳定又完成优化目标速度快的单元调控策略。

5.根据权利要求1所述的多级能源协调控制系统，其特征在于，所述策略执行与评估模块包括智能决策专家库及调控效果评估单元；

所述调控效果评估单元实际执行单元调控策略，再根据实际执行结果，筛选在人工设定时间内完成优化目标且能够保证多级能源系统稳定的单元调控策略送入智能决策专家库，所述智能决策专家库存储调控效果评估单元传送的单元调控策略，同时智能决策专家库还具备支撑单元调控策略优化决策功能。

6.根据权利要求1所述的多级能源协调控制系统，其特征在于，所述配电网快速仿真模块包括仿真功能子模块及仿真支撑平台；

所述仿真功能子模块包括网络等值模块、潮流计算模块、仿真控制模块、事故分析模块、最优潮流模块和分析评估模块；

所述仿真支撑平台包括仿真案例管理模块、配电网模型管理模块和多代理模型管理模块。