CN105305497A - 一种低损耗智能电网的管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低损耗智能电网的管理系统及方法，该系统包括一体式控制机、发电与储能侧管理系统和用电侧管理系统；一体式控制机，控制储能模块的充、放电形式并向用电侧提供电能，包括控制装置、充电器、逆变器和输出端；发电及储能侧管理系统对发电储能系统进行管理；发电储能系统包括传统电网供电、可再生能源发电、补充发电和储能系统。本发明的管理系统及方法，可有效提升该区域的可在生能源的利用率，提高该区域供电网络的可靠性，提高整个该区域电网的智能化程度，还可以有效节约能源并提高用户用电满意度。同时可以直接将运用该系统后节约的电量及各时段用电量进行统计，对应各时段电费单价得到电费差价。

Description

一种低损耗智能电网的管理系统及方法

技术领域

本发明涉及一种低损耗智能电网的管理系统及方法。

背景技术

随着经济社会发展，能源需求和环境成本都在加大，能源节约、高效利用及可再生能源开发、建设绿色低碳环保的生态城市成为当今各国政府面临的课题。为保障我国能源环境可持续发展，满足经济社会用电需求，缓解电力供应出现紧张趋势，各地电力相关部门正着手于制定相关的技术、经济手段鼓励电力需求侧用户自主削峰填谷。从电部门的角度考虑，多利用低谷电可以有效地减少系统的维护成本，在具有并网逆变装置的条件下，可以进一步向电网输送电力，获得收益。从电力管理部门的角度考虑，削峰填谷可以减少高峰负荷所要求的装机容量。一方面可以提高大容量蓄电池管理者的积极性，另一方面也可以减少国家的投资，提高电力设备的利用效率，优化电网结构。

目前有不少小区都装了光伏发电系统，极少数小区还装了小型风力发电系统，但这些系统一股都是独立运行，并由供电公司统一购买发电量，然后通过电网统一卖给用户，基本不涉及到可在生能源发电系统的能量管理与储能，也很少与用电系统进行综合管理，一方面难以提高可在生能源的利用率，另一方面没有与用电环节进行综合管理，用户支持度不高，参与意识很低，很难提高小区的节电率。同时有部分专利也做了相关的研究和介绍，如中国专利CN201674427U的《太阳能供电的智能楼宇控制系统》着重介绍了以太阳能为供电为主要来源的智能楼宇控制系统，不涉及到可在生能源发电系统的能量管理与储能，用电系统单一，没有综合的对发电和用电进行管理，基本上不涉及用户交互。专利CN100394749C《智能家居与智能小区的自动化控制系统》着重介绍了一种自动化控制系统在小区和家居中的应用，实现设备的自动化和智能化控制，并没有充分利用可再生能源，也没有关注节约用电策略，节电的效果不显著。这些专利基本上都是着重于某些个别系统和方法，并没有介绍一种综合性、功能较为齐全的小区集成了绿色发电和智能化节能用电的应用方案。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种有效提升该区域的可在生能源的利用率，提高该区域供电网络的可靠性，提高整个该区域电网的智能化程度，还可以有效节约能源并提高用户用电满意度。同时可以直接将运用该系统后节约的电量及各时段用电量进行统计，对应各时段电费单价得到电费差价的低损耗智能电网的管理系统及方法。

技术方案：本发明所述的一种低损耗智能电网的管理系统，包括一体式控制机、发电与储能侧管理系统和用电侧管理系统；

所述的一体式控制机，控制储能模块的充、放电形式并向用电侧提供电能，包括控制装置、充电器、逆变器和输出端，所述的充电器将国家电网电能对储能系统进行充电，所述的逆变器将储能系统的直流电转变成交流电并输出给输出端；

所述的发电及储能侧管理系统对发电储能系统进行管理；发电储能系统包括传统电网供电、可再生能源发电、补充发电和储能系统；所述的发电及储能侧管理系统包括：发电监测模块、供电方式自动调控模块、储能监控模块、自动配网模块、自愈系统、发电和储能调控模块、发电量预测模块、电价管理模块、应急管理模块和远程监控模块；

所述发电监测模块实时监测传统电网的供电运行状态和电量，以及可再生能源发电状态和发电量，存储供电、发电的状态信息以及电量，以供所述的发电储能侧管理系统的其他模块使用，并实时传输给所述的用电侧管理系统，供智能化用电管理策略使用；

所述的供电方式自动调控模块根据所述的发电监测模块存储的信息以及所述的用电侧管理系统传来的预测的用电量信息，通过预存的各种控制策略自动地选择某一时刻或时段的供电方式；

所述的储能监控模块实时地监测储能设备的运行状态以及所储电量，并将这些状态信息和储电量进行存储，以备所述的发电储能侧管理系统的其他模块使用；

所述的自动配网模块对区域配网的运行工况进行监视、控制，并对其设备和日常工作实现离线、在线管理，提高配网运行的可靠性和故障自动分段、故障快速处理；

所述的发电和储能调控模块根据所述的用电侧管理系统传输过来的用电量的统计信息和用电量的预测信息，通过各种策略管理自动的调控可再生能源发电所产生的电力的使用方式包括直接供电或电能存储；

所述的发电量预测模块利用所述的发电监测模块所存储的信息进行仿真和预测未来某个时段的发电总量和发电量的变化趋势，同时将这些信息进行存储，并实时传输给所述的用电侧管理系统以备各种智能化决策使用；

所述的电价管理模块用于电价的调整和预售电管理，并将实时的电价传输给所述的用电侧管理系统以供各种智能化决策使用；

所述的发电及储能侧管理系统通过有线网络传输介质获取发电及储能系统的信息，包括用电侧管理系统的设备运行状态、家庭用电量统计、公共区域设备用电量统计、家庭用电量趋势、公共区域设备用电量趋势、区域总用电量趋势和预付电费，结合发电储能侧管理系统状态，自动调控发电储能系统运行状态，并根据各种控制策略自动选择供电方式，具体包括：大电网单独供电方式、可再生能源发电单独供电方式、可再生能源发电单独供电且给储能系统充电方式、可再生能源与储能系统共同供电方式、补充发电系统单独供电方式、混合供电方式和传统电网给储能系统充电方式；同时还给向发电及储能系统发送各种控制指令使得发电及储能系统按照所述的发电及储能侧管理系统的要求工作；

所述的用电侧管理系统对区域内的家庭用电和公共用电用电负荷进行管理，所述的用电侧管理系统包括：家庭用电设备的用电监控模块、区域公共设备用电监控模块、用电量预测模块、设备智能化管理模块、设备远程监控模块、节约用电控制策略模块和预付费管理模块；

所述的用电侧管理系统通过家用设备用电监控模块及公共设备用电监控模块实时地监测各个家用设备的用电状态和小区内部各个公共设备的用电状态，并进行用电量的统计，将所得到的状态信息和用电量数据进行实时存储；同时接收系统的控制指令实现对设备的开关控制，进行设备信息管理、操作日志管理；

所述的用电量预测模块通过利用家用设备用电监控模块和公共设备用电监控模块所存储的设备用电量统计数据进行仿真和预测，预测未来某一时间点或时间段的用电量以及用电量的变化趋势，同时结合所述的节约用电控制策略模块实现对未来某一时间点或时间段某一用电设备或系统的用电量的准确预测并将预测的结果实时地传输到所述的发电、储能侧管理系统以供其进行各种智能化的决策使用；

所述的节约用电控制策略模块通过预存的控制策略，以及所述的发电储能侧管理系统传输过来的实时电价信息及发电量预测信息来调整各种用电控制策略，在保证不影响用户使用习惯下自动地实现对不同情况下设备智能化和自动化控制；同时根据所述的发电储能侧管理系统传输过来各种数据信息来调整各种用电控制策略；

所述的用电侧管理系统通过智能电网综合信息平台获得所述的发电储能侧管理系统的大电网运行状态、大电网发电量、可再生能源系统运行状态、可再生能源系统发电量、补充发电系统运行状态、补充发电系统发电量、储能系统运行状态、储能系统电量、发电总量、发电量变化趋势和实时电价，结合用电侧管理系统的状态优化用电管理策略，提高可再生能源利用率、提高用电设备智能化和节约用电；

所述的发电与储能侧管理系统和用电侧管理系统两大系统通过网络通信技术进行数据的交互与共享，实现发电与用电的综合协调控制。

进一步的，所述的控制装置根据电价及天气来控制储能系统的充电形式，当电价低时，控制充电器对储能系统进行充电；当有阳光时，选择由光伏发电对储能系统进行充电，但风力较大时，选择由风力发电对储能系统进行充电。

同时，所述控制装置监测储能系统的储能量，根据储能系统柜储能量及电价控制供电形式，当电价低时，国家电网与输出端连接，通过国家电网直接供电；当电价高且储能系统储能量大于放电阈值时，储能系统通过逆变器与输出端连接，由储能系统进行供电，当电价高且储能量小于放电阈值时，国家电网与输出端连接，通过国家电网直接供电。

进一步的，所述的自愈系统利用发电监控模块、储能监控模块所存储的大量运行状态信息进行实时或超实时仿真，实现故障发展快速仿真的实时预测功能，对故障后的系统实现超实时的分析计算，从而实现对各发电、供电和储能系统的实时控制；所述的应急管理模块跟所述的自愈系统模块紧密配合，根据所述的自愈系统各种仿真信息和决策信息，对发生的各种故障进行应急处理。

本发明还公开了上述一种低损耗智能电网的管理系统的管理方法，包括如下所列的方式：

(1)大电网单独供电方式：在可再生能源及其储能系统故障或者无法输出电能时，由大电网单独供电；

(2)可再生能源发电单独供电方式：当可再生能源发电量完全能够满足用户用电需求时由可再生能源单独供电；

(3)可再生能源发电单独供电且给储能系统充电方式：当可再生能源可用功率大于用户用电量时，多余功率用于给储能系统充电；

(4)可再生能源与储能系统共同供电方式：当可再生能源发电量与储能系统放电量能够完全满足用户用电需求、且根据用户用电量预测、在未来一段时间内可再生能源功率大于用户用电需求时，由可再生能源与储能系统共同供电；

(5)补充发电系统单独供电方式：当传统电网和可再生能源发电系统同时出现故障的情况下，发电系统将自动切换到由该系统单独供电方式，同时限制用户仅可使用基本用电功率；

(6)混合供电方式：当即将达到用电高峰时，自动切换到传统电网和可再生能源发电同时供电的模式；在引入实时电价时，实时调节传统电网与可再生能源的用电比例，以减少用户费用；

(7)传统电网给储能系统充电方式：当达到用电低谷且储能系统能量较少时，采用传统电网给储能系统充电。

所述的储能监控模块实时地监测储能设备的运行状态以及所储电量，并将这些状态信息和储电量进行存储，以备所述的发电储能侧管理系统的其他模块使用。

所述的自动配网模块对区域配网的运行工况进行监视、控制，并对其设备和日常工作实现离线、在线管理，提高配网运行的可靠性和故障自动分段、故障快速处理。

所述的发电储能调控模块根据所述的用电侧管理系统传输过来的用电量的统计信息和用电量的预测信息，如图2所示，通过各种策略管理自动的调控可再生能源发电所产生的电力的使用方式，主要是直接供电和电能存储两种方式：

1、直接供电：将可再生能源所产生的全部电力直接用于供电。

2、电能存储：当传统电网和可再生能源所产生的电力足够所述的用电侧管理系统中各种用电负荷某一时刻或者未来某一时间段的使用时，可将可再生能源的所产生多余的电力进行存储。

所述的自愈模块利用发电监控模块、储能监测模块所存储的大量运行状态信息进行实时或超实时仿真，实现故障发展快速仿真的实时预测功能，为调度员提供紧急状态下的决策支持；同时对于故障后的系统实现超实时的分析计算，从而实现对各发电、供电和储能系统的实时控制，如存在可能导致区域级停电的高风险时，将实施主动解列、灵活分区或/和有关系统的分布协调/自适应控制。

所述的发电量预测模块利用所述的发电监测模块所存储的大量信息进行仿真和预测未来某个时段的发电总量和发电量的变化趋势，如图2所示，同时将这些信息进行存储，并实时传输给所述的用电侧管理系统以备各种智能化决策使用。

所述的应急处理模块跟所述的自愈系统模块紧密配合，根据所述的自愈系统模块各种仿真信息和决策信息，对发生的各种故障进行应急处理。

所述的电价管理模块用于电价的调整和预售电管理，如图2所示，并将实时的电价传输给所述的用电侧管理系统以供各种智能化决策使用。

所述的远程监控模块通过Internet实现对所述发电储能系统进行远程实时的监测和控制，可监测各个系统的运行状态，同时可以对各个系统进行控制。

所述的用电侧管理系统通过家用设备用电监控模块可以实时地监测各个家用设备的用电状态，并进行用电量的统计，将所得到的状态信息和用电量数据进行实时存储；同时可以接收系统的控制指令实现对设备的开关等控制，进行设备信息管理、操作日志管理。

所述的公共设备用电监控模块实时地监测小区内部各个公共设备的用电状态，并进行用电量的统计，将所得到的状态信息和用电量数据进行实时存储；同时可以接收系统的控制指令实现对设备的开关等控制，进行设备信息管理、操作日志管理。

所述的节约用电控制策略模块通过预存的各种控制策略以及所述的发电储能侧管理系统传输过来的实时电价信息及发电量预测信息来调整各种用电控制策略在保证不影响用户使用习惯下自动地实现对不同情况下设备智能化和自动化控制，大大提高设备的利用率和最大化实现节能效果；同时根据所述的发电储能侧管理系统传输过来各种数据信息来调整各种用电控制策略。如根据实时的电价信息来调整部分设备的工作状态以减少用电成本提高经济性；家庭的场景控制，小区各系统的联动控制，实现设备的高效利用；还提供各种策略的管理和操作日志管理。

所述的用电量预测模块通过利用家用设备用电监控模块和公共设备用电监控模块所存储的设备用电量统计数据进行大量的仿真和预测，预测未来某一时间点或时间段的用电量以及用电量的变化趋势，同时结合所述的节约用电控制策略模块实现对未来某一时间点或时间段某一用电设备或系统的用电量的准确预测；如图2所示，并将预测的结果实时地传输到所述的发电、储能侧管理系统以供其进行各种智能化的决策使用。

所述的设备远程监控模块是通过Internet实现对所述用电侧管理系统里面的用电设备进行远程实时的监测和控制。

所述的预付费管理模块对小区居民用电预付费进行管理，同时还提供欠费催缴，停电通知等功能。

有益效果：本发明的管理系统及方法，可有效提升该区域的可在生能源的利用率，提高该区域供电网络的可靠性，提高整个该区域电网的智能化程度，还可以有效节约能源并提高用户用电满意度。同时可以直接将运用该系统后节约的电量及各时段用电量进行统计，对应各时段电费单价得到电费差价。

附图说明

图1为本发明的整体系统结构示意图；

图2为本发明的一体式控制机内部控制结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明智能电网管理系统包括发电与储能侧管理系统和用电侧管理系统。发电及储能侧管理系统主要包括了传统电网供电、可再生能源发电、补充发电、储能系统，以及基于这些模块之上的平台应用，具体包括：发电监控系统、供电方式自动调控系统、储能监控系统、自动配网系统、自愈系统、发电和储能调控系统、发电量的预测、电价管理系统、应急管理系统、远程监控系统。用电侧管理系统主要包括用电负荷，具体指家庭用电和区域内公共用电，以及基于用电负荷之上的平台应用：家庭用电设备的用电监控、区域公共设备用电监控、用电量预测、设备智能化管理、设备远程监控、设备节能控制、预付费管理。发电与储能侧管理系统和用电侧管理系统两大系统通过先进的网络通信技术，实现了数据的交互、数据的共享。

以某小区为例，该小区为传统的小区有较完善的小区物业管理系统，通过小区内部局域网连入小区物业中心的中央控制机房，机房存放相关的应用服务器，可以对整个物业管理各个子系统进行实时监控。目前各个子系统相互独独立工作，自动化程度低，对于管理员来说操作过程相对繁琐和复杂，因此对应应急情况处理效率相对低，同时小区内家居数字智能化程度低，居民的生活方式较为传统，不能享受现代科技带来的便捷、安全、舒适和高效；缺乏对绿色可再生能源的有效利用，不能成为目前所提倡的绿色、低碳的现代化小区。为实现小区智能电网管理系统，可采取整体规划，分阶段实施，以开放性互联网络体系为核心、以与建筑结构密切相关的设施为重点、以用户的需求及性价比为依据，逐步建立、完善规划、实施、验收的规范与标准。

建立智能电网综合信息平台、分布式微网发电储能系统、智能小区系统、智能家居系统。小区智能电网管理系统将以智能电网综合信息平台作为系统信息处理、信息调控的中心，将其他各个系统有机地联系起来，形成一个相互联动的、智能化和自动化程度高、自愈性能力强、功能扩展性强、可实现局域网内和广域网内的多种应用的小区智能电网管理系统。其中分布式微网发电储能系统结合大电网作为所述智能电网管理系统的发电储能侧，智能小区、小区物业及智能家居系统作为所述智能电网管理系统的用电侧，智能电网综合信息平台实现了所述智能电网管理系统所有平台应用。具体实现步骤：

(1)智能电网综合信息平台的搭建

智能电网综合信息平台是整个小区智能电网管理系统的核心，是一个网络化的统一管理信息平台；该平台包括了基础平台和基于基础平台之上的应用平台。其中基础平台主要各种应用和数据库服务器构成。其应用平台是在基础平台之上开发的各种应用系统软件，具体包括：智能小区系统、智能家居系统、安防报警系统、视频对讲系统、分布式微网发电及储能系统、远程抄表系统、智能电表系统、远程视频监测系统、信息发布系统、智能电网系统。整个智能电网综合信息平台创造性地整合各个子系统的数据类型，建立各子系统间的数据关联，实现数据共享和应用功能创新，具有良好的兼容性及扩容性，可跟现有的小区物业管理系统、楼控等系统无缝的结合、充分的利用原有的功能及设备，能提供最优的第三方接口等，实现了系统间的联动性。智能电网综合信息平台的实现需要网络系统和总控制中心。

网络系统是住宅楼内和住宅楼间的数据传输网络，它一方面使数据通信设备、交换设备和其他信息管理系统彼此相连，另一方面使这些设备与外部数据通信网络相连接。智能小区网络通信系统总体架构如图1所示，系统由Internet接入网、小区局域以太网、家庭局部网络组成。可根据小区实际网络铺设情况，有效地利用现有的网络系统，搭建小区内部局域网，每个楼增加一个或多个交换机，通过光纤接入小区总控制中心的中心交换机。

小区总控制中心(简称为中心机房)以通信主计算机作为中央控制、管理计算机，并由各住户终端和不同信息点共同形成小区内部分布式集中管理、控制系统。小区总控制中心根据小区实际情况可位于小区较为居中的位置，可选择一栋楼的某间居室或其他建筑物某间居室。如果该楼只有一层地下室，则机房位于地上一层；如果该楼有两层地下室，则机房位于地下一层。整个平台的构成：WEB服务器、微网监控服务器、视频代理转发服务器、数据库服务器、流媒体服务器、安全认证管理服务器、报警转发服务器、短/彩信管理服务器、设备管理服务器、小区物业管理服务器；集成大量的C/S、B/S管理软件，如智能家居系列软件、微网监控软件、远程智能抄表软件等。

(2)分布式微网发电和储能系统建立

分布式微网发电储能系统：因地制宜的利用小区内的多种绿色能源、实现绿色循环经济(绿色发电及储能)、智能化控制和管理负荷用电、微型电网的实时监控和自动化应急处理。目前该小区的可利用的屋顶面积比较大，在该小区建设屋顶光伏是可行性，同时可在小区中心公园安装若干小型风机。综合考虑小区用电负荷、光伏和风机发电的能力可将微网的分布式发电的电力直接用于小区配网供电，用于小区公共区域的部分用电负荷，如路灯、广播、电梯等；多余的电力可利用微型燃机等储能装置存储起来。配备充分的数据采集与信息通信设施；以电力线载波通信系统构成微网各控制终端、分布式电源之间的互联与控制，以光纤通信系统设计微网系统的终端接口实现与小区智能电网系统的互联与控制，对分布式发电单元、储能单元和负荷进行实时运行状态的数据采集，并通过局域网将所有采集的数据传送到中央控制和能量管理单元，中央控制和能量管理单元根据所得到的运行状态数据及一定的控制管理策略，通过局域网传输控制指令。

此外，在该小区内安装若干小型风机，微型燃机用于补充发电，蓄电池作为储能；同时配备充分的数据采集与信息通信设施；并将微网的监控中心安放在中心机房附近，微网监控中心存放微网装用的服务器和计算机通过网络系统可实现对微网的运行状态实时监控，并可对应急情况进行处理。可以实现对分布式发电和用电的自动调节，提高用电可靠性，实现整个小区零碳排放，使用户获得效益。通过自适应控制技术、自动控制技术、远程遥控技术、自动感应技术和安全防护技术以及目前相关成熟产品来实现各种终端接口和控制系统的设计与通信等。

(3)智能小区系统的建立

智能小区系统：是基于IP网络的小区综合性管理应用系统，集成小区各种信息资源，并将小区物业管理的各子系统的信息及服务整合起来，进行集中监测与控制，使小区自动化控制系统实现较为全方位的自动化，数据集中监控和管理的信息化；同时先进的网络通信技术实现了各子系统远程自动监测、自动调节、自诊断、自动报警、自动收费等功能，大大减少了物业管理人员，降低了运作成本，提高了智能小区的管理效率；实现社区生活与工作安全、舒适、高效。整合小区现有的物业管理系统，将各个子系统连入局域网内，最终连入到中心机房。在中心机房配备相应的应用管理服务器，整合所有的软件，使其成为一个统一的界面登陆，进行统一管理。整合后的系统操作简便，友好亲合、实施方便，大大降低运做成本。同时系统为小区内外各类用户提供多种信息查询，集成社区各种信息资源，并将各系统的信息及服务整合起来，为不同类型用户提供个性化的信息发布和服务。

(4)智能家居系统

智能家居系统采用电力载波、红外、无线射频技术，结合Internet宽带网络通信技术，可以实现设备的集中控制和智能控制，实现从独立的房间控制到多房间的无线控制，场景预设、安防报警的联动控制，实现从本地的家居控制到网络的远程控制，实现从传统的手机电话通信到可视化的视频对讲，远程抄表与预付费，从个人家庭的简单智能到整个小区的数字化，一改传统智能家居的烦扰复杂，诠释着数字年代网络生活的自由主张，住户打造数字化的现代家居系统。

对家居进行适当的改造，如配备各种智能控制终端、智能插座、改造灯光、更换智能三表等，这些智能终端通过无线或者有线的网络传输方式与家居智能终端相连，家居智能终端最终通过网线连入局域网中。该家居系统可实现信息设备、通讯设备、娱乐设备、家用电器、自动化设备、保安装置等设备关联，使智能化、人性化的家居生活变成现实。可以很好地满足用户对家居设备控制、家庭网络的灵活性、可靠性以及便捷性等需求，不但解决了有线系统的高成本和不方便，消费者还能够通过无线网络方便、快捷地管理家务，监测家居环境、遥控电器等。为住户提供B/S浏览器结构的应用平台，用户无需安装软件通过浏览器登录社区网站，输入管理帐号密码进入后，可以进行家居窗帘、灯光、电视等设备的控制，报警的撤/布防等的操作，能远程监控家里的图像并能控制云台。

通过上述的详细描述可以看出，与国内外现有的技术相比，本系统具有以下特点：智能电网的供用互动、需求侧智能管理和用电状态自动监测等功能在生活小区有主要的应用价值。智能电网的上述功能不仅给电网带来效益，也将给用户带来用电的方便、可靠和效益。同时，智能化小区为用户提供一个安全、舒适、方便、快捷和开放的智能化、信息化的生活环境，利用现代信息技术，用户便可享受更多精彩丰富的信息化生活，真正实现了生活的智能化和人性化。智能小区和智能电网的融合，使得智能电网的功能和效益在小区内可以得到很好的体现。其特点主要表现在以下方面：

1、采用绿色能源，实现了绿色用电和低碳生活。小区智能电网管理系统在可再生能源发电-储能具备更加智能和全面的能力。

2、小区智能电网管理系统具有高可靠性的智能自愈小区配网，能尽量避免与系统现有保护装置冲突；并视根据小区的具体需要，在少数特殊地点布置双向电力电子开关，利用分布式能源为需要高可靠性的用户提供不间断电力。

3、小区智能电网管理系统具有完备的局域网和广域网、国际互联网接入。通过网络可以实现小区内机电设备和用电器的自动化、智能化监控，实现一体化、联动安防系统的自动化、智能化监控。

4、小区智能电网管理系统应用现代数字技术，包括现代传感技术，数字信息处理技术、数字通信技术、计算机技术、多媒体技术和网络技术，加快了信息传播的速度，提高了信息采集、传播、处理、显示的性能。

5、小区智能电网管理系统的智能化用电管理，在满足用户的用电习惯下，通过优化控制大大节约能源，提高用电效率。

6、小区智能电网管理系统提高了系统的集成优化程度，实现了信息和资源的共享。系统基于小区智能化系统内部网或广域网之上，通过Web服务器和浏览器技术来实现整个网络上的信息综合、信息交互和信息共享，实现统一的人机界面和跨平台的数据库访问。可以真正做到局域和广域远程信息的实时监控，数据资源的综合共享，以及全局事件快速的处理和一体化的科学管理。

7、小区智能电网管理系统是数字城市的信息节点，智能小区的建设为数字城市的建设提供了条件，为电子政务、电子商务、物流等现代化技术的应用打下了基础。

8、小区智能电网管理系统是智能电网的终端节点，为智能电网的建设和运行，以及应用打下了基础。

9、可再生能源发电，充分利用富余的不稳定的电能，实现能源的高效利用和零排放。

如图2所示的一体式控制机内部控制结构示意图，包括储能系统10、一体式控制机20、太阳能模组30、国家电网40、电力需求侧管理模组50、电池延寿器60，一体式控制机20包括充电器21、逆变器22、控制装置23和输出端24，国家电网40通过充电器21与储能系统10连接，对储能系统进行充电。储能系统通过逆变器22可与输出端24连接，国家电网40通过导线也可与输出端24连接，控制装置23与充电器21、逆变器22、输出端24分别连接，通过控制装置23控制输出端与国家电网或者逆变器连接。输出端24与电力需求侧管理模组50连接，电池延寿器60与储能系统10连接，电池延寿器60对储能系统10进行补偿，提高储能系统使用寿命。

将本发明所述的智能电网管理系统连接在国家电网与用户之间，所述的控制装置23根据电价及天气来控制储能系统的充电形式，当电价低时，控制充电器对储能系统进行充电；当有阳光时，优选选择由太阳能模组对储能系统进行充电。同时，控制装置监测储能系统储能量，根据储能系统储能量及电价控制供电形式，当电价低时，国家电网与输出端连接，通过国家电网直接供电；当电价高且储能系统储能量大于放电阈值时，储能系统通过逆变器与输出端连接，由储能系统进行供电，当电价高且储能量小于放电阈值时，国家电网与输出端连接，通过国家电网直接供电。

电力需求侧管理模组与一体式控制机的输出端连接，电力需求侧管理模组将用户用电情况实时记录并与历史记录做对比计算出节省电量，根据政府需求侧专项资金补贴政策对用户进行奖励性补贴。用户也可根据电力需求侧管理模组记录数据对现有的智能电网进行调整。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，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、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种低损耗智能电网的管理系统，其特征在于：包括一体式控制机、发电与储能侧管理系统和用电侧管理系统；

所述的一体式控制机，控制储能模块的充、放电形式并向用电侧提供电能，包括控制装置、充电器、逆变器和输出端，所述的充电器将国家电网电能对储能系统进行充电，所述的逆变器将储能系统的直流电转变成交流电并输出给输出端；

所述的发电及储能侧管理系统对发电储能系统进行管理；发电储能系统包括传统电网供电、可再生能源发电、补充发电和储能系统；所述的发电及储能侧管理系统包括：发电监测模块、供电方式自动调控模块、储能监控模块、自动配网模块、自愈系统、发电和储能调控模块、发电量预测模块、电价管理模块、应急管理模块和远程监控模块；

所述发电监测模块实时监测传统电网的供电运行状态和电量，以及可再生能源发电状态和发电量，存储供电、发电的状态信息以及电量，以供所述的发电储能侧管理系统的其他模块使用，并实时传输给所述的用电侧管理系统，供智能化用电管理策略使用；

所述的供电方式自动调控模块根据所述的发电监测模块存储的信息以及所述的用电侧管理系统传来的预测的用电量信息，通过预存的各种控制策略自动地选择某一时刻或时段的供电方式；

所述的储能监控模块实时地监测储能设备的运行状态以及所储电量，并将这些状态信息和储电量进行存储，以备所述的发电储能侧管理系统的其他模块使用；

所述的自动配网模块对区域配网的运行工况进行监视、控制，并对其设备和日常工作实现离线、在线管理，提高配网运行的可靠性和故障自动分段、故障快速处理；

所述的发电和储能调控模块根据所述的用电侧管理系统传输过来的用电量的统计信息和用电量的预测信息，通过各种策略管理自动的调控可再生能源发电所产生的电力的使用方式包括直接供电或电能存储；

所述的发电量预测模块利用所述的发电监测模块所存储的信息进行仿真和预测未来某个时段的发电总量和发电量的变化趋势，同时将这些信息进行存储，并实时传输给所述的用电侧管理系统以备各种智能化决策使用；

所述的电价管理模块用于电价的调整和预售电管理，并将实时的电价传输给所述的用电侧管理系统以供各种智能化决策使用；

所述的发电及储能侧管理系统通过有线网络传输介质获取发电及储能系统的信息，包括用电侧管理系统的设备运行状态、家庭用电量统计、公共区域设备用电量统计、家庭用电量趋势、公共区域设备用电量趋势、区域总用电量趋势和预付电费，结合发电储能侧管理系统状态，自动调控发电储能系统运行状态，并根据各种控制策略自动选择供电方式，具体包括：大电网单独供电方式、可再生能源发电单独供电方式、可再生能源发电单独供电且给储能系统充电方式、可再生能源与储能系统共同供电方式、补充发电系统单独供电方式、混合供电方式和传统电网给储能系统充电方式；同时还给向发电及储能系统发送各种控制指令使得发电及储能系统按照所述的发电及储能侧管理系统的要求工作；

所述的用电侧管理系统对区域内的家庭用电和公共用电用电负荷进行管理，所述的用电侧管理系统包括：家庭用电设备的用电监控模块、区域公共设备用电监控模块、用电量预测模块、设备智能化管理模块、设备远程监控模块、节约用电控制策略模块和预付费管理模块；

所述的用电侧管理系统通过家用设备用电监控模块及公共设备用电监控模块实时地监测各个家用设备的用电状态和小区内部各个公共设备的用电状态，并进行用电量的统计，将所得到的状态信息和用电量数据进行实时存储；同时接收系统的控制指令实现对设备的开关控制，进行设备信息管理、操作日志管理；

所述的用电量预测模块通过利用家用设备用电监控模块和公共设备用电监控模块所存储的设备用电量统计数据进行仿真和预测，预测未来某一时间点或时间段的用电量以及用电量的变化趋势，同时结合所述的节约用电控制策略模块实现对未来某一时间点或时间段某一用电设备或系统的用电量的准确预测并将预测的结果实时地传输到所述的发电、储能侧管理系统以供其进行各种智能化的决策使用；

所述的节约用电控制策略模块通过预存的控制策略，以及所述的发电储能侧管理系统传输过来的实时电价信息及发电量预测信息来调整各种用电控制策略，在保证不影响用户使用习惯下自动地实现对不同情况下设备智能化和自动化控制；同时根据所述的发电储能侧管理系统传输过来各种数据信息来调整各种用电控制策略；

所述的用电侧管理系统通过智能电网综合信息平台获得所述的发电储能侧管理系统的大电网运行状态、大电网发电量、可再生能源系统运行状态、可再生能源系统发电量、补充发电系统运行状态、补充发电系统发电量、储能系统运行状态、储能系统电量、发电总量、发电量变化趋势和实时电价，结合用电侧管理系统的状态优化用电管理策略，提高可再生能源利用率、提高用电设备智能化和节约用电；

所述的发电与储能侧管理系统和用电侧管理系统两大系统通过网络通信技术进行数据的交互与共享，实现发电与用电的综合协调控制。

2.根据权利要求1所述的一种低损耗智能电网的管理系统，其特征在于：所述的控制装置根据电价及天气来控制储能系统的充电形式，当电价低时，控制充电器对储能系统进行充电；当有阳光时，选择由光伏发电对储能系统进行充电，但风力较大时，选择由风力发电对储能系统进行充电。

3.同时，所述控制装置监测储能系统的储能量，根据储能系统柜储能量及电价控制供电形式，当电价低时，国家电网与输出端连接，通过国家电网直接供电；当电价高且储能系统储能量大于放电阈值时，储能系统通过逆变器与输出端连接，由储能系统进行供电，当电价高且储能量小于放电阈值时，国家电网与输出端连接，通过国家电网直接供电。

4.根据权利要求1所述的一种低损耗智能电网的管理系统，其特征在于：所述的自愈系统利用发电监控模块、储能监控模块所存储的大量运行状态信息进行实时或超实时仿真，实现故障发展快速仿真的实时预测功能，对故障后的系统实现超实时的分析计算，从而实现对各发电、供电和储能系统的实时控制；所述的应急管理模块跟所述的自愈系统模块紧密配合，根据所述的自愈系统各种仿真信息和决策信息，对发生的各种故障进行应急处理。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种低损耗智能电网的管理系统的管理方法，其特征在于：包括如下所列的方式：

(1)大电网单独供电方式：在可再生能源及其储能系统故障或者无法输出电能时，由大电网单独供电；

(2)可再生能源发电单独供电方式：当可再生能源发电量完全能够满足用户用电需求时由可再生能源单独供电；

(3)可再生能源发电单独供电且给储能系统充电方式：当可再生能源可用功率大于用户用电量时，多余功率用于给储能系统充电；

(4)可再生能源与储能系统共同供电方式：当可再生能源发电量与储能系统放电量能够完全满足用户用电需求、且根据用户用电量预测、在未来一段时间内可再生能源功率大于用户用电需求时，由可再生能源与储能系统共同供电；

(5)补充发电系统单独供电方式：当传统电网和可再生能源发电系统同时出现故障的情况下，发电系统将自动切换到由该系统单独供电方式，同时限制用户仅可使用基本用电功率；

(6)混合供电方式：当即将达到用电高峰时，自动切换到传统电网和可再生能源发电同时供电的模式；在引入实时电价时，实时调节传统电网与可再生能源的用电比例，以减少用户费用；

(7)传统电网给储能系统充电方式：当达到用电低谷且储能系统能量较少时，采用传统电网给储能系统充电。