CN106159998A - 可再生能源微电网优化调度系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的可再生能源微电网优化调度系统，包括数据采集模块、数据存储模块、数据建模分析模块以及调节交互模块，所述的数据采集模块将采集的历史数据存储在数据存储模块的关系型数据库中并发送至数据建模分析模块，由数据建模分析模块中的数据处理中心对历史数据进行数据建模分析生成数据记录表并输出能源产耗预测结果，能源产耗预测结果输出至调节交互模块，由调节交互模块通过可再生能源优化调度系统控制中心制定出最优能源调度方案。通过上述，本发明适用于并网或离网运作的微电网，满足多种能源共存的复杂微电网系统的优化调度，制定最优的调度策略，使得微电网的运营更加经济、高效。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统的领域，尤其涉及一种可再生能源微电网优化调度系统。
背景技术
随着我国电力系统规模的不断增大、全国电网系统互联性的不断增加，以及电力消费多元化等因素影响，我国电力系统面临越来越高的安全和可靠性压力。另外，随着分布式光电、风能发电等可再生能源技术的成熟及应用推广，多种电源形式组成的微电网被视为缓解目前电网压力的有效措施，微电网的优化调度对大电网有削峰填谷的作用，大大提升了电网的安全稳定性。
《2013-2017年中国微电网技术进展及前景预测分析报告》研究显示，我国微电网处于起步阶段，主要以试点项目为主，涉及的先进电力电子技术、计算机控制技术、通信技术等在微电网中的应用水平不高，在微电网接入、规划设计、建设运行和设备制造等环节，都缺乏相应的国家层面的技术标准与管理规范；微电网电力资源的优化调度系统作为微电网应用的重要环节一直都是行业的核心研究对象。目前，国内微电网优化调度系统的层次不一，采用的算法和调度策略也各有特点与缺点，且大多处于实验或理论阶段。先进的微电网优化调度系统研究开发依然是微电网行业发展的必经之路，如何经济、高效地利用微电网能源是我国微电网进一步发展的基础。
在国内发电大多采用并网和离网的运行方式。并网运行是由发电企业将发电售卖给国家电网，再由国家电网出售给用电企业；离网运行大多情况是企业发电自产自销，或者用于满足充电装备运营，或者借用其他储能设备予以存储。 以上运作形势相对单一，并未结合分布式发电优势和微电网内部能量多向、多路径流动与传输的特点对可再生能源发电进行优化调度，实现能源的高效利用。
由于可再生能源发电愈发多样性性，如何有效解决能源的优化调度问题一直是微电网运行的难题。当某一地区同时存在分布式光伏发电、风力发电、燃料电池、微型燃气轮机、国家电网等多种供电形式，并配备储能单元的情况下，微电网能源的优化调度问题就会变得更复杂。具有如下缺点：能源调度不及时；无法适用于复杂的微电网系统；无法实现高效的能源调度，能源损失比例高。对于复杂的微电网系统，目前国内并没有经济高效的优化调度系统。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种可再生能源微电网优化调度系统，适用于并网或离网运作的微电网，满足于多种能源共存的复杂微电网系统的优化调度，将各类能源生产、输送成本、损耗成本、设备响应成本作为核算基准，融合需求响应控制理念，并在保证能源平衡的前提下制定最优的调度策略，使得微电网的运营更加经济、高效。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供了一种可再生能源微电网优化调度系统，包括数据采集模块、数据存储模块、数据建模分析模块以及调节交互模块，所述的数据采集模块分别与数据存储模块和调节交互模块进行通讯连接，所述的数据存储模块通过数据建模分析模块与调节交互模块进行通讯连接，所述的数据采集模块将采集的历史数据存储在数据存储模块的关系型数据库中并发送至数据建模分析模块，由数据建模分析模块中的数据处理中心对历史数据进行数据建模分析生成数据记录表并输出能源产耗预测结果，能源产耗预测结果输出至调节交互模块，由调节交互模块通过可再生能源优化调度系统控制中心制定出最优能源调度方案。
在本发明一个较佳实施例中，所述的历史数据包括风速、光幅度、温度、湿度、光亮度、天气预报信息以及能耗度。
在本发明一个较佳实施例中，所述的数据记录表包括设备运行环境记录表、天气状况记录表、发电状态记录表和能源需求记录表。
在本发明一个较佳实施例中，所述的调节交互模块通过国家电网或发电机供电，或者向国家电网并网送电。
在本发明一个较佳实施例中，所述的可再生能源微电网优化调度系统还包括储能设备，所述的储能设备与调节交互模块相连接。
本发明的有益效果是：本发明的一种可再生能源微电网优化调度系统，适用于并网或离网运作的微电网，满足于多种能源共存的复杂微电网系统的优化调度，将各类能源生产、输送成本、损耗成本、设备响应成本作为核算基准，融合需求响应控制理念，并在保证能源平衡的前提下制定最优的调度策略，使得微电网的运营更加经济、高效。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1 是本发明一种可再生能源微电网优化调度系统的一较佳实施例的结构框图；
图2是本发明实施例一分布式微电网离网运行的优化调度的结构框图；
图3是本发明可再生能源优化调度系统控制流程图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例包括：
一种可再生能源微电网优化调度系统，包括数据采集模块、数据存储模块、数据建模分析模块以及调节交互模块，所述的数据采集模块分别与数据存储模块和调节交互模块进行通讯连接，所述的数据存储模块通过数据建模分析模块与调节交互模块进行通讯连接，所述的数据采集模块将采集的历史数据存储在数据存储模块的关系型数据库中并发送至数据建模分析模块，由数据建模分析模块中的数据处理中心对历史数据进行数据建模分析生成数据记录表并输出能源产耗预测结果，能源产耗预测结果输出至调节交互模块，由调节交互模块通过可再生能源优化调度系统控制中心制定出最优能源调度方案。
上述中，所述的历史数据包括风速、光幅度、温度、湿度、光亮度、天气预报信息以及能耗度；所述的数据记录表包括设备运行环境记录表、天气状况记录表、发电状态记录表和能源需求记录表。
进一步的，所述的调节交互模块通过国家电网或发电机供电，或者向国家电网并网送电。本实施例中，所述的发电机采用微型燃料轮机。
再进一步的，所述的可再生能源微电网优化调度系统还包括储能设备，所述的储能设备与调节交互模块相连接。
微电网能源优化调度系统采集存储五种数据：一是未来2小时及一天内天气预报数据；二是通过传感器，实时接收各类型发电设备运行环境参数，包括光幅度、风速、温湿度等数据；三是记录各类型发电设备在不同运行环境下的运行状态参数，其主要是与发电水平相关的关键参数数据；四是能源需求侧在不同运营环境下的能耗需求数据和可调控能源响应容量，包括储能设备的储能容量；五是各类能源生产成本、运输损耗成本、设备响应损失成本等成本核算的基础数据。
读取历史数据流程：将历史数据存储在关系型数据库中，然后对历史数据进行数据建模分析，挖掘各发电、耗能设备在不同环境下的产、耗能规律；微电网能源优化调度系统读取相关信息，在确保能源平衡的基础上结合各类能源成本制定相应的能源调度策略。
系统将复杂微电网所有的影响因素考虑在内，结合电网供电容量、能耗单元能耗需求，及可再生能源发电容量预测结果，融入能源成本核算机制，将所有影响因素及关键问题表示成优化调度策略的初始种群，在每次选择、交叉、变异遗传操作后计算对应调度策略的适应度，以适应度期望值或迭代次数最大值作为遗传算法的终止命令，从而制定出最优的能源调度策略，实现微电网能源优化调度。
本发明的可再生能源微电网优化调度系统相比于现有技术，具有如下优点：
1、调控及时性，凭借能源产、耗的预测技术，使得能源调度控制具有充足的时间；
2、智能化，通过内置数据分析模型和算法，自主制定最优的调度策略；
3、高效率，基于遗传算法制定出经济、高效的调度策略，提高能源利用率，降低能源输送损耗；
4、低成本，将能源生产、输送损耗成本、设备响应损失成本作为策略制定依据，确保微电网经济运行；
5、适用范围广，适用于并网或离网运作的微电网，满足于多种能源共存的复杂微电网系统的优化调度。
实施例：
如图2所示，分布式微电网离网运行即孤网运行微电网，主要组成包括：发电单元、能耗单元、储能单元三个部分，如上图所示。鉴于孤网运行微电网的特点，实现微电网能源平衡，确保可再生能源最大利用率是孤网微电网最为经济、高效的运行方式。
孤网能源平衡存在三种情况，需要分别制定相应的控制策略：
情形①：可再生能源完全能满足能耗负载需求，在此情况下，系统需要确保可在生能源的最高利用率；
情形②：可再生能源+相应储能容量能满足能耗负载需求，在此情况下，系统需要核算储能设备储能计划，例如储能设备提前储能需求，充放电时间安排等，确保孤网微电网能长期处于平衡状态；
情形③：必须借助微型燃料发电设备（燃料电池、微型燃气轮机）发电才能满足能耗负载需求，在此情况下需要合理调度可再生能源与储能设备、能耗负载的依存关系，保证微型燃料发电设备耗能量最小。
对于以上情形，可再生能源优化调度系统控制思路，如图3所示。
本发明的可再生能源微电网优化调度系统的关键点为：
1、基于可在生能源发电和能耗负载历史数据，采用数学建模分析可再生能源发电或能耗堵在规律，利用模型预测技术预测微电网能源产、耗趋势，依据天气预报数据预估单位时间内微电网的最优调度策略；
2、基于遗传算法的可再生能源优化调度系统，使用以下核心技术：
利用关系型数据库存储历史数据，并对历史数据进行数据分析挖掘，得出可再生能源运营规律信息；通过可再生能源优化调度系统读取相关信息，利用遗传算法迭代计算制定最优调度方案；通过电力系统调控切换设备，利用相关控制软件远程实时控制，对整个微电网的能源进行优化调度，在实现能源平衡的基础上，使得微电网能源利用率最高，能耗成本最为经济；
3、基于遗传算法的可再生能源优化调度系统算法主要有：可在生能源历史数据建模预测算法，以能源平衡和成本核算为基因的遗传算法。
综上所述，本发明的一种可再生能源微电网优化调度系统，适用于并网或离网运作的微电网，满足于多种能源共存的复杂微电网系统的优化调度，将各类能源生产、输送成本、损耗成本、设备响应成本作为核算基准，融合需求响应控制理念，并在保证能源平衡的前提下制定最优的调度策略，使得微电网的运营更加经济、高效。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种可再生能源微电网优化调度系统，其特征在于，包括数据采集模块、数据存储模块、数据建模分析模块以及调节交互模块，所述的数据采集模块分别与数据存储模块和调节交互模块进行通讯连接，所述的数据存储模块通过数据建模分析模块与调节交互模块进行通讯连接，所述的数据采集模块将采集的历史数据存储在数据存储模块的关系型数据库中并发送至数据建模分析模块，由数据建模分析模块中的数据处理中心对历史数据进行数据建模分析生成数据记录表并输出能源产耗预测结果，能源产耗预测结果输出至调节交互模块，由调节交互模块通过可再生能源优化调度系统控制中心制定出最优能源调度方案。
2.根据权利要求1所述的可再生能源微电网优化调度系统，其特征在于，所述的历史数据包括风速、光幅度、温度、湿度、光亮度、天气预报信息以及能耗度。
3.根据权利要求1所述的可再生能源微电网优化调度系统，其特征在于，所述的数据记录表包括设备运行环境记录表、天气状况记录表、发电状态记录表和能源需求记录表。
4.根据权利要求1所述的可再生能源微电网优化调度系统，其特征在于，所述的调节交互模块通过国家电网或发电机供电，或者向国家电网并网送电。
5.根据权利要求1所述的可再生能源微电网优化调度系统，其特征在于，所述的可再生能源微电网优化调度系统还包括储能设备，所述的储能设备与调节交互模块相连接。
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