CN107147106A - 微电网能量实时管理控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微电网能量实时管理控制装置，其中，微电网组织级代理装置连接各微电网协调级代理装置，微电网组织级代理装置决定最终的控制目的与所需要执行的动作；微电网协调级代理装置还连接至少一微电网执行级代理装置，微电网协调级代理装置响应来自微电网组织级代理装置的需求和每一子任务执行过程中的反馈信息；微电网执行级代理装置用于根据数学模型与控制目标的状态，对控制对象执行控制调节任务。本发明基于电网、发电、负荷、储能、电价等多约束目标微电网能量实时调度技术，能够实现微电网并网、离网、并离网切换等模式下功率平衡技术及无缝切换。

Description

微电网能量实时管理控制装置
技术领域
本发明涉及微电网领域，特别是涉及微电网能量实时管理控制装置。
背景技术
分布式能源(DER)一般定义为包括分布式发电(DG)、储能装置(ES)和与公共电网相连的系统。其中DG是指满足终端用户的特殊需求，接在用户侧的小型发电系统，主要有内燃机，微型燃气轮机、燃料电池、太阳能、风能等发电系统。分布式能源有很多优点，比如可实现能源综合梯级利用，弥补大电网稳定性方面不足，环境友好等，但是它的最本质缺点在于不可控和随机波动性，从而造成高渗透率下对电网稳定的负面影响。
微电网(Micro-Grid，MG)也称为微网，把分布式发电、储能装置、负荷通过控制系统协调控制，形成单一可控单元，直接连接在用户侧，优点是非常明显的。具体地说，微电网是一种新型网络结构，是一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元。微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。微电网是相对传统大电网的一个概念，是指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络，并通过静态开关进行关联至常规电网。开发和延伸微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，实现对负荷多种能源形式的高可靠供给，是实现主动式配电网的一种有效方式，是传统电网向智能电网过渡。
目前微电网能量管理调度受制于控制系统的通讯能力、数据快速处理能力、多任务处理能力、微电网控制集成算法限制，目前微电网的能量管理调度控制，大多采用单片机或是DSP开发的控制单板，只能做简单控制，通讯能力接口单一、通讯兼容性差，数据处理能力也非常差，而且不能集成智能微电网控制算法，随着微电网的发展此类控制器，不能满足日益发展的微电网控制要求，微电网的能量效率、用能质量、稳定性以及经济性都不能很好地满足。
一般微电网都是一个复杂的系统，需要与分布式电源、双向储能变流器、储能系统BMS、分布式控制、负荷、仪表、能量管理软件等进行实时通讯获取数据，并依据智能算法进行数据运算生成可执行的控制策略，并下达至分布式控制，所以微电网能量管理控制装置对数据处理、实时通讯、数据运算都有非常高的要求，才能满足微电网对稳定性、经济性的要求。
传统的微电网控制采用单片机或是DSP开发其数据处理能力有限、通讯兼容性和实时性都比较差、而且不能集成复杂的微电网控制算法，只能满足一些简单的微电网控制需求，也很难做到快速实时能量调度，使得微电网的能量管理较为粗放，而且不能实现并离网切换，更不能同时满足复杂微电网的控制要求，不能提升微电网能源利用效率。
因此，随着国家坚强智能电网的推行以及微电网的快速发展，亟待研制开发新的智能微电网能量管理系统装置。
发明内容
基于此，有必要提供一种新的微电网能量实时管理控制装置。
一种微电网能量实时管理控制装置，其包括若干代理装置；若干代理装置包括微电网组织级代理装置、至少一微电网协调级代理装置及若干微电网执行级代理装置；其中，微电网组织级代理装置连接各微电网协调级代理装置，微电网组织级代理装置用于决定所需要执行的动作；微电网协调级代理装置还连接至少一微电网执行级代理装置，微电网协调级代理装置用于协调微电网组织级代理装置与各微电网执行级代理装置；微电网执行级代理装置用于对控制对象执行控制调节任务。
在其中一个实施例中，微电网组织级代理装置用于决定最终的控制目的与所需要执行的动作。
在其中一个实施例中，微电网协调级代理装置用于响应来自微电网组织级代理装置的需求和由微电网执行级代理装置执行的每一子任务执行过程中的反馈信息。
例如，微电网协调级代理装置包括协调级通信模块、协调级数据库、推理计算模块、协调级规则库与协调级算法模块；协调级算法模块及协调级规则库分别与推理计算模块连接，推理计算模块还通过协调级数据库连接协调级通信模块，协调级通信模块用于与微电网执行级代理装置连接。例如，协调级通信模块还用于与其它微电网协调级代理装置的协调级通信模块连接。
在其中一个实施例中，微电网执行级代理装置用于根据数学模型与控制目标的状态，对控制对象执行控制调节任务。
例如，微电网执行级代理装置包括执行级通信模块、感知器、执行级数据库、执行级规则库、推理模块、执行级算法模块与执行模块；执行级通信模块用于与本区域的微电网协调级代理装置连接，感知器用于采集环境信息；执行级通信模块及感知器分别与执行级数据库连接；执行级数据库还通过推理模块连接执行模块，执行模块用于与被控对象连接；推理模块还分别与执行级规则库及执行级算法模块连接。例如，执行级通信模块还用于连接其它微电网执行级代理装置的执行级通信模块。
在其中一个实施例中，每一微电网协调级代理装置还连接其它微电网协调级代理装置。
在其中一个实施例中，每一微电网执行级代理装置还连接其它微电网执行级代理装置。
在其中一个实施例中，微电网组织级代理装置还用于连接上级电网代理装置。
在其中一个实施例中，每一微电网执行级代理装置用于连接至少一控制对象。
在其中一个实施例中，一微电网执行级代理装置用于仅连接一控制对象。
在其中一个实施例中，各代理装置之间互相独立。
上述微电网能量实时管理控制装置，通过设计并网运行流程微电网组织级代理装置、微电网协调级代理装置及微电网执行级代理装置，能够基于电网、发电、负荷、储能、电价等多约束目标微电网能量实时调度技术，实现微电网并网、离网、并离网切换等模式下功率平衡技术及无缝切换，具有优化的控制策略，通讯兼容性和实时性较好，可以快速实时地进行能量调度，从而实现了并离网切换，能够同时满足复杂微电网的控制要求，并且提升了微电网能源利用效率，满足了微电网对稳定性、经济性的要求。
附图说明
图1为本发明一实施方式的多代理系统的体系结构示意图。
图2为本发明一实施方式的微电网执行级Agent结构示意图。
图3为本发明一实施方式的微电网协调级Agent结构示意图。
图4为本发明一实施方式的多代理系统的分层分布式结构示意图。
图5为本发明一实施方式的实时通讯网关实现原理结构示意图。
图6为本发明一实施方式的梯形图的分解示意图。
图7为本发明一实施方式的双核处理器架构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；所述“连接”包括物理连接与通讯连接。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
一个例子是，一种微电网能量实时管理控制装置，其包括若干代理装置；例如，各代理装置之间互相独立。
其中，若干代理装置包括微电网组织级代理装置、至少一微电网协调级代理装置及若干微电网执行级代理装置；其中，微电网组织级代理装置连接各微电网协调级代理装置，微电网组织级代理装置用于决定所需要执行的动作；微电网协调级代理装置还连接至少一微电网执行级代理装置，微电网协调级代理装置用于协调微电网组织级代理装置与各微电网执行级代理装置；微电网执行级代理装置用于对控制对象执行控制调节任务。
又如，所述微电网能量实时管理控制装置包括若干微电网协调级代理装置。又如，所述微电网能量实时管理控制装置包括若干微电网组织级代理装置。例如，每一微电网组织级代理装置还用于连接其它微电网组织级代理装置。例如，每一微电网协调级代理装置还连接其它微电网协调级代理装置。例如，每一微电网执行级代理装置还连接其它微电网执行级代理装置。例如，每一微电网执行级代理装置用于连接至少一控制对象。例如，一微电网执行级代理装置用于仅连接一控制对象。例如，微电网组织级代理装置还用于连接上级电网代理装置。
在其中一个实施例中，微电网组织级代理装置用于决定最终的控制目的与所需要执行的动作。在其中一个实施例中，微电网协调级代理装置用于响应来自微电网组织级代理装置的需求和由微电网执行级代理装置执行的每一子任务执行过程中的反馈信息。在其中一个实施例中，微电网执行级代理装置用于根据数学模型与控制目标的状态，对控制对象执行控制调节任务。例如，微电网协调级代理装置设置有SOC芯片。
例如，一种微电网能量实时管理控制装置，其包括微电网组织级代理装置、至少一微电网协调级代理装置及若干微电网执行级代理装置；其中，微电网组织级代理装置连接各微电网协调级代理装置，微电网组织级代理装置用于决定最终的控制目的与所需要执行的动作；微电网协调级代理装置还连接至少一微电网执行级代理装置，微电网协调级代理装置用于响应来自微电网组织级代理装置的需求和由微电网执行级代理装置执行的每一子任务执行过程中的反馈信息；微电网执行级代理装置用于根据数学模型与控制目标的状态，对控制对象执行控制调节任务。例如，每一微电网协调级代理装置用于根据微电网组织级代理装置下发的对于最终的控制目的与所需要执行的动作的控制需求(亦称需求)，下发控制指令给至少一微电网执行级代理装置，用于控制各微电网执行级代理装置执行至少一项子任务，以对控制对象执行控制调节任务；例如，每一微电网执行级代理装置用于根据微电网协调级代理装置的控制指令，执行至少一项子任务，根据数学模型与控制目标的状态，对控制对象执行控制调节任务，并且将反馈信息发送给微电网执行级代理装置所对应的微电网协调级代理装置。
例如，微电网协调级代理装置包括协调级通信模块、协调级数据库、推理计算模块、协调级规则库与协调级算法模块；协调级算法模块及协调级规则库分别与推理计算模块连接，推理计算模块还通过协调级数据库连接协调级通信模块，协调级通信模块用于与微电网执行级代理装置连接。例如，协调级通信模块还用于与其它微电网协调级代理装置的协调级通信模块连接。例如，微电网执行级代理装置包括执行级通信模块、感知器、执行级数据库、执行级规则库、推理模块、执行级算法模块与执行模块；执行级通信模块用于与本区域的微电网协调级代理装置连接，感知器用于采集环境信息；执行级通信模块及感知器分别与执行级数据库连接；执行级数据库还通过推理模块连接执行模块，执行模块用于与被控对象连接；推理模块还分别与执行级规则库及执行级算法模块连接。例如，执行级通信模块还用于连接其它微电网执行级代理装置的执行级通信模块。
上述微电网能量实时管理控制装置，通过设计两种并网运行流程、两种电池恒充流程及电池可充放流程，以及微电网组织级代理装置、微电网协调级代理装置及微电网执行级代理装置，能够基于电网、发电、负荷、储能、电价等多约束目标微电网能量实时调度技术，实现微电网并网、离网、并离网切换等模式下功率平衡技术及无缝切换，具有优化的控制策略，通讯兼容性和实时性较好，可以快速实时地进行能量调度，从而实现了并离网切换，能够同时满足复杂微电网的控制要求，并且提升了微电网能源利用效率，满足了微电网对稳定性、经济性的要求。例如，一种微电网能量实时管理控制装置中，代理装置，包括微电网组织级代理装置、微电网协调级代理装置及微电网执行级代理装置，所述代理装置设置有用于获取当前时间的时间获取模块，用于判断当前时间所属时间阶段的时间判断模块，用于根据当前时间所属时间阶段进行控制参数初始化的参数初始化模块，用于判断微电网的运行模式的模式判断模块，用于执行微电网的并网运行流程的并网运行模块，用于执行微电网的离网运行流程的离网运行模块，用于执行微电网的并网转离网切换运行流程的并转离切换模块以及用于执行微电网的离网转并网切换运行流程的离转并切换模块。又如，所述微电网能量实时管理控制装置还包括用于执行相关微电网能量实时管理控制方法上述任一实施例所述微电网能量实时管理控制方法的相关功能模块。具体的，各功能模块归属于上述各代理装置。
例如，所述代理装置，包括微电网组织级代理装置、微电网协调级代理装置及微电网执行级代理装置，所述代理装置中的一个或多个设置有双核处理器；又如，微电网执行级代理装置设置有双核处理器；其中，所述双核处理器设置一个SPARC V8标准处理器和一个LadderPU(梯形图硬解析CPU，亦称Ladder_PU)控制器专用处理器。例如，一种微电网能量实时管理控制装置，采用基于FPGA或ASIC的自主研发双核处理器，其内带一个SPARC V8标准处理器和一个LadderPU控制器专用处理器，并将背板总线、冗余通讯口、控制器功能中断等一系列周边功能封装在同一个SOC芯片内，可以高效实时的处理大规模控制庞大的运算和高速的通讯，并可以内置集成可以满足复杂微电网控制要求的基于Multi-Agent技术的微电网运行调度控制策略。本发明及其各实施例的主要优点是数据处理能力强、通讯效率高、集成智能调度算法。从而增加了微电网稳定性，实现微电网并离网无缝切换；提升了通讯效率和兼容性，例如，双核处理器为基于FPGA或ASIC的自主研发双核处理器SOC芯片，其架构如图7所示，例如，本发明的微电网能量实时管理控制装置或所述双核处理器带一路RS232、3路RS485、一路以太网、一路CAN，支持Modbus-RTU、Modbus-TCP、Free等通讯协议，可直接连接入逆变器、PCS、BMS、仪表等微电网设备仪器；智能的能量调度算法可依据微电网不同的运行工况进行实时能量调度，可减少微电网能量交互，减少储能系统充放电次数，可添加谷峰电价、计划用电等人性化控制需求，提升微电网的能量利用效率，提高微电网的经济效益。
下面继续对本发明各实施例所采用的多代理分层控制模式微电网运行控制策略做出说明。
多代理系统(Multi-Agent System，MAS)是一种分布式自主系统，是由多个代理组成的系统。MAS的表现主要是通过代理装置(Agent)的交互来实现的，并且往往用于解决单个Agent无法处理的问题。MAS的体系结构如图1所示。其中，MAS的体系结构是指多Agent之间的通信模式和控制模式，它的类型影响着整个系统的性能。基于MAS的分层分布式控制系统，分为组织级、协调级和执行级三层，各级控制均需执行相应的任务。执行级Agent(即微电网执行级代理装置)执行控制调节任务，根据数学模型与控制目标的状态由现场控制机实现；协调级Agent(即微电网协调级代理装置)响应来自组织级Agent(即微电网组织级代理装置)的需求和每一子任务执行过程中的反馈信息；组织级Agent决定最终的控制目的与所需要执行的动作。例如，协调级Agent响应来自每一执行级Agent的各个子任务执行过程中的反馈信息。
微电网执行级Agent的作用和结构说明如下，微电网执行级Agent是维持所控制节点的无功平衡，保持该节点电压合格。它由通信模块、感知器、数据库、规则库、推理模块、算法模块、执行模块组成，其结构框图如图2所示。由图2可见，通信模块保证执行级Agent与同级Agent之间以及执行Agent与微电网协调级Agent之间进行通信；感知器采集环境信息，并将信息数据存储到数据库中；数据库存储本节点的状态数据和接收到的信息；规则库决定Agent的决策规则；推理模块根据规则库给出的决策方式，选择适当的控制算法；算法模块提供控制算法的选项；执行模块根据决策控制向本地控制设备发出控制命令，并反馈其执行情况。
微电网协调级Agent的作用和结构说明如下，微电网协调级Agent用于管理微电网中所有执行级Agent，并综合并协调各执行级Agent的控制行为。它是由通信模块、数据库、推理计算模块、规则库、算法模块组成的，其结构框图如图3所示。通信模块采集各执行级Agent的实施状态数据或接受各执行级Agent的任务协助需求，并将正常情况下的计算结果下发给各执行级Agent，为其进行本地控制提供依据，或在紧急状况下选择特定执行级Agent进行协助；数据库存储微电网内各执行级Agent的实时状态数据以及推理模块的优化计算结果等；推理模块提供决策方式；规则库用于确定Agent的决策方式；算法模块给出推理模块进行微电网优化计算所选用的最佳数学方法。
Multi-Agent System的体系结构依据微电网的特点采用混合式结构，各Agent之间互相独立、平等，而且各自所有行为由其自身决定。在微电网中MAS的分层分布式结构如图4所示。由图4可知，MAS分层分布结构由元件Agent(元件代理装置)，微网Agent(微网代理装置)及上级电网Agent(上级电网代理装置)组成，上级电网Agent负责电网及微电网的协调与调度，整合微网Agent信息做出决策；微网Agent对元件Agent进行管理，根据运行状况调整，为其提供相应的控制策略；元件Agent具有独立运行能力，自行决策运行，实现即插即用。各Agent之间通过通信，保持微电网的灵活、稳定运行。MAS充分地具备了解决问题的能力，MAS的特性利于其在微电网通信系统中发挥重要的作用，MAS中Agent的自治、通信、可协调等特点以及MAS的系统特性，正好可以解决微电网的高分散通信控制的问题。例如，微网Agent包括微电网组织级代理装置、微电网协调级代理装置及微电网执行级代理装置，每一微电网执行级代理装置连接一个或多个元件Agent；上级电网Agent协调与调度一个或多个微电网组织级代理装置。又如，上级电网Agent为微电网组织级代理装置，微网Agent为微电网协调级代理装置，元件Agent为微电网执行级代理装置。
下面进一步说明本发明各实施例所采用的实时通讯网关实现原理。
请参阅图5，例如，整个系统中，主站分为：工程师站、数据库管理单元和操作员站；子站分为：网络型可编程控制器、CAN总线通讯控制器、自由通讯管理控制器；终端设备分为远程I/O设备管理单元、变频器、传感器、执行器等终端设备。网络型可编程控制器主要通过ModbusRTU通讯总线管理远程I/O设备、控制面板，自由通讯管理控制器主要和末端的传感器、执行器进行通讯，并管理终端设备。主站通过Modbus TCP协议与子站进行通讯，CAN总线通讯控制器通过CAN总线与CAN设备进行通讯。主站-从站-终端设备之间又可通过GPRS-DTU(General Packet Radio Service-Data Terminal Unit，远程无线数据传输模块，即串口服务器的无线版)实现无线远程通信。
采用实时通讯网关系统能够进行自动数据采集和自动数据转发，其数据采集是按照使用人员事先组态或者设定好的通信协议进行数据采集，要采集的数据设备的物理地址、通道地址或者参数名称也是能够由使用人员自主设定。
实时通讯网关数据转发，其当作一台数据服务器，接受来自数据采集主机的数据采集指令，网关的数据转发协议类型、站物理地址、转发数据通道地址或者参数名称由使用人员自主设定，所有数据采集、转发均支持数据的读、写双向访问，根据安全需要可以设置成只读方式，保证系统数据的安全。系统适用于不断更新且快速变化的数据及事件处理，能够以各种方式对数据库进行各种操作，包括：数据运算处理、历史数据存储、统计处理、报警处理、服务请求等。系统利用实时技术为实时数据库提供时间驱动调度和资源分配算法，针对不同的应用需求和特点，采用L树索引技术、专用的内存分配和管理方法、数据字典和结构化的设计，并采用了多线程和并行处理方式等技术。
同时在满足国际标准的前提下，对协议栈进行实时性优化，提升响应速度；强大的通讯管理单元，对每个通讯任务进行排队，并为每个通讯任务制定一个结构体，描述其状态、参数、性能，不需要用户关心任何的通讯细节，各通讯状态通过一系列特殊功能位进行指示。从而最大的提升系统的实时性和可靠性。
支持增量通讯、全量通讯和分布式实时数据库，对于传统的控制器通讯，大多数均使用增量型通讯，传统的DCS则采用全量通讯加分布式实时数据库为多。但现在控制器、FCS、DCS、PAC、PC_BASE各自的边界越来越模糊，很多传统上使用DCS的系统开始大量的使用控制器，其对控制器通讯的要求亦越来越高，CMPAC在设计之初即考虑到了此类问题，并对通讯方式、扫描方式提升了多种组合和选择，可供用户针对不同的应用场合进行选择。
高效的IO映射表，通过高效的IO映射表或与分布式实时数据库的结合，提升整个系统的实时性和可靠性，防止因数据拷贝、处理而降低的性能。
下面进一步说明本发明各实施例所采用的专用处理器的SOC芯片实现原理。例如，SOC芯片用在微电网中心控制器中，主要是在协调级Agent。
例如，请参阅图6，为了对一个任意的图进行解析执行，并通过硬件来实现，首先把所有的程序分解单独的网络，也称之为页，每个页又分成n纵列(又称为n栏)，每个栏又由m个横向队列组成。硬件的解析就是以栏为基本单位，每个栏均由三个步骤来完成解题：
步骤1，决定各列的接合状态；通过对该接点的开关状态和接点对应的变量的状态决定。
步骤2，决定各列之前的电通状态；利用前一栏的步骤3的结果与当前栏的步骤1的结构相与(AND)而得，即采用与运算得到。
步骤3，决定下一栏各列的输入电通状态；依据各列的相互之间的或关系(OR操作)以及步骤2的结果运算而得。
以上运算可以采用以下矩阵方式表示。
Pl+1＝Pl·Sl·Vl
Pl代表第l行通电输入
S代表第l行之原件接合状态。
V代表第l行之垂直接合状态。
其中之Vk代表第K列与K+1列的垂直接线状况
1表示连接，0表示不接。
其中，Ladder_pu采用VHDL语言实现，其具有寻址，解释梯形图逻辑指令微代码，刷新管理等功能。
例如，微电网能量实时管理控制装置中，设置有若干控制指令，所述控制指令用于由微电网能量实时管理控制装置或其中的代理装置加载并执行，所述控制指令包括：获取当前时间，判断其所属时间阶段；根据当前时间所属时间阶段，进行控制参数初始化；判断微电网的运行模式，执行对应的运行流程。例如，所述控制指令中，判断微电网的运行模式，执行对应的运行流程，具体包括：判断微电网的运行模式，当运行模式为并网运行时，执行微电网的并网运行流程；当运行模式为离网运行时，执行微电网的离网运行流程；当运行模式为并离网切换时，执行微电网的并离网切换流程。例如，所述控制指令中，并网运行流程中，判断电池的储能容量，依据实时发电、用电功率及谷峰电价，对发电、电网、储能进行实时能量控制。例如，所述控制指令中，并网运行流程中，判断电池的储能容量为电池不可放、电池可充放或电池不可充，当电池的储能容量为电池不可放时，执行以下步骤：比较发电功率与用电功率；当发电功率大于等于用电功率时，发电差值功率优先给电池恒充，富余再到电网；当发电功率小于用电功率时，用电差值功率由电网提供，同时电网在谷平时段给储能蓄能；当电池的储能容量为电池可充放时，执行以下步骤：比较发电功率与用电功率；当发电功率大于等于用电功率时，发电差值功率优先给电池恒充，富余再到电网；当发电功率小于用电功率时，用电差值功率由电网提供，同时电网在谷平时段给储能蓄能；当电池的储能容量为电池不可充时，执行以下步骤：比较发电功率与用电功率；当发电功率大于等于用电功率时，发电差值功率到电网；当发电功率小于用电功率时，用电差值功率在峰时段由储能提供，在谷平时段由电网提供。例如，所述控制指令中，离网运行流程中，判断电池的储能容量，依据实时发电、用电功率及谷峰电价，对发电、储能进行实时能量控制。例如，离网运行流程中，判断电池的储能容量为电池不可放、电池可充放或电池不可充，当电池的储能容量为电池不可放时，执行以下步骤：比较发电功率与用电功率；当发电功率大于等于用电功率时，发电差值功率优先给电池恒充，再超额时限制发电；当发电功率小于用电功率时，限制用电减负荷；当电池的储能容量为电池可充放时，执行以下步骤：比较发电功率与用电功率；当发电功率大于等于用电功率时，发电差值功率优先给电池恒充，再超额时限制发电；当发电功率小于用电功率时，用电差值功率由电池提供；当电池的储能容量为电池不可充时，执行以下步骤：比较发电功率与用电功率；当发电功率大于等于用电功率时，发电差值功率优先给电池恒充，再超额时限制发电；当发电功率小于用电功率时，用电差值功率由电池提供。例如，所述控制指令中，当运行模式为并离网切换时，执行微电网的并离网切换流程，具体包括以下步骤：当运行模式为并网转离网切换时，执行微电网的并网转离网切换运行流程；当运行模式为离网转并网切换时，执行微电网的离网转并网切换运行流程。例如，并网转离网切换运行流程中，微电网切断公共连接点由恒功率模式转换为恒频恒压模式。例如，离网转并网切换运行流程中，微电网同期后由恒频恒压模式转换为恒功率模式。例如，所述时间阶段根据地域和时间进行设置。例如，所述时间阶段根据地域和时间的电价进行设置。例如，根据地域和时间的电价，预设置若干所述时间阶段。
例如，微电网组织级代理装置用于获取当前时间，判断其所属时间阶段；根据当前时间所属时间阶段，进行控制参数初始化，用于决定最终的控制目的与所需要执行的动作；微电网协调级代理装置用于判断微电网的运行模式并通过至少一微电网执行级代理装置执行对应的运行流程。例如，微电网组织级代理装置用于获取当前时间，判断其所属时间阶段；根据当前时间所属时间阶段，进行控制参数初始化；微电网协调级代理装置用于判断微电网的运行模式，当运行模式为并网运行时，通过至少一微电网执行级代理装置执行微电网的并网运行流程；当运行模式为离网运行时，通过至少一微电网执行级代理装置执行微电网的离网运行流程；当运行模式为并网转离网切换时，通过至少一微电网执行级代理装置执行微电网的并网转离网切换运行流程；当运行模式为离网转并网切换时，通过至少一微电网执行级代理装置执行微电网的离网转并网切换运行流程。例如，运行模式包括并网运行、离网运行、并网转离网切换及/或离网转并网切换。
例如，判断微电网的运行模式并执行对应的运行流程，具体包括以下步骤：判断微电网的运行模式是并网运行、离网运行或并离网切换，当运行模式为并网运行时，执行微电网的并网运行流程；当运行模式为离网运行时，执行微电网的离网运行流程；当运行模式为并离网切换时，进一步判断是离网转并网切换还是并网转离网切换；当运行模式为并网转离网切换时，执行微电网的并网转离网切换运行流程；当运行模式为离网转并网切换时，执行微电网的离网转并网切换运行流程。
其中，所述时间阶段可以根据实际需求或者预设情况进行设置。例如，微电网能量实时管理控制装置中，设置有若干控制指令，所述控制指令用于由微电网能量实时管理控制装置或其中的代理装置加载并执行，所述控制指令包括：预设置若干时间阶段；其中，所述若干时间阶段，包括两个或者两个以上时间阶段。又如，所述若干时间阶段，包括节假日或工作日。又如，所述若干时间阶段，包括每一天的若干波峰期(亦称峰时段)、若干平峰期(亦称平期或平时段)及若干波谷期(亦称谷时段)。又如，所述若干时间阶段，按节假日及工作日分别包括每一天的若干波峰期、若干平峰期及若干波谷期。例如，每一天具有第一平峰期(平1)、第一波峰期(峰1)、第二平峰期(平2)、第二波峰期(峰2)、第三平峰期(平3)、第三波峰期(峰3)、第四平峰期(平4)与波谷期。又如，根据电价及/或需求等情况，预设置若干时间阶段。平峰期及波谷期合称为谷平时段，谷平时段包括波谷期及全部平峰期。优选的，根据政府的政策设置上午的平1、上午的峰1、中午的平2、中午的峰2、下午的平3、晚上的峰3、晚上的平4与深夜的波谷期。
在其中一个实施例中，并网运行流程中，判断电池的储能容量(SOC)，依据实时发电、用电功率及谷峰电价，对发电、电网、储能进行实时能量控制；其中，谷峰电价即波峰期、平峰期及波谷期的电价，例如，依据实时发电、用电功率及谷峰电价的具体情况，按预设的控制模式，对发电、电网及/或储能进行实时能量控制，即控制发电、电网及/或储能的具体措施。在其中一个实施例中，并网运行流程中，判断电池储能容量，例如电池SOC分为a.电池不可放、b.电池可充可放、c.电池不可充，分别针对上述三种SOC，再依据实时发电、用电功率及谷峰电价，对发电、电网、储能进行实时能量控制。
例如，并网运行流程中，当电池的储能容量为电池不可放时，执行以下步骤：比较发电功率与用电功率；当发电功率大于等于用电功率时，发电差值功率优先给电池恒充，富余再到电网，发电差值功率即发电功率与用电功率的差值，这样，当发电功率大于等于用电功率时，先以恒流充电方式给电池充电，发电差值功率存在富余时再输送到电网，下同，不再赘述；当发电功率小于用电功率时，用电差值功率由电网提供，同时电网在谷平时段给储能蓄能，用电差值功率即用电功率与发电功率的差值，例如给储能蓄能即为电池充电蓄能，即，当发电功率小于用电功率时，用电差值功率由电网提供，同时判断是否属于谷平时段，是则由电网给储能蓄能，以此类推。这样，当发电功率小于用电功率时，从电网获得供电，并在谷平时段给储能蓄能；当电池的储能容量为电池可充放时，执行以下步骤：比较发电功率与用电功率；当发电功率大于等于用电功率时，发电差值功率优先给电池恒充，富余再到电网；当发电功率小于用电功率时，用电差值功率由电网提供，同时电网在谷平时段给储能蓄能；当电池的储能容量为电池不可充时，执行以下步骤：比较发电功率与用电功率；当发电功率大于等于用电功率时，发电差值功率到电网；当发电功率小于用电功率时，用电差值功率在谷平时段由储能提供，在峰时段由电网提供，即在谷平时段由电池的储能提供用电差值功率，在峰时段由电网提供用电差值功率。
在其中一个实施例中，离网运行流程中，判断电池的储能容量，依据实时发电、用电功率及谷峰电价，对发电、储能进行实时能量控制。例如，依据实时发电、用电功率及谷峰电价的具体情况，按预设的控制模式，对发电及/或储能进行实时能量控制，即控制发电及/或储能的具体措施，以此类推。
例如，离网运行流程中，当电池的储能容量为电池不可放时，执行以下步骤：比较发电功率与用电功率；当发电功率大于等于用电功率时，发电差值功率优先给电池恒充，再超额时限制发电，亦即给电池恒充之后仍然富余发电差值功率的情况下，限制发电，亦可称为超额限制发电，例如，预设一定额度值，发电差值功率优先给电池恒充，再超过该一定额度值时限制发电；又如，当发电功率大于等于用电功率时，发电差值功率优先给电池恒充，有剩余时限制发电，以此类推；当发电功率小于用电功率时，限制用电减负荷，即限制用电以降低负荷；当电池的储能容量为电池可充放时，执行以下步骤：比较发电功率与用电功率；当发电功率大于等于用电功率时，发电差值功率优先给电池恒充，再超额时限制发电；当发电功率小于用电功率时，用电差值功率由电池提供；当电池的储能容量为电池不可充时，执行以下步骤：比较发电功率与用电功率；当发电功率大于等于用电功率时，发电差值功率优先给电池恒充，再超额时限制发电；当发电功率小于用电功率时，用电差值功率由电池提供。
在其中一个实施例中，并网转离网切换运行流程中，微电网实时切断公共连接点，微电网能量管理系控制微电网中双向储能变流器由恒功率模式转换为恒频恒压模式，同时微电网运行模式实时切换为离网运行，开始执行微电网离网运行策略，；离网转并网切换运行流程，微电网同期后，微电网能量管理系统控制微电网中双向储能变流器由恒频恒压模式转换为恒功率模式，同时微电网运行模式实时切换为并网运行。
本发明及其各实施例的一种策略目标是在负荷一定时，最优先使用光伏，光伏不够时通过错峰填谷，对于如何错峰填谷、功率平衡及无缝切换，则通过进一步的并网运行流程、离网运行流程、微电网的并网转离网切换运行流程及离网转并网切换运行流程等实现。例如，在电池可充放时，对电池进行充电。及/或，电池恒充中，在电池可充放时，保持运行。及/或，在电池可充放时，将逆变器总功率设为100％。
例如，所述微电网能量实时管理控制装置对于微电网能量的实时管理控制方法，包括以下步骤：开始，进行初始化，进行时间判断，进行模式参数设定，然后判断运行模式属于并网运行、离网运行或并离网切换，对于并离网切换进一步判断是离网转并网切换还是并网转离网切换，离网转并网切换则执行微电网的离网转并网切换运行流程，转为并网运行；并网转离网切换则执行微电网的并网转离网切换运行流程，转为离网运行。然后进行并网运行，执行微电网的并网运行流程，或进行离网运行，执行微电网的离网运行流程。例如，并网运行流程包括以下步骤：并网初始化，上层调度，其中，上层调度主要是大电网对微电网的能量调度或是微电网之间的能量调度，其需要微电网根据调度响应需求，改变储能容量，参数设定，例如，参数设定包括设置调度信息，根据电池的储能容量判断属于电池不可放、电池可充放或电池不可充，然后分别执行对应的控制操作，即依据实时发电、用电功率及谷峰电价，对发电、储能进行对应的实时能量控制。
例如，并网运行流程中，电池不可放时，执行以下步骤：判断发电功率是否大于等于用电功率，是则进一步判断时间阶段为峰时段、平时段或谷时段，当时间阶段为峰时段时，发电差值功率优先给电池恒充，富余再到电网；当时间阶段为谷时段时，发电差值功率给电池恒充，即给储能蓄能；当时间阶段为平时段时，发电差值功率给电池恒充；优选的，当处于平2与平3时，发电差值功率与电网共同给电池恒充，当处于平1与平4时，发电差值功率给电池恒充。例如，电池不可放时，执行以下步骤：判断发电功率是否大于等于用电功率，否则进一步判断时间阶段为峰时段、平时段或谷时段，当时间阶段为峰时段时，用电差值功率由电网提供；当时间阶段为谷时段时，用电差值功率由电网提供，同时电网给储能蓄能；当时间阶段为平时段时，用电差值功率由电网提供，同时电网给储能蓄能；即平1、平2、平3与平4时，用电差值功率由电网提供，同时电网给储能蓄能。
例如，并网运行流程中，电池可充放时，执行以下步骤：判断发电功率是否大于等于用电功率，是则进一步判断时间阶段为峰时段、平时段或谷时段，当时间阶段为峰时段时，发电差值功率优先给电池恒充，富余再到电网；当时间阶段为谷时段时，发电差值功率优先给电池恒充，富余再到电网；当时间阶段为平时段时，发电差值功率给电池恒充；即平1、平2、平3与平4时，发电差值功率给电池恒充。其中，判断发电功率是否大于等于用电功率，否则进一步判断时间阶段为峰时段、平时段或谷时段，当时间阶段为峰时段时，用电差值功率由电池提供；当时间阶段为谷时段时，用电差值功率由电网和电池共同提供；当时间阶段为平时段时，用电差值功率由电网和电池共同提供，即平1、平2、平3与平4时，用电差值功率由电网和电池共同提供。
例如，并网运行流程中，电池不可充时，执行以下步骤：判断发电功率是否大于等于用电功率，是则进一步判断时间阶段为峰时段、平时段或谷时段，当时间阶段为峰时段时，发电差值功率到电网；当时间阶段为谷时段时，发电差值功率到电网；当时间阶段为平时段时，发电差值功率到电网；即平1、平2、平3与平4时，发电差值功率到电网。其中，判断发电功率是否大于等于用电功率，否则进一步判断时间阶段为峰时段、平时段或谷时段，当时间阶段为峰时段时，用电差值功率由电池提供；当时间阶段为谷时段时，用电差值功率由电池提供；当时间阶段为平时段时，用电差值功率由电池提供，即平1、平2、平3与平4时，用电差值功率由电池提供。
例如，离网运行流程包括以下步骤：离网初始化，上层调度，参数设定，根据电池的储能容量判断属于电池不可放、电池可充放或电池不可充，然后分别执行对应的控制操作，即依据实时发电、用电功率及谷峰电价，对发电、储能进行实时能量控制。例如，电池不可放时，执行以下步骤：判断发电功率是否大于等于用电功率，是则发电差值功率优先给电池恒充，再超额时限制发电；否则限制用电减负荷。电池可充放时，执行以下步骤：判断发电功率是否大于等于用电功率，是则发电差值功率优先给电池恒充，再超额时限制发电；否则用电差值功率由电池提供。电池不可充时，执行以下步骤：判断发电功率是否大于等于用电功率，是则发电差值功率优先给电池恒充，再超额时限制发电；否则用电差值功率由电池提供。
例如，状态说明如下：
电池恒充：有恒充；
电池可充放：无恒充||无过充||无过放||最大SOC>当前SOC>最小SOC；
电池不可充：无恒充||(有过充&&当前SOC>最大SOC)；
电池不可放：无恒充||(有过放&&当前SOC<最大SOC)；
P负(P负载)：负载总功率；
P电池：电池功率，+为充电，-为放电；
SOC：储能容量；
SOC下限：电池放电截止SOC；
SOC上限：电池充电截止SOC；
P发：实时发电功率；
P用：实时负荷用电功率；
P差：|P发-P负|；
电池梯度调节充电：根据电池的SOC百分比调节电池的充电功率。例如，在电池不可放时进行电池梯度调节充电，即为在电池不可放时，根据电池的SOC百分比调节电池的充电功率。
例如，并网运行策略如下：P(功率)负荷一定，最优先使用光伏，光伏不够时通过错峰填谷；然后判断SOC、实时发电功率与负荷的关系，执行相应策略，具体包括以下诸项。
1.1、SOC下限<当前SOC<SOC上限(储能容量的预设上限值)，P发＞P用，P差->储能，多余再到电网；
1.2、SOC上限<当前SOC<SOC上限，且P发＝P用，则设置功率平衡；
1.3、SOC下限<当前SOC<SOC上限，且P发＜P用，则设置P差<-储能，即电池的储能用于填补P差的空缺，以此类推；
1.4、当前SOC≥SOC上限，且P发＞P用，则设置P差->并网，即多余的P差送去电网，以此类推；
1.5、当前SOC≥SOC上限，且P发＝P用，则设置功率平衡；
1.6、当前SOC≥SOC上限，且P发＜P用，则设置P差<-储能；
1.7、当前SOC＜SOC下限，且P发＞P用，则设置P差->储能；
1.8、当前SOC＜SOC下限，且P发＝P用，则设置功率平衡；
1.9、当前SOC＜SOC下限，且P发＜P用，则设置P差<-电网。
例如，离网运行策略(包括恒充流程运行策略，及/或，恒充流程及电池可充放流程的运行策略)如下：判断储能SOC、实时发电功率与负荷关系，微电网离网运行时电网不参与微电网功率调节，具体包括以下诸项。
2.1、下限<SOC<SOC日上限，且P发＞P用，P差->储能，则设置限制发电；
2.2、下限<SOC<SOC上限，且P发＝P用，则设置P差＝0暂态平衡；
2.3、下限<SOC<SOC日上限，且P发＜P用，则设置P差<-储能；
2.4、SOC≥SOC上限，且P发＞P用，则设置P差->限制发电；
2.5、SOC≤SOC下限，且P发＞P用，则设置P差->储能，限制发电；
2.6、SOC≤SOC下限，且P发＜P用，则设置P差<-储能，并切负荷；
2.7、日下限＜SOC≤SOC下限&(电网计划)，且P发＜P用，则设置P差<-储能。
例如，一种微电网能量实时管理控制装置，其采取或执行上述任一实施例所述微电网能量实时管理控制方法，又如，一种微电网能量实时管理控制装置，其采用上述任一实施例所述微电网能量实时管理控制方法实现。
需要说明的是，本发明的其它实施例还包括，上述各实施例中的技术特征相互组合所形成的、能够实施的与微电网能量实时管理控制装置，通过开发一种微电网能量实时管理控制装置，可满足复杂微电网的控制要求，填补微电网的专用能量实时管理控制装置的空白。此装置主要能集成微电网能量管理算法提高微电网稳定性和经济效益；开发了高效实时的通讯网络，提升了微电网能量实时管理控制装置的通讯效率和兼容性；引入了自研双核SOC芯片，提升了微电网能量实时管理控制装置的数据处理能力。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种微电网能量实时管理控制装置，其特征在于，包括若干代理装置；若干代理装置包括微电网组织级代理装置、至少一微电网协调级代理装置及若干微电网执行级代理装置；其中，
微电网组织级代理装置连接各微电网协调级代理装置，微电网组织级代理装置用于决定所需要执行的动作；
微电网协调级代理装置还连接至少一微电网执行级代理装置，微电网协调级代理装置用于协调微电网组织级代理装置与各微电网执行级代理装置；
微电网执行级代理装置用于对控制对象执行控制调节任务。
2.根据权利要求1所述微电网能量实时管理控制装置，其特征在于，微电网组织级代理装置用于决定最终的控制目的与所需要执行的动作。
3.根据权利要求1所述微电网能量实时管理控制装置，其特征在于，微电网协调级代理装置用于响应来自微电网组织级代理装置的需求和由微电网执行级代理装置执行的每一子任务执行过程中的反馈信息。
4.根据权利要求1所述微电网能量实时管理控制装置，其特征在于，微电网执行级代理装置用于根据数学模型与控制目标的状态，对控制对象执行控制调节任务。
5.根据权利要求1所述微电网能量实时管理控制装置，其特征在于，每一微电网协调级代理装置还连接其它微电网协调级代理装置。
6.根据权利要求1所述微电网能量实时管理控制装置，其特征在于，每一微电网执行级代理装置还连接其它微电网执行级代理装置。
7.根据权利要求1所述微电网能量实时管理控制装置，其特征在于，微电网组织级代理装置还用于连接上级电网代理装置。
8.根据权利要求1所述微电网能量实时管理控制装置，其特征在于，每一微电网执行级代理装置用于连接至少一控制对象。
9.根据权利要求8所述微电网能量实时管理控制装置，其特征在于，一微电网执行级代理装置用于仅连接一控制对象。
10.根据权利要求1至9中任一项所述微电网能量实时管理控制装置，其特征在于，各代理装置之间互相独立。
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