CN107769246B - 一种孤立岛屿的微电网控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种适用于热带区域孤立岛屿的微电网平衡控制方法及系统；所述方法包括：采集多种热带海岛能源，建立能源模型，并分析成果积累；利用光伏等各类能源转换、多种能源综合以及微电网控制策略深度耦合，形成岛屿微电网控制流程；结合热带气候条件，综合能源区域内冷负荷、热负荷和电负荷与一次能源的关系，对一次能源数据相互转换进行综合分析，并对不同时间尺度能源转换输出进行分析；形成微电网控制策略，对微电网整体进行稳定和控制。本发明应用多类能源要素转换法、综合比较法等多种方法最终以平衡加权要素融合到微电网的平衡控制之中，在维持岛屿能源平衡的情况下，提高整个能源系统的效率和经济效益，保障岛屿能源电力的可靠性。

Description

一种孤立岛屿的微电网控制方法及系统
技术领域
本发明涉及微电网控制技术领域，尤其涉及一种孤立岛屿的微电网控制方法及系统。
背景技术
随着能源危机加重和可再生能源的发展，以微电网形式将分布式电源(distributed generation，DG)接入大电网正在不断受到重视。从海南的情况来看，位于热带区域，有很多新型岛屿具有供应电源的需要，微电网控制是实现其众多优越性能的重要保证，与传统控制有显著的不同。
其中，微电网控制必须保证：在并网和孤岛运行方式下，在实际应用中，能够根据实际需求的情况，能够控制局部电压和频率，使系统安全稳定运行；提供或者吸收电源和负荷之间的暂时功率差额；根据故障情况或是系统需要，平滑自主地实现与主网分离、并列或是两者的过渡转化运行。微电网控制电力控制技术近年来发展较为完善。现今，能源高效利用多能协同是现今能源电力系统发展的重要方向，如何将多能协同与微电网控制深度耦合，利用现有先进通讯、控制以及互联网等技术，实现多能源要素在微电网中的应用，是未来微电网发展的重要方向。
从现有技术来看，现采用的微电网平衡控制方法，主要从电力平衡角度出发。由单一能源形式出发，以电压、频率等稳定为基础。以电力平衡为控制手段等进行控制。采用微电网中分布式能源主从控制策略和分散控制策略等。常常采用联网模式下的恒功率(P/Q)控制，孤岛模式下的恒电压恒频率控制，以及2种模式均可的下垂控制等控制方式。
以常规的电力平衡及控制技术主要的问题在于仅从单一能源类型角度出发，以电压、频率等稳定为基础。以电力平衡为控制手段等进行控制。如电力、风力、燃气、热力的均为单独控制。没有考虑各类能源相互影响的因素分析，同时往往仅采用单尺度的简单电力平衡，以频率电压等指标来进行控制。现今的多类能源综合利用已经成为必然趋势，微电网的能源综合利用方案是综合考虑电力、冷量和热力负荷以及之间的相互影响，以系统可靠安全运行以及能效最高、社会效益最好来为目标，现有的单一的电力控制技术存在一定问题，无法解决此类问题。
发明内容
本发明提供了一种孤立岛屿的微电网平衡控制方法及系统；
第一方面提供了一种孤立岛屿的微电网平衡控制方法，包括：
采集多种海岛能源，建立能源模型，并分析成果积累；
利用各类能源转换、多种能源综合以及微电网控制策略深度耦合，形成微电网控制流程；
综合能源区域内冷负荷、热负荷和电负荷与一次能源的关系，对一次能源数据相互转换进行综合分析，并对不同时间尺度能源转换输出进行分析；
形成微电网控制策略，对微电网整体进行稳定和控制。
进一步地，所述建立能源模型，并分析成果积累，包括：
建立海岛能源消耗及点、热、冷综合预测模型；
根据海岛地区的具体调研，积累多种海岛用户的数据库特性曲线和能源输出特性；对积累的成果进行分析。
进一步地，所述对一次能源数据相互转换进行综合分析，并对不同时间尺度能源转换输出进行分析，包括：
对岛屿的风光能源出力分析、岛屿用户的负荷特性、微电网的实施平衡要求，储能的出力特性。
进一步地，所述形成微电网控制策略，对微电网整体进行稳定和控制，包括：
以自学习和自适应的方式形成海岛型多能互补的微电网控制策略；
以各类一次能源资源调配、实时输出、转换模型和转换手段，与实时平衡的微电网控制策略相结合；
采取岛屿中积累的资源及运行的数据，利用蚁群遗传方法进行计算，梳理出相应的控制参数和加权比，对整体的微网进行稳定及高能效控制。
另一方面，提供了一种孤立岛屿的微电网平衡控制系统，包括：
模型建立模块，用于采集多种海岛能源，建立能源模型，并分析成果积累；
流程建立模块，用于利用各类能源转换、多种能源综合以及微电网控制策略深度耦合，形成微电网控制流程；
能源分析模块，用于根据所述微电网控制流程，综合能源区域内冷负荷、热负荷和电负荷与一次能源的关系，对一次能源数据相互转换进行综合分析，并对不同时间尺度能源转换输出进行分析；
微电网控制模块，用于形成微电网控制策略，对微电网整体进行稳定和控制。
进一步地，所述模型建立模块，包括：
预测模型建立单元，用于建立海岛能源消耗及点、热、冷综合预测模型；
成果分析单元，根据海岛地区的具体调研，积累多种海岛用户的数据库特性曲线和能源输出特性；对积累的成果进行分析。
进一步地，所述能源分析模块，包括：
能源分析单元，用于对岛屿的风光能源出力分析、岛屿用户的负荷特性、微电网的实施平衡要求，储能的出力特性。
进一步地，所述微电网控制模块，包括：
策略形成单元，用于以自学习和自适应的方式形成海岛型多能互补的微电网控制策略；
资源结合单元，用于以各类一次能源资源调配、实时输出、转换模型和转换手段，与实时平衡的微电网控制策略相结合；
微网控制单元，用于采取岛屿中积累的资源及运行的数据，利用蚁群遗传方法进行计算，梳理出相应的控制参数和加权比，对整体的微网进行稳定及高能效控制。
本发明有效结合了海南本地的资源情况，根据我国热带孤立岛屿的需求，结合了多种当地能源要素，构造了针对海南岛岛屿的平衡控制的方法步骤，应用多类能源要素转换法、综合比较法等多种方法最终以平衡加权要素融合到微电网的平衡控制之中，在维持岛屿能源平衡的情况下，提高整个能源系统的效率和经济效益。保障岛屿能源电力的可靠性。
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他的附图。
图1是实施例一提供的一种孤立岛屿的微电网平衡控制方法流程图；
图2是实施例一提供的海岛区域的综合分析出力示意图；
图3是实施例一提供的合成能源控制策略流程图；
图4是实施例二提供的一种孤立岛屿的微电网平衡控制系统框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明提供的是，针对海南岛热带岛屿电力系统的一种以可靠稳定、能效最高的多能协同的微电网控制技术，其系统包括由自主编制的算法及制定的策略。具体地，本发明利用该多要素的微电网平衡控制法可以应用在新型及多种能源利用形式较多的热带海岛型微电网中，根据实际需求特性，通过建立电负荷、冷负荷、热负荷结合数据转换基础，对相互各类能源要素进行研究，在微电网的控制方法上结合多种能源要素，为提高新能源利用效率,充分考虑了供给侧、需求侧以及能源转换之间的影响作用，以多因素加权法与微电网自身控制策略紧密结合，在维持岛屿电力实时平衡的情况下，有效地提高能源利用效率。
实施例一：
本实施例提供了一种孤立岛屿的微电网平衡控制方法，如图1所示，包括：
S101.采集多种热带海岛能源，建立能源模型，并分析成果积累；
具体地，所述建立能源模型，并分析成果积累，包括：
建立海岛能源消耗及点、热、冷综合预测模型；
根据海岛地区的具体调研，积累多种海岛用户的数据库特性曲线和能源输出特性；对积累的成果进行分析。
其中，适合于海岛电力系统各类负荷预测的数据采样结果,是作为海南海岛微电网控制策略研究输入的主要依据使用的。
S102.利用各类能源转换、多种能源综合以及微电网控制策略深度耦合，形成微电网控制流程；
具体是:通过本技术及配套数据进行控制和分析流程的相关设计，结合海南海岛的能源数据的收集，对相应的控制策略制定并编制了相关的处理工具，对多类能源在热带海岛的应用的分析进行流程设计。
利用各类能源转换、多种能源综合以及微电网控制策略深度耦合相关流程的进行设计。就相应的工作工序、实现手段以及可用资源进行整理，形成一套相对完整的多能互补海岛型微电网控制流程的初步架构。
S103.根据实际热带岛屿的需求，综合能源区域内冷负荷、热负荷和电负荷与一次能源的关系，对一次能源数据相互转换进行综合分析，并对不同时间尺度能源转换输出进行分析；
进一步地，所述对一次能源数据相互转换进行综合分析，并对不同时间尺度能源转换输出进行分析，包括：
对岛屿的风光能源出力分析、岛屿用户的负荷特性、微电网的实施平衡要求，储能的出力特性，如图2所示。
S104.形成微电网控制策略，对微电网整体进行稳定和控制。
进一步地，所述形成微电网控制策略，对微电网整体进行稳定和控制，包括：
以自学习和自适应的方式形成海岛型多能互补的微电网控制策略；
以各类一次能源资源调配、实时输出、转换模型和转换手段，与实时平衡的微电网控制策略相结合；
采取岛屿中积累的资源及运行的数据，利用蚁群遗传方法进行计算，梳理出相应的控制参数和加权比，对整体的微网进行稳定及高能效控制。
需要说明的是，本实施例的控制策略为合成能源控制策略，其形成的流程图如图3所示，数据输入单元将数据输入给能源转换合成单元，并结合海岛数据库进行能源的转换和合成，进一步地，利用微电网控制模式进行综合能源合成控制。具体为：将地理位置、建筑面积、产业规模和其他因素，通过输入接口输入能源转换合成单元；将电力、燃油、风光或其他能源，结合建筑资料、产业资料进行微电网控制。
实施例二：
本实施例提供了一种孤立岛屿的微电网平衡控制系统，如图4所示，包括：
模型建立模块110，用于采集多种海岛能源，建立能源模型，并分析成果积累；
流程建立模块120，用于利用各类能源转换、多种能源综合以及微电网控制策略深度耦合，形成微电网控制流程；
能源分析模块130，用于根据所述微电网控制流程，综合能源区域内冷负荷、热负荷和电负荷与一次能源的关系，对一次能源数据相互转换进行综合分析，并对不同时间尺度能源转换输出进行分析；
微电网控制模块140，用于形成微电网控制策略，对微电网整体进行稳定和控制。
进一步地，所述模型建立模块110，包括：
预测模型建立单元111，用于建立海岛能源消耗及点、热、冷综合预测模型；
成果分析单元112，根据海岛地区的具体调研，积累多种海岛用户的数据库特性曲线和能源输出特性；对积累的成果进行分析。
进一步地，所述能源分析模块130，包括：
能源分析单元131，用于对岛屿的风光能源出力分析、岛屿用户的负荷特性、微电网的实施平衡要求，储能的出力特性。
进一步地，所述微电网控制模块140，包括：
策略形成单元141，用于以自学习和自适应的方式形成海岛型多能互补的微电网控制策略；
资源结合单元142，用于以各类一次能源资源调配、实时输出、转换模型和转换手段，与实时平衡的微电网控制策略相结合；
微网控制单元143，用于采取岛屿中积累的资源及运行的数据，利用蚁群遗传方法进行计算，梳理出相应的控制参数和加权比，对整体的微网进行稳定及高能效控制。
需要说明的是：本发明可针对不同的海岛型的区域及特点，以微电网实时平衡为基础，通过整体能量平衡研究，以现有区域综合能源配置方案为基础，在保障用户稳定运行的情况下，加权能效能源清洁度等指标，向用户提供优化的运行方案，实现能源系统运行的高效、经济、低碳、可靠。
其成果可应用于海南等岛屿的能源电力控制保障安全可靠以及保障清洁低碳具有重要意义。该多能协同的控制方法，已在多项工作中得到部分有效应用。
本发明有效结合了海南本地的资源情况，结合了多种当地能源要素，构造了针对海南岛岛屿的平衡控制的方法步骤，应用多类能源要素转换法、综合比较法等多种方法最终以平衡加权要素融合到微电网的平衡控制之中，在维持岛屿能源平衡的情况下，提高整个能源系统的效率和经济效益。保障岛屿能源电力的可靠性。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
本发明中所述模块/单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块/单元来达到实现本发明方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各模块/单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种孤立岛屿的微电网平衡控制方法，其特征在于，包括：
采集多种海岛能源，根据相应的热带气候条件建立能源模型，并分析成果积累；
利用各类能源转换、多种能源综合以及微电网控制策略深度耦合，形成微电网控制流程；
综合能源区域内冷负荷、热负荷和电负荷与一次能源的关系，对一次能源数据相互转换进行综合分析，并对不同时间尺度能源转换输出进行分析；
形成相应地微电网控制策略，对微电网整体进行稳定和控制；
所述建立能源模型，并分析成果积累，包括：
建立海岛能源消耗及电、热、冷综合预测模型；
根据对应海岛地区的具体调研，积累多种海岛用户的数据库特性曲线和能源输出特性；对积累的成果进行分析；
对一次能源数据相互转换进行综合分析包括：稳定平衡运行、多能源转换、能效优化要求、清洁能源要求以及社会效益优化；
对微电网整体进行稳定和控制，包括：
以自学习和自适应的方式形成海岛型多能互补的微电网控制策略；
以各类一次能源资源调配、实时输出、转换模型和转换手段，与实时平衡的微电网控制策略相结合；
采取岛屿中积累的资源及运行的数据，利用蚁群遗传方法进行计算，梳理出相应的控制参数和加权比，对整体的微网进行稳定及高能效控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对一次能源数据相互转换进行综合分析，并对不同时间尺度能源转换输出进行分析，包括：
对岛屿的风光能源出力分析、岛屿用户的负荷特性、微电网的实施平衡要求，储能的出力特性。
3.一种孤立岛屿的微电网平衡控制系统，其特征在于，包括：
模型建立模块，用于采集对应多种海岛能源，建立能源模型，并分析成果积累；
流程建立模块，用于利用各类能源转换、多种能源综合以及微电网控制策略深度耦合，形成微电网控制流程；
能源分析模块，用于根据所述微电网控制流程，综合能源区域内冷负荷、热负荷和电负荷与一次能源的关系，对一次能源数据相互转换进行综合分析，并对不同时间尺度能源转换输出进行分析；
微电网控制模块，用于形成微电网控制策略，对微电网整体进行稳定和控制；
所述模型建立模块，包括：
预测模型建立单元，用于建立海岛能源消耗及电、热、冷综合预测模型；
成果分析单元，根据海岛地区的具体调研，积累多种海岛用户的数据库特性曲线和能源输出特性；对积累的成果进行分析；
所述微电网控制模块，包括：
策略形成单元，用于以自学习和自适应的方式形成海岛型多能互补的微电网控制策略；
资源结合单元，用于以各类一次能源资源调配、实时输出、转换模型和转换手段，与实时平衡的微电网控制策略相结合；
微网控制单元，用于采取岛屿中积累的资源及运行的数据，利用蚁群遗传方法进行计算，梳理出相应的控制参数和加权比，对整体的微网进行稳定及高能效控制。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述能源分析模块，包括：
能源分析单元，用于对岛屿的风光能源出力分析、岛屿用户的负荷特性、微电网的实施平衡要求，储能的出力特性。
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