CN109347150B - 一种分布式发电调度系统及调度方法 - Google Patents

一种分布式发电调度系统及调度方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109347150B
CN109347150B CN201811426381.4A CN201811426381A CN109347150B CN 109347150 B CN109347150 B CN 109347150B CN 201811426381 A CN201811426381 A CN 201811426381A CN 109347150 B CN109347150 B CN 109347150B
Authority
CN
China
Prior art keywords
unit
units
power generation
electricity
user
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811426381.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109347150A (zh
Inventor
马骥良
林文婷
李超杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Yangtze Power Co Ltd
Original Assignee
China Yangtze Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Yangtze Power Co Ltd filed Critical China Yangtze Power Co Ltd
Priority to CN201811426381.4A priority Critical patent/CN109347150B/zh
Publication of CN109347150A publication Critical patent/CN109347150A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109347150B publication Critical patent/CN109347150B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明公开了一种分布式发电调度系统，包括多个用户单元、多个发电单元、多个热电联产单元、多个锅炉单元和主电网；所述用户单元包括用电设备或电器、光伏发电模块、风力发电模块、电动汽车；热电联产单元以天然气为原料，对外输出电能及对外供热，热电联产单元的供热及供电位于可行的工作区间内；锅炉单元以天然气为原料，对外供热。本发明还提出了一种调度方法，智能计算模块通过智能加速算法选择用户单元、发电单元、热电联产单元、锅炉单元、主电网的购售电和购气策略，各单元、主电网经区块链系统进行分布式购售电交易、热量供应交易。本发明设定了价格驱动、激励机制，促进了新能源发电的消纳，并有效提高了电网运行的可靠性。

Description

一种分布式发电调度系统及调度方法
技术领域
本发明属于电网调度领域，具体涉及一种分布式发电调度系统及调度方法。
背景技术
近年来，随着新能源发电技术得到迅猛发展，其应用遍布至各家各户。尽管越来越多的地方开始布局分布式新能源发电系统，但由于其与天气、气候等不确定因素紧密相关，造成新能源发电技术存在较大地随机性，进而造成新能源并网后对电网的可靠运行造成威胁；由于其随机性大，运行不稳定，新能源发电也不为大众接受和消纳，弃电时有发生。另外，由于用户对发电情况的不透明性，导致用户无法合理安排用电时间，造成负载端用电时间集中，对电网造成较大的冲击。现有技术中还没有技术手段能综合解决上述问题。另外，传统电网采用集中式的监控方法，不仅对其可靠性运行不利，用户的用电信息需要传送给集中监控设备，容易造成用户隐私泄露问题。
由此可见，现有技术存在用户集中用电、用户隐私泄露，新能源发电的电量难以为大众接受和消纳等技术问题。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题，提供一种分布式发电调度系统，电价市场调配机制和支付机制均通过区块链系统完成，每个用户的用电需求量、用热需求量以及发电量具由智能仪表测量或者预测；借助区块链模块的分布式记账功能，或者借助智能计算模块的存储功能和信息交互功能，记录智能仪表的所获取的信息，基于这些信息，通过各个分布式智能计算模块将每个用户发电量的剩余量或者需求的超过量计算并发送到每个用户相应的区块链计量单元，同时将每个用户的发电和需求量数据存放在与相应的区块链计量单元中的存储单元内，或者直接将上述数据存储在智能计算模块中，作为局部信息。通过该种方式可在让电网做出实时的供电、发电管理的同时，更好的保护每个用户的隐私信息。其中，各分布式智能计算模块组成的网络拓扑为连通的。对于用户而言，其根据电价、燃气价进行电力调度，从而采取与发电单元、热电联产单元利益一致调度行动。
本发明的技术方案是一种分布式发电调度系统，包括多个用户单元、多个发电单元、多个热电联产单元和多个锅炉单元，所述用户单元、发电单元、热电联产单元分别与主电网连接，可从主电网引入或向其输送电能；所述用户单元包括用电设备或电器、智能仪表、光伏发电模块、风力发电模块、电动汽车，智能仪表测量用户单元发电量和消耗的电量、热量，并预测用户的用电需求量、热量需求量；热电联产单元以天然气为原料，对外输出电能及对外供热，热电联产单元的供热及供电位于可行的工作区间内；锅炉单元以天然气为原料，对外供热。
所述分布式发电调度系统还包括计算与存储模块，计算与存储模块包括多个智能计算模块，所述智能计算模块基于电价、燃气价、输送成本、分布式网络，分布式地计算用户单元从主电网购入或者售出的电量，从各个热电联产单元或锅炉单元购入的热量，通过优化经济指标函数，形成购售电指令、输电指令及供热指令，传送给相应的单元；所述计算与存储模块还包括二氧化碳认证模块，且优化目标中包含二氧化碳排放指标，用于衡量各单元的二氧化碳排放指标，用户单元中无电制热设备，采用集中方式供暖，用户单元购入的电仅用于非供热需求，用户单元的供热需求通过锅炉单元供热或者热电联产单元满足，从各个热电联产单元购入的供热量和电量，从发电单元购入电量，从锅炉单元中购入热量，在日前调度阶段，通过智能计算模块，选择购电和购气策略，保证系统地以经济利益最大化的工作方式运行；在实时运行过程中，基于分时电价，通过智能计算模块，为用户制定电器或用电设备的使用时间计划，保证用户以经济利益最大化的方式来规划各电器或用电设备的使用时间。
一种分布式发电调度系统的调度方法，分布式智能计算模块的数目与用户单元、发电单元、热电联产单元、锅炉单元和主电网的数目之和相等，每个智能计算模块对应一个用户单元或发电单元或热电联产单元或锅炉单元或主电网，且通过区块链认证，单元之间或单元与主电网之间的电量交易、热量供应经区块链系统进行并记录存储，通过区块链系统获取单元之间或者单元与主电网之间的购售电量信息、热量供应信息，热电联产单元、锅炉单元的购气量信息；由各智能计算模块构成分布式网络，所述分布式网络对应的网络拓扑为连通的，连通的智能计算模块之间等价通信；用户单元的热量需求由热电联产单元、锅炉单元供应，优先由热电联产单元供应；在日前调度阶段，所述智能计算模块通过加速智能算法选择用户单元、发电单元、热电联产单元、锅炉单元、主电网的购售电和购气策略，所述加速智能算法具体包括以下步骤：
(1)所述智能计算模块分别从区块链系统认证，获取其他智能计算模块计算的从其他用户单元、发电单元、热电联产单元、主电网购电量信息，购气量信息及向其他单元或主电网的售电量信息，用户单元的热量需求；
(2)每个智能计算模块基于其对应获取的购电量信息，购气量信息及售电量信息，计算并存储相应的协同参数；
(3)每个智能计算模块基于其对应获取的购电量信息，购气量信息及售电量信息以及上一次计算所得的相应的协同参数，目前对应的电价和燃气价，计算并存储对应的购电量信息，购气量信息及售电量信息，
(4)判断智能计算模块相邻两次计算的购售电量、购气量的差值是否都不超过设定阈值；
(4a)若相邻两次计算的购售电量、购气量的差值都不超过设定阈值，则各智能计算模块向区块链系统提交智能计算模块计算的购售电量、购气量信息，执行步骤(5)；
(4b)若相邻两次计算的购售电量或购气量的差值超过设定阈值，则回到步骤(1)；
(5)各用户单元、发电单元、热电联产单元、锅炉单元、主电网从区块链系统中分布式获取其对应的最后一次计算所得购电量信息，购气量信息及售电量信息，并基于所述信息进行电力生产和供热热能生产；
(6)各单元经区块链系统进行分布式购售电交易、热量供应交易，进行电量供应、热量供应。
所述步骤(2)具体包括以下步骤：
(2a)依次将多个用户单元、多个发电单元、多个热电联产单元、多个锅炉单元编号为1,2,…N，将主电网编号为N+1，其中N为用户单元、发电单元、热电联产单元、锅炉单元的数目之和；
(2b)对于编号为i的单元i，i＝1,2,…N+1，当其为用户单元或发电单元或热电联产单元时，通过如下公式迭代计算其对应的智能计算模块i的电量协同参数，
Figure BDA0001881726950000031
其中
Figure BDA0001881726950000032
为单元i第k次计算所得的协同参数值，gi为单元i的当前发电量，di为单元i的当前用电需求，
Figure BDA0001881726950000033
为第k次计算所得的单元i向单元j售出的电量值，
Figure BDA0001881726950000034
为第k次计算所得的单元j向单元i售出的电量值，首次计算时选定电量协同参数
Figure BDA0001881726950000035
的初值
Figure BDA0001881726950000036
(2C)对于单元i，当其为热电联产单元或锅炉单元，其对应的智能计算模块i通过如下公式迭代计算其热量协同参数，
Figure BDA0001881726950000037
其中
Figure BDA0001881726950000038
为第k次计算所得的热量协同参数，h为各单元的热量需求之和，
Figure BDA0001881726950000039
为第k次迭代计算所得的单元i的购气量，其中ai为对应的热电联产单元或锅炉单元的能源转换效率，首次计算时选定热量协同参数的初值
Figure BDA00018817269500000310
所述步骤(3)具体包括以下步骤，
(3a)根据目前电价，燃气价，建立性能指标函数c,用于表征电网的投资消耗为：
Figure BDA0001881726950000041
其中pij为编号为i的单元或主电网向编号为j的单元或主电网售电的电价；若编号为i的单元或编号为j的单元对应为锅炉模块，则pij＝0；ni为编号为i的单元的燃气价格，si为购气量；mi为编号为i的单元的每单位发电的二氧化碳排放指标。
(3b)对于单元i，由其对应的智能计算模块i通过如下公式迭代更新
Figure BDA0001881726950000042
Figure BDA0001881726950000043
其中，argmin{}表示使大括号中函数取得最小的相应的xij和si的值，α，β为常系数，
Figure BDA0001881726950000044
为第k步计算所得的单元i向单元j售出的电量值，首次计算时选定初值
Figure BDA0001881726950000045
和
Figure BDA0001881726950000046
涉及太阳能发电或者风力发电的发电单元向其他单元售电的售电价格pij低于不涉及太阳能发电或者风力发电的发电单元向其他单元售电的售电价格pji。
本发明的有益效果：
(1)通过使用区块链系统、智能计算模块进行信息交互，用户单元、发电单元、热电联产单元、锅炉单元两两之间可以进行信息交互，因而在故障发生时其发现和向外界的传送更加容易，从而极大增强了电网的可靠性。同时，由于单元的状态能够快速传递至区块链系统和对应的智能计算模块，利用智能计算模块能够更快的进行故障诊断，从而加快了故障诊断效率，从而增强电网的可靠性。智能计算模块可通过网络向有故障的单元实时发送指令，用于排除故障以使电网恢复正常，从而加快了故障检修过程。
(2)基于智能计算模块的调度方法，用户的购售电信息，用电时间表无须在所有用户之间直接进行传递，从而较好的保护了用户的隐私。
(3)基于智能计算模块的调度方法，无需人为的进行电力市场的日前调度，节省劳动资源；
(4)有效增强电网运行的可靠性。由于用户可以是发电端，可以是用电端，也可以既是发电端也是用户端，从而可实现电力的灵活调度，减小输送距离，发电及用电效率得到提升。通过电力系统的电气调配，可以提高能源的利用效率。
(5)设定了价格驱动、激励机制，促进了新能源发电的消纳。
(6)通过智能计算模块，可在保护用户及发电端数据隐私的前提下，选择购电和购气策略，并为用户制定电器的使用时间计划，既降低了发电端的成本和二氧化碳排放，也使用户同时通过合理安排电器的使用时间来参与调度，进一步达到减小对电网冲击的技术效果；同时，这两种技术手段的结合也能合理减小用户的用电成本。即通过智能计算模块来为发电端、供热端选择购电和购气策略，并为用户制定电器的使用时间计划，能起到给发电端、供热端、用户带来经济效益，以及进一步增强电网可靠性的技术效果。
(7)采用本发明中提出的智能加速算法选择购电和购气策略，可以保证整个决策过程的可靠性。尽管在实时电力调度过程中，负荷端的用电负载是时变的，但只要其变化速率低于本发明提出的加速智能算法的计算收敛速度，该加速智能算法便可实时处理这些时变负荷，从而保证了电力调度过程的可靠性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明的物理连接示意图。
图2为本发明的信息连接示意图。
图3为本发明的调度方法的流程示意图。
图4为计算与存储模块的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
如图1、图2所示，一种分布式发电调度系统，其包括：若干以家庭为单位的用户单元，若干发电单元，若干热电联产单元，若干锅炉模块；用户单元、发电单元、热电联产单元分别与主电网连接，可从主电网引入或向其输送电能。其中以家庭为单位的用户单元包括家用电器，如电冰箱，洗衣机，洗碗机、电灯、电视机，还包括智能仪表、光伏发电模块、风力发电模块和电动汽车，智能仪表测量用户单元发电量和消耗的电量、热量，并预测用户的用电需求量、热量需求量；热电联产单元以天然气为原料，可对外输出电能及对外供热，热电联产单元的供热及供电位于可行的工作区间内；锅炉单元以天然气为原料，对外供热。
分布式发电调度系统还包括计算与存储模块，计算与存储模块包括若干分布式计算模块，分布式计算模块用于基于电价、燃气价、输送成本、分布式网络，分布式地计算每个以家庭为单元的用户单元从区域电网购入或者售出的电量，从各个热电联产单元或锅炉单元购入的热量，通过优化经济指标函数，形成购售电指令、输电指令及供热指令，传送给相应的单元；计算与存储模块还包括二氧化碳认证模块，且优化目标中包含二氧化碳排放指标，用于衡量各单元的二氧化碳排放指标，用户单元中无电制热设备，采用集中方式供暖，其中购入的电仅用于家庭中的非供热需求，供热需求通过锅炉供热或者热电联产系统满足，从各个热电联产单元购入的供热量和电量，从锅炉单元中购入热量，在日前调度阶段，通过分布式计算模块，选择购电和购气策略，保证系统地以经济利益最大化的工作方式运行；在实时运行过程中，基于分时电价，通过分布式计算模块，为用户制定电器的使用时间计划，保证用户以经济利益最大化的方式来规划各电器的使用时间。通过上述方案，整个电网的能量供需平衡得到满足。其结合每个用户的能量超出和欠缺，通过分布式运算，得出最优指令，发出控制指令，控制每个用户的发电及输电。
如图4所示，用户智能计算模块表示用户单元对应的分布式计算模块，发电智能计算模块表示发电单元对应的分布式计算模块，热电联产智能计算模块表示热电联产单元对应的分布式计算模块，锅炉智能计算模块表示锅炉单元对应的分布式计算模块，主电网智能计算模块表示主电网对应的分布式计算模块；用户智能计算模块、发电智能计算模块、热电联产智能计算模块、锅炉智能计算模块、主电网智能计算模块在计算对应的单元的购售电量、购气量时，与二氧化碳认证模块进行交互，且优化目标中包含二氧化碳排放指标，通过最小化总的经济指标，不仅可以优化成本控制，还可以促进清洁能源的使用。
系统中包括以家庭为单元的若干发电及用电模块，若干发电模块，若干热电联产单元。其中以家庭为单元的用户单元中包括家用电器，如电冰箱，洗衣机，洗碗机等及可再生能源发电模块，如光伏发电模块，风力发电模块等。热电联产单元以天然气为原料，可对外输出电能及对外供热供冷，热电联产单元的供热供冷及供电位于可行的工作区间内，其发电废热、供冷产生的废热均参与区块链的交易，通过区块链进行电-气调度，促进能源的多尺度调用。在进行电力调度时，在电量不充足时，按照以下优先级进行电力调度：先满足战略性用户的用电需求，然后满足其他用户的用电需求。
优选地，用户单元中配备有热气机、光伏、风力发电、电动汽车以及弹性负荷等。
如图3所示，一种实施例中所采用的分布式发电调度系统的控制方法，分布式计算模块的数目与用户单元、发电单元、热电联产单元、锅炉单元和主电网的数目之和相等，每个智能计算模块对应一个用户单元或发电单元或热电联产单元或锅炉单元或主电网，且通过区块链认证，从相应的用户单元、发电单元、热电联产单元中获取其从其他用户单元、发电单元、热电联产单元、主电网购电量信息、购气量信息及向其他用户单元、主电网售出电量的信息；由各分布式计算模块构成分布式网络，所述分布式网络对应的网络拓扑为连通的，连通的分布式计算模块之间等价通信。
在日前调度阶段，分布式计算模块通过加速智能算法选择各用户单元、发电单元、热电联产单元的购电和购气策略，加速智能算法具体包括以下步骤：
(1)分布式计算模块分别从区块链认证，从相应的用户单元、发电单元、热电联产单元中获取上一步计算所得的其从其他用户单元、发电单元、热电联产单元、主电网购电量信息，购气量信息及向其他用户单元、主电网售出电量的售电量信息，各用户的热量需求；
(2)每个分布式计算模块基于其对应获取的购电量信息，购气量信息及售电量信息，计算并存储相应的协同参数。对于每个用户，当发电量大于用户用电需求时，该协同参数的值增加，代表其可以对外输出电能；当发电量小于用户需求时，该协同参数值减小，代表其可以消纳电能。
(3)每个分布式计算模块基于其对应获取的购电量信息，购气量信息及售电量信息以及上一步计算所得的相应的协同参数，目前对应的电价，利用加速智能算法，计算并存储对应的购电量信息，购气量信息及售电量信息，
(4)重复步骤(1)-(3)，直到相邻两次计算所得的购电量信息，购气量信息及售电量信息之间的差值不超过设定阈值；
(5)各用户单元、发电单元、热电联产单元从区块链系统中分布式获取其对应的最后一次计算所得的购电量信息，购气量信息及售电量信息，并基于所述信息进行电力生产、供热热能生产。
(6)各单元经区块链系统进行分布式购售电交易、热量供应交易，进行电量供应、热量供应。
优选的，步骤(2)中包括如下子步骤：
(2a)依次将用户单元、发电单元、热电联产单元编号为1，2，...N，将主电网编号为N+1，其中N为用户单元、发电单元、热电联产单元、锅炉单元的数目之和；
(2b)对于单元i,当其为用户单元或发电单元或热电联产单元时，其对应的分布式计算模块i通过如下公式迭代计算其电量协同参数，
Figure BDA0001881726950000071
其中
Figure BDA0001881726950000072
为单元i第k次计算所得的协同参数值，gi为单元i的当前发电量，di为单元i的当前用电需求，
Figure BDA0001881726950000073
为第k次计算所得的单元i向单元j售出的电量值，
Figure BDA0001881726950000074
为第k次计算所得的单元j向单元i售出的电量值，首次计算时选定电量协同参数
Figure BDA0001881726950000075
的初值
Figure BDA0001881726950000076
(2c)对于单元i，当其为热电联产单元或锅炉单元，其对应的分布式计算模块i通过如下公式迭代计算其热量协同参数，
Figure BDA0001881726950000081
其中
Figure BDA0001881726950000082
为第k次计算所得的热量协同参数，h为各单元的热量需求之和，
Figure BDA0001881726950000083
为第k次迭代计算所得的单元i的购气量，其中ai为对应的热电联产单元或锅炉单元的能源转换效率，首次计算时选定热量协同参数的初值
Figure BDA0001881726950000084
优选的，步骤(3)中包括如下子步骤，
(3a)根据目前电价，燃气价，建立性能指标函数c,用于表征电网的投资消耗为：
Figure BDA0001881726950000085
其中pij为编号为i的单元或主电网向编号为j的单元或主电网售电的电价；若编号为i的单元或编号为j的单元对应为锅炉模块，则pij＝0；ni为编号为i的单元的燃气价格，si为购气量；mi为编号为i的单元的每单位发电的二氧化碳排放指标。
(3b)对于单元i，由其对应的智能计算模块i通过如下公式迭代更新
Figure BDA0001881726950000086
Figure BDA0001881726950000087
其中，argmin{}表示使大括号中函数取得最小的相应的xij和si的值，α，β为常系数，
Figure BDA0001881726950000088
为第k步计算所得的单元i向单元j售出的电量值，首次计算时选定初值
Figure BDA0001881726950000089
和
Figure BDA00018817269500000810
优选地，涉及太阳能发电单元或者风力发电单元时的发电单元向其他单元售电的售电价格pij低于不涉及太阳能发电单元或者风力发电单元的单元的发电向其他单元售电的售电价格pji。
优选地，协同参数
Figure BDA00018817269500000811
初值、协同参数
Figure BDA00018817269500000812
初值、
Figure BDA00018817269500000813
初值和
Figure BDA00018817269500000814
初值可任选。
优选地，当各单元均不能与主电网连接，不能向主电网引入或向其输送电能时，将步骤(2a)替代为：
(2a1)依次将用户单元、发电单元、热电联产单元、锅炉单元编号为1，2，...N，其中N为用户单元、发电单元、热电联产单元、锅炉单元的数目之和；
将步骤(3a)替代为：
(3a)根据目前电价，燃气价，建立性能指标函数c,用于表征电网的投资消耗为：
Figure BDA0001881726950000091
其中pij为编号为i的单元或主电网向编号为j的单元或主电网售电的电价；若编号为i的单元或编号为j的单元对应为锅炉模块，则pij＝0；ni为编号为i的单元的燃气价格，si为购气量；mi为编号为i的单元的每单位发电的二氧化碳排放指标。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)通过使用区块链系统进行信息交互，用户相当于能源子网，用户之间可以进行信息交互，因而在故障发生时其发现和向外界的传送更加容易，从而极大增强了电网的可靠性。同时，由于用户的状态能够快速传递至区块链系统，利用该模块能够更快的进行故障诊断，从而加快了故障诊断效率，从而增强电网的可靠性。区块链系统或分布式计算模块可通过网络向有故障的用户实时发送指令，用于排除故障以使电网恢复正常，从而加快了故障检修过程。
(2)通过上述基于区块链系统、分布式计算模块的调度方法，家庭用户的发电信息，用电时间表无须在所有用户之间直接进行传递，从而较好的保护了用户的隐私。
(3)通过上述基于区块链系统、分布式计算模块的调度方法，无需人为的进行电力市场的日前调度，节省劳动资源；
(4)有效增强电网运行的可靠性。由于用户可以是发电端，可以是用电端，也可以既是发电端也是用户端，比如具备可再生能源发电系统的家庭单元，从而可实现电力的灵活调度，减小输送距离，发电及用电效率得到提升。通过电力系统的电气调配，可以提高能源的利用效率。
(5)设定了价格驱动机制，促进了新能源发电的消纳。
(6)通过区块链系统、分布式计算模块，可在保护用户及发电端数据隐私的前提下，选择购电和购气策略，并为用户制定电器的使用时间计划，既降低了发电端的成本和二氧化碳排放，也使用户同时通过合理安排电器的使用时间来参与调度，进一步达到减小对电网冲击的技术效果；同时，这两种技术手段的结合也能合理减小用户的用电成本。即，通过区块链系统、分布式计算模块来为发电端、供热端选择购电和购气策略，并为用户制定电器的使用时间计划，能起到给发电端、供热端、用户带来经济效益，以及进一步增强电网可靠性的技术效果。
(7)采用本发明的中提出的加速智能算法选择购电和购气策略，可以保证整个决策过程的可靠性。尽管在实时电力调度过程中，负荷端的用电负载是时变的，但只要其变化速率低于本发明提出的加速智能算法的计算收敛速度，该加速智能算法便可实施处理这些时变负荷，从而保证了电力调度过程的可靠性。
实施例二
如图1、图2所示，本实施例中分布式发电调度系统，其包括：若干以家庭为单位的用户单元，若干发电单元，若干热电联产单元，若干锅炉单元，用户单元、发电单元、热电联产单元、锅炉单元分别与主电网连接，可从主电网引入或向其输送电能。其中以家庭为单位的用户中包括家用电器，如电冰箱，洗衣机，洗碗机、电灯、电视机，还包括智能仪表、光伏发电模块、风力发电模块和电动汽车，智能仪表测量用户单元发电量和消耗的电量、热量，并预测用户的用电需求量、热量需求量；热电联产单元以天然气为原料，可对外输出电能及对外供热，热电联产单元的供热及供电位于可行的工作区间内；锅炉单元以天然气为原料，对外供热。
分布式发电调度系统还包括计算与存储模块，计算与存储模块包括若干智能计算模块，智能计算模块用于基于电价、燃气价、输送成本、无线通讯网络，分布式地计算每个以家庭为单元的发电及用电单元从区域电网购入或者售出的电量，从各个热电联产单元或锅炉单元购入的供热量，通过优化经济指标函数，形成购售电指令、输电指令及供热指令，传送给相应的单元；所述计算与存储模块还包括二氧化碳认证模块，且优化目标中包含二氧化碳排放指标，用于衡量各单元的二氧化碳排放指标，用户单元中无电制热设备，采用集中方式供暖，其中购入的电仅用于家庭中的非供热需求，供热需求通过锅炉供热或者热电联产系统满足，从各个热电联产模块购入的供热量和电量，从锅炉单元购入热量，在日前调度阶段，通过智能计算模块，选择购电和购气策略，保证系统地以经济利益最大化的工作方式运行；在实时运行过程中，基于分时电价，通过智能计算模块，为用户制定电器的使用时间计划，保证用户以经济利益最大化的方式来规划各电器的使用时间。
如图4所示，用户智能计算模块表示用户单元对应的分布式计算模块，发电智能计算模块表示发电单元对应的分布式计算模块，热电联产智能计算模块表示热电联产单元对应的分布式计算模块，锅炉智能计算模块表示锅炉单元对应的分布式计算模块，主电网智能计算模块表示主电网对应的分布式计算模块；用户智能计算模块、发电智能计算模块、热电联产智能计算模块、锅炉智能计算模块、主电网智能计算模块在计算对应的单元的购售电量、购气量时，与二氧化碳认证模块进行交互，且优化目标中包含二氧化碳排放指标，通过最小化总的经济指标，不仅可以优化成本控制，还可以促进清洁能源的使用。
通过上述方案，整个电网的能量供需平衡得到满足。其结合每个用户的能量超出和欠缺，通过分布式运算，得出最优指令，发出控制指令，控制每个用户的发电及输电。
在进行电力调度时，在电量不充足时，按照以下优先级进行电力调度：先满足战略性用户的用电需求，然后满足其他用户的用电需求。
优选地，用户单元配备有热气机、光伏、风力发电、电动汽车以及弹性负荷等。
如图3所示，本实施例所采用的分布式发电调度系统的调度方法，智能计算模块的数目与用户单元、发电单元、热电联产单元、主电网的数目之和相等，每个智能计算模块对应一个用户单元或发电单元或热电联产单元或锅炉单元或主电网，各智能计算模块为无线通讯连通的，即任意两智能计算模块之间可通过无线通讯传递信息。在日前调度阶段，智能计算模块通过加速智能算法选择各用户单元、各发电单元，各热电联产单元的购电和购气策略，加速智能算法具体包括以下步骤：
(1)所述若干计算模块分别通过通信网络从相应的用户单元、发电单元、热电联产单元中获取上一步计算所得的其从其他用户单元、发电单元、热电联产单元、主电网购电量信息，购气量信息及向其他用户单元、主电网售出电量的售电量信息，各用户单元的热量需求；
(2)每个智能计算模块基于其对应获取的购电量信息，购气量信息及售电量信息，计算并存储相应的协同参数；
(3)每个智能计算模块基于其对应获取的购电量信息，购气量信息及售电量信息以及上一步计算所得的相应的协同参数，目前对应的电价，计算并存储对应的购电量信息，购气量信息及售电量信息；
(4)重复步骤(1)-(3)，直到相邻两次计算所得的购电量信息，购气量信息及售电量信息之间的差值不超过设定阈值；
(5)各用户单元、发电单元、热电联产单元、锅炉单元从智能计算模块中分布式获取其对应的最后一次计算所得的购电量信息，购气量信息及售电量信息，并基于所述信息进行电力生产、供热热能生产；
(6)各用户单元、发电单元、热电联产单元、锅炉单元进行电量供应、热量供应。
优选的，步骤(2)中包括如下子步骤：
(2a)依次将用户单元、发电单元、热电联产单元编号为1，2，...N；将主电网编号为N+1；其中N为用户单元、发电单元、热电联产单元、锅炉单元的数目之和；
(2b)对于单元i,当其为用户单元或发电单元或热电联产单元时，其对应的分布式计算模块i通过如下公式迭代计算其电量协同参数，
Figure BDA0001881726950000121
其中
Figure BDA0001881726950000122
为单元i第k次计算所得的协同参数值，gi为单元i的当前发电量，di为单元i的当前用电需求，
Figure BDA0001881726950000123
为第k次计算所得的单元i向单元j售出的电量值，
Figure BDA0001881726950000124
为第k次计算所得的单元j向单元i售出的电量值，首次计算时选定电量协同参数
Figure BDA0001881726950000125
的初值
Figure BDA0001881726950000126
(2c)对于单元i，当其为热电联产单元或锅炉单元，其对应的分布式计算模块i通过如下公式迭代计算其热量协同参数，
Figure BDA0001881726950000127
其中
Figure BDA0001881726950000128
为第k次计算所得的热量协同参数，h为各单元的热量需求之和，
Figure BDA0001881726950000129
为第k次迭代计算所得的单元i的购气量，其中ai为对应的热电联产单元或锅炉单元的能源转换效率，首次计算时选定热量协同参数的初值
Figure BDA00018817269500001210
优选的，步骤(3)中包括如下子步骤：
(3a)根据目前电价，燃气价，建立性能指标函数c,用于表征电网的投资消耗为：
Figure BDA00018817269500001211
其中pij为编号为i的单元或主电网向编号为j的单元或主电网售电的电价；若编号为i的单元或编号为j的单元对应为锅炉模块，则pij＝0；ni为编号为i的单元的燃气价格，si为购气量；mi为编号为i的单元的每单位发电的二氧化碳排放指标。
(3b)对于单元i，由其对应的智能计算模块i通过如下公式迭代更新
Figure BDA00018817269500001212
Figure BDA0001881726950000131
其中，argmin{}表示使大括号中函数取得最小的相应的xij和si的值，α，β为常系数，
Figure BDA0001881726950000132
为第k步计算所得的单元i向单元j售出的电量值，首次计算时选定初值
Figure BDA0001881726950000133
和
Figure BDA0001881726950000134
优选地，涉及太阳能发电或者风力发电的发电单元向其他单元售电的售电价格pij低于不涉及太阳能发电或者风力发电的发电单元向其他单元售电的售电价格pji。
优选地，电量协同参数
Figure BDA0001881726950000135
初值、热量协同参数
Figure BDA0001881726950000136
初值、
Figure BDA0001881726950000137
初值和
Figure BDA0001881726950000138
初值可任选。
优选地，当各单元均不能与主电网连接，不能从主电网引入或向其输送电能时，将步骤(2a)替代为：
(2a1)依次将用户单元、发电单元、热电子联产模块编号为1，2，...N，其中N为用户单元、发电单元、热电联产单元、锅炉单元的数目之和；
将步骤(3a)替代为：
(3a)根据目前电价，燃气价，建立性能指标函数c,用于表征电网的投资消耗为：
Figure BDA0001881726950000139
其中pij为编号为i的单元或主电网向编号为j的单元或主电网售电的电价；若编号为i的单元或编号为j的单元对应为锅炉模块，则pij＝0；ni为编号为i的单元的燃气价格，si为购气量；mi为编号为i的单元的每单位发电的二氧化碳排放指标。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)通过用户之间的信息交互，在故障发生时其发现和向外界的传送更加容易，从而极大增强了电网的可靠性。同时，由于用户的状态能够快速传递至智能计算模块，利用该模块能够更快的进行故障诊断，从而加快了故障诊断效率，从而增强电网的可靠性。
(2)通过上述调度方法，无需人为的进行电力市场的日前调度，节省劳动资源。
(3)有效增强电网运行的可靠性。由于用户可以是发电端，可以是用电端，也可以既是发电端也是用户端，比如具备可再生能源发电系统的家庭，从而可实现电力的灵活调度，减小输送距离，发电及用电效率得到提升。通过电力系统的电气调配，可以提高能源的利用效率。
(4)设定了价格驱动机制，促进了新能源发电的消纳。
(5)通过智能计算模块，可选择购电和购气策略，并为用户制定电器的使用时间计划，既降低了发电端的成本和二氧化碳排放，也使用户同时通过合理安排电器的使用时间来参与调度，进一步达到减小对电网冲击的技术效果；同时，这两种技术手段的结合也能合理减小用户的用电成本。即，通过智能计算模块来为发电端、供热端选择购电和购气策略，并为用户制定电器的使用时间计划，能起到给发电端、供热端、用户带来经济效益，以及进一步增强电网可靠性的技术效果。
(6)采用本发明的中提出的加速智能算法选择购电和购气策略，可以保证整个决策过程的可靠性。尽管在实时电力调度过程中，负荷端的用电负载是时变的，但只要其变化速率低于本发明提出的加速智能算法的计算收敛速度，该加速智能算法便可实施处理这些时变负荷，从而保证了电力调度过程的可靠性。

Claims (3)

1.一种分布式发电调度系统，其特征在于，包括多个用户单元、多个发电单元、多个热电联产单元和多个锅炉单元，所述用户单元、发电单元、热电联产单元分别与主电网连接，可从主电网引入或向其输送电能；所述用户单元包括用电设备或电器、光伏发电模块、风力发电模块、电动汽车；热电联产单元以天然气为原料，对外输出电能及对外供热，热电联产单元的供热及供电位于可行的工作区间内；锅炉单元以天然气为原料，对外供热；
所述分布式发电调度系统还包括计算与存储模块，计算与存储模块包括多个智能计算模块，所述智能计算模块基于电价、燃气价、输送成本、分布式网络，分布式地计算用户单元从主电网购入或者售出的电量，从各个热电联产单元或锅炉单元购入的热量，通过优化经济指标函数，形成购售电指令、输电指令及供热指令，传送给相应的单元；所述计算与存储模块还包括二氧化碳认证模块，且优化目标中包含二氧化碳排放指标，用于衡量各单元的二氧化碳排放指标，用户单元中无电制热设备，采用集中方式供暖，用户单元购入的电仅用于非供热需求，用户单元的供热需求通过锅炉单元供热或者热电联产单元满足，从各个热电联产单元购入的供热量和电量，从发电单元购入电量，从锅炉单元中购入热量，在日前调度阶段，通过智能计算模块，选择购电和购气策略，保证系统地以经济利益最大化的工作方式运行；在实时运行过程中，基于分时电价，通过智能计算模块，为用户制定电器或用电设备的使用时间计划，保证用户以经济利益最大化的方式来规划各电器或用电设备的使用时间；
所述分布式智能计算模块的数目与用户单元、发电单元、热电联产单元、锅炉单元和主电网的数目之和相等，每个智能计算模块对应一个用户单元或发电单元或热电联产单元或锅炉单元或主电网，且通过区块链认证，单元之间或单元与主电网之间的电量交易、热量供应经区块链系统进行并记录存储，通过区块链系统获取单元之间或者单元与主电网之间的购售电量信息、热量供应信息，热电联产单元、锅炉单元的购气量信息；由各智能计算模块构成分布式网络，所述分布式网络对应的网络拓扑为连通的，连通的智能计算模块之间等价通信；用户单元的热量需求由热电联产单元、锅炉单元供应，优先由热电联产单元供应；
在日前调度阶段，所述智能计算模块通过加速智能算法选择用户单元、发电单元、热电联产单元、锅炉单元、主电网的购售电和购气策略，所述加速智能算法具体包括以下步骤：
(1)所述智能计算模块分别从区块链系统认证，获取其他智能计算模块计算的从其他用户单元、发电单元、热电联产单元、主电网购电量信息，购气量信息及向其他单元或主电网的售电量信息，用户单元的热量需求；
(2)每个智能计算模块基于其对应获取的购电量信息，购气量信息及售电量信息，计算并存储相应的协同参数；
(3)每个智能计算模块基于其对应获取的购电量信息，购气量信息及售电量信息以及上一次计算所得的相应的协同参数，目前对应的电价和燃气价，计算并存储对应的购电量信息，购气量信息及售电量信息，
(4)判断智能计算模块相邻两次计算的购售电量、购气量的差值是否都不超过设定阈值；
(4a)若相邻两次计算的购售电量、购气量的差值都不超过设定阈值，则各智能计算模块向区块链系统提交智能计算模块计算的购售电量、购气量信息，执行步骤(5)；
(4b)若相邻两次计算的购售电量或购气量的差值超过设定阈值，则回到步骤(1)；
(5)各用户单元、发电单元、热电联产单元、锅炉单元、主电网从区块链系统中分布式获取其对应的最后一次计算所得购电量信息，购气量信息及售电量信息，并基于所述信息进行电力生产和供热热能生产；
(6)各用户单元、发电单元、热电联产单元、锅炉单元、主电网经区块链系统进行分布式购售电交易、热量供应交易，进行电量供应、热量供应；
所述步骤(2)具体包括以下步骤：
(2a)依次将多个用户单元、多个发电单元、多个热电联产单元、多个锅炉单元编号为1,2,…N，将主电网编号为N+1，其中N为用户单元、发电单元、热电联产单元、锅炉单元的数目之和；(2b)对于编号为i的单元i，i＝1,2,…N+1，当其为用户单元或发电单元或热电联产单元时，通过如下公式迭代计算其对应的智能计算模块i的电量协同参数，
Figure FDA0003061097870000021
其中
Figure FDA0003061097870000022
为单元i第k次计算所得的协同参数值，gi为单元i的当前发电量，di为单元i的当前用电需求，
Figure FDA0003061097870000023
为第k次计算所得的单元i向单元j售出的电量值，
Figure FDA0003061097870000024
为第k次计算所得的单元j向单元i售出的电量值，首次计算时选定电量协同参数
Figure FDA0003061097870000025
的初值
Figure FDA0003061097870000026
(2C)对于单元i，当其为热电联产单元或锅炉单元，其对应的智能计算模块i通过如下公式迭代计算其热量协同参数，
Figure FDA0003061097870000027
其中
Figure FDA0003061097870000028
为第k次计算所得的热量协同参数，h为各单元的热量需求之和，
Figure FDA0003061097870000029
为第k次迭代计算所得的单元i的购气量，其中ai为对应的热电联产单元或锅炉单元的能源转换效率，首次计算时选定热量协同参数的初值
Figure FDA00030610978700000210
2.根据权利要求1所述的分布式发电调度系统，其特征在于，所述步骤(3)具体包括以下步骤，
(3a)根据目前电价，燃气价，建立性能指标函数c,用于表征电网的投资消耗为：
Figure FDA0003061097870000031
其中pij为编号为i的单元或主电网向编号为j的单元或主电网售电的电价；若编号为i的单元或编号为j的单元对应为锅炉单元，则pij＝0；ni为编号为i的单元的燃气价格，si为购气量；mi为编号为i的单元的每单位发电的二氧化碳排放指标；
(3b)对于单元i，由其对应的智能计算模块i通过如下公式迭代更新
Figure FDA0003061097870000032
Figure FDA0003061097870000033
其中，argmin{}表示使大括号中函数取得最小的相应的xij和si的值，α，β为常系数，
Figure FDA0003061097870000034
为第k步计算所得的单元i向单元j售出的电量值，首次计算时选定初值
Figure FDA0003061097870000035
和
Figure FDA0003061097870000036
3.根据权利要求2所述的分布式发电调度系统，其特征在于，涉及太阳能发电或者风力发电的发电单元向其他单元售电的售电价格pij低于不涉及太阳能发电或者风力发电的发电单元向其他单元售电的售电价格pji。
CN201811426381.4A 2018-11-27 2018-11-27 一种分布式发电调度系统及调度方法 Active CN109347150B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811426381.4A CN109347150B (zh) 2018-11-27 2018-11-27 一种分布式发电调度系统及调度方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811426381.4A CN109347150B (zh) 2018-11-27 2018-11-27 一种分布式发电调度系统及调度方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109347150A CN109347150A (zh) 2019-02-15
CN109347150B true CN109347150B (zh) 2021-07-06

Family

ID=65318246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811426381.4A Active CN109347150B (zh) 2018-11-27 2018-11-27 一种分布式发电调度系统及调度方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109347150B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110390598B (zh) * 2019-09-05 2024-04-26 珠海格力电器股份有限公司 能源交易系统、控制方法以及存储介质
CN112396285B (zh) * 2020-09-24 2023-11-28 浙江大学 一种分布式数据中心算力和能源流的协同调度系统与方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2843788A2 (de) * 2013-08-16 2015-03-04 RWE Effizienz GmbH Verfahren zum Betreiben eines Kraftwerkssystems
CN104537435A (zh) * 2014-12-18 2015-04-22 国家电网公司 基于用户侧经济性指标的分布式电源优化配置方法
CN107402556A (zh) * 2017-08-01 2017-11-28 华中科技大学 一种基于清洁能源的智能家居控制系统及其控制方法
CN107612017A (zh) * 2017-08-09 2018-01-19 广西电网有限责任公司电力科学研究院 基于需求响应和分布式储能的风电并网智能调控系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2843788A2 (de) * 2013-08-16 2015-03-04 RWE Effizienz GmbH Verfahren zum Betreiben eines Kraftwerkssystems
CN104537435A (zh) * 2014-12-18 2015-04-22 国家电网公司 基于用户侧经济性指标的分布式电源优化配置方法
CN107402556A (zh) * 2017-08-01 2017-11-28 华中科技大学 一种基于清洁能源的智能家居控制系统及其控制方法
CN107612017A (zh) * 2017-08-09 2018-01-19 广西电网有限责任公司电力科学研究院 基于需求响应和分布式储能的风电并网智能调控系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
含分布式电源和可调负荷的售电公司优化调度模型;顾伟 等;《电力系统自动化》;20170725;第41卷(第14期);37-44 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109347150A (zh) 2019-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109544016B (zh) 一种基于用户需求的智能电网调度系统及调度方法
Hou et al. Smart home energy management optimization method considering energy storage and electric vehicle
CN104734168B (zh) 一种基于电热联合调度的微电网运行优化系统及方法
CN107453364B (zh) 一种区域能源系统的能量流与信息流融合方法
Erol-Kantarci et al. TOU-aware energy management and wireless sensor networks for reducing peak load in smart grids
CN109598429B (zh) 一种海岛微电网智能调度系统及调度方法
CN110378058A (zh) 一种综合考虑可靠性与经济性的电热耦合微网最优响应模型的建立方法
CN111899054B (zh) 面向分布式可再生能源产消者的共享储能控制方法和系统
Wang et al. Bargaining-based energy trading market for interconnected microgrids
US20120215371A1 (en) Method of controlling network system
CN109347150B (zh) 一种分布式发电调度系统及调度方法
CN108335209A (zh) 一种包括供应端索引区块链的分布式能源系统
CN116911533B (zh) 区域综合能源系统多微网能量共济方法
CN108334980A (zh) 基于博弈论的互联网+智慧能源网的优化调度方法
CN109583753B (zh) 一种基于区域内部交易的智能电网监控系统及其控制方法
CN115689035A (zh) 一种基于共享储能的园区级综合能源系统协同优化方法
US20120204044A1 (en) Method of controlling network system
KR20130117566A (ko) 주택용 지능형 전력 제어 시스템 및 방법
CN111723992B (zh) 一种计及多能源耦合损耗的园区综合能源调度方法
CN113885367A (zh) 一种楼宇能效管理控制系统及方法
Sadeghian et al. Combined heat and power unit commitment with smart parking lots of plug-in electric vehicles
CN117132017A (zh) 基于合作博弈理论和cps分层架构的共享储能运行优化方法
CN110797861B (zh) 一种基于产消者的分布式智能电网监控系统的控制方法
US20120206273A1 (en) Network system and method of controlling the same
CN109636145B (zh) 一种基于区块链交易的智能电网调度系统及其控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant