CN109560577B - 一种交直流混合分布式可再生能源系统的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交直流混合分布式可再生能源系统的控制方法及系统，该方法包括获取与微电网相连的微电网管理系统中储存的数据信息，所述数据信息包括微电网负载信息、分布式能源发电量信息以及电动车历史数据信息；提取所述电动车历史数据信息中包含的电动车特征值数据，根据所述电动车特征值数据确定用户响应意愿，并将所述用户响应意愿由高到低的顺序进行意愿级别划分。本申请提供的方法采用划分电动车用户响应程度，并采集历史数据和实时数据进行预测一段时间内区域用户的响应程度，并把反馈电网调度系统。实时通知电动车用户进行响应电网调节。避免了现有技术电动汽车用户充电行为的随机性和不确定性，可以有目的和精确进行电动车与电网的交换。

Description

一种交直流混合分布式可再生能源系统的控制方法及系统

技术领域

本发明涉及电动车充电控制技术领域，特别是涉及一种交直流混合分布式可再生能源系统的控制方法及系统。

背景技术

现在世界各国都在大力发展电动汽车(Electric Vehicles EVs)产业，很多国家都已经推出停售传统内燃机汽车的时间计划表。这一政策必然会导致电动汽车数量的大规模增长。大量的车辆充电将带来新一轮的用电负荷快速增长,这对用电负荷峰谷差日益加大的电力系统而言,增加了发电、输电、配电的压力。而V2G(Vehicle-to-Grid)技术，就是利用EVs可以作为分布式能源，和负载的双重作用实现能量的双向流动，即在电网处于负荷高峰时，电动汽车作为负载充电吸收电网的能量，维持运行；在电网处于低谷时，电动汽车作为分布式能源向电网提供能量；从而起到削峰填谷的作用。同时，有序合理的实现电动汽车和电网的互动可以减少充电设施的建设成本，和用户的充电成本，实现资源的优化配置。

交直流混合微电网(Hybrid AC/DC Micogrid,HMG),一方面能满足现今电力系统架构绝大部分都是采用交流形式，另一方面能适应日益增加的直流负载和可再生能源的接入，同时兼顾直流微电网和交流微电网的优点。

基于交直流混合微电网的V2G技术，其实为经过微电网方式的V2G技术，一方面可以使得可再生能源的就地消纳，另一方面可以满足电动汽车快充和慢充的选择。可以很好的实现电动汽车的和电网的友好交互。

现有的技术都假设电动汽车车主收到电网的发送的指令，受到电价补贴政策的鼓励，就通过充放电设备接口，对电动车充放电控制，实现与电网的交互，参与电网的削峰填谷作用。由于电动汽车作为交通工具，要满足日常出行，又要具有向电网馈电的功能。和用户的行为习惯有很大的关系。具有很大的随机性和不确定性。这种特性不利于电动汽车作为调节容量来实现电网的削峰填谷。

发明内容

本发明提供了一种交直流混合分布式可再生能源系统的控制方法及系统。

本发明提供了如下方案：

一种交直流混合分布式可再生能源系统的控制方法，包括：

获取与微电网相连的微电网管理系统中储存的数据信息，所述微电网为交直流混合微电网；所述数据信息包括微电网负载信息、分布式能源发电量信息以及电动车历史数据信息；

提取所述电动车历史数据信息中包含的电动车特征值数据，根据所述电动车特征值数据确定用户响应意愿，并将所述用户响应意愿由高到低的顺序进行意愿级别划分；

根据所述微电网负载信息、分布式能源发电量信息分别对微电网负载走势、分布式能源发电量走势进行预测获得微电网负载走势预测结果以及分布式能源发电量走势预测结果；

根据所述微电网负载走势预测结果以及分布式能源发电量走势预测结果生成调度指令，并将所述调度指令发送至所述微电网管理系统；以便所述微电网管理系统将所述调度指令以意愿级别由高到低的顺序发送至电动车用户。

优选的：所述电动车特征值数据包括电动车用户响应积极度；根据所述电动车用户响应积极度确定用户响应意愿。

优选的：所述电动车特征值数据还包括时间、气象信息、是否工作日、电池容量、车辆信息、季节、用户信息，根据所述电动车用户响应积极度、时间、气象信息、是否工作日、电池容量、车辆信息、季节、用户信息确定用户响应意愿。

优选的：根据所述微电网负载走势预测结果以及分布式能源发电量走势预测结果确定调节容量；

所述意愿级别包括由高至低的第一意愿级别、第二意愿级别以及第三意愿级别；

确定第一意愿级别包含的第一用户数量以及包含的所有电动车的第一电池总容量；

判断所述第一电池总容量是否满足所述调节容量要求；

如果是，则将所述调度指令发送至所述第一意愿级别内部包含的电动车用户；

如果否，则将所述调度指令发送至所述第二意愿级别内部包含的电动车用户。

优选的：确定第二意愿级别包含的第二用户数量以及包含的所有电动车的第二电池总容量；

判断所述第一电池总容量与所述第二电池总容量之和是否满足所述调节容量要求；

如果否，则将所述调度指令发送至所述第三意愿级别内部包含的电动车用户。

优选的：确定第三意愿级别包含的第三用户数量以及包含的所有电动车的第三电池总容量；

判断所述第一电池总容量、所述第二电池总容量与第三电池总容量之和是否满足所述调节容量要求；

如果否，则生成负载控制指令和/或发电单元控制指令，并将所述负载控制指令和/或发电单元控制指令发送至微电网管理系统。

优选的：以便所述微电网管理系统采用自身携带的短信发送系统将所述调度指令以意愿级别由高到低的顺序发送至电动车用户。

一种交直流混合分布式可再生能源系统的控制系统，所述系统包括：

交流微电网、直流微电网、互联变流器、数据采集与监视控制系统及能量管理系统；

所述交流微电网、直流微电网分别与所述能量管理系统相连，所述能量管理系统与所述数据采集与监视控制系统相连；

所述交流微电网连接有交流充电装置可实现能量的双向流动且连接有第一分布式能源，所述直流微电网连接有直流充电装置可实现能量的双向流动且连接有第二分布式能源；

所述数据采集与监视控制系统包括第一数据库、控制、监控、调度、存储功能；所述能量管理系统包括第二数据库、控制器、计算器功能，能实时监控、收集、控制、管理、分发信息、存储、功能，且与电动车电池管理系统建立信息联系通过无线获取电动汽车的电池数据。

优选的：所述第一分布式能源包括光伏发电装置、风能发电装置、燃油发电装置中的任意一种或几种的组合；所述第二分布式能源包括光伏发电装置、风能发电装置、燃油发电装置中的任意一种或几种的组合。

优选的：所述交流充电装置以及所述直流充电装置分别具有快充和慢充功能。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

通过本发明，可以实现一种交直流混合分布式可再生能源系统的控制方法及系统，在一种实现方式下，该方法可以包括获取与微电网相连的微电网管理系统中储存的数据信息，所述微电网为交直流混合微电网；所述数据信息包括微电网负载信息、分布式能源发电量信息以及电动车历史数据信息；提取所述电动车历史数据信息中包含的电动车特征值数据，根据所述电动车特征值数据确定用户响应意愿，并将所述用户响应意愿由高到低的顺序进行意愿级别划分；根据所述微电网负载信息、分布式能源发电量信息分别对微电网负载走势、分布式能源发电量走势进行预测获得微电网负载走势预测结果以及分布式能源发电量走势预测结果；根据所述微电网负载走势预测结果以及分布式能源发电量走势预测结果生成调度指令，并将所述调度指令发送至所述微电网管理系统；以便所述微电网管理系统将所述调度指令以意愿级别由高到低的顺序发送至电动车用户。本申请提供的方法采用划分电动车用户响应程度，并采集历史数据和实时数据进行预测一段时间内区域用户的响应程度，并把反馈电网调度系统。实时通知电动车用户进行响应电网调节。避免了现有技术电动汽车用户充电行为的随机性和不确定性，通过预测的手段，可以有目的和精确进行电动车与电网的交换。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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是本发明实施例提供的方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的系统的连接框图。

具体实施方式

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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

参见图1，为本发明实施例提供的一种微电网控制，如图1所示，该方法包括获取与微电网相连的微电网管理系统中储存的数据信息，所述微电网为交直流混合微电网；所述数据信息包括微电网负载信息、分布式能源发电量信息以及电动车历史数据信息；

提取所述电动车历史数据信息中包含的电动车特征值数据，根据所述电动车特征值数据确定用户响应意愿，并将所述用户响应意愿由高到低的顺序进行意愿级别划分；

根据所述微电网负载信息、分布式能源发电量信息分别对微电网负载走势、分布式能源发电量走势进行预测获得微电网负载走势预测结果以及分布式能源发电量走势预测结果；

根据所述微电网负载走势预测结果以及分布式能源发电量走势预测结果生成调度指令，并将所述调度指令发送至所述微电网管理系统；以便所述微电网管理系统将所述调度指令以意愿级别由高到低的顺序发送至电动车用户。

进一步的，所述电动车特征值数据包括电动车用户响应积极度；根据所述电动车用户响应积极度确定用户响应意愿。所述电动车特征值数据还包括时间、气象信息、是否工作日、电池容量、车辆信息、季节、用户信息，根据所述电动车用户响应积极度、时间、气象信息、是否工作日、电池容量、车辆信息、季节、用户信息确定用户响应意愿。根据所述微电网负载走势预测结果以及分布式能源发电量走势预测结果确定调节容量；

所述意愿级别包括由高至低的第一意愿级别、第二意愿级别以及第三意愿级别；

确定第一意愿级别包含的第一用户数量以及包含的所有电动车的第一电池总容量；

判断所述第一电池总容量是否满足所述调节容量要求；

如果是，则将所述调度指令发送至所述第一意愿级别内部包含的电动车用户；

如果否，则将所述调度指令发送至所述第二意愿级别内部包含的电动车用户。确定第二意愿级别包含的第二用户数量以及包含的所有电动车的第二电池总容量；

判断所述第一电池总容量与所述第二电池总容量之和是否满足所述调节容量要求；

如果否，则将所述调度指令发送至所述第三意愿级别内部包含的电动车用户。

确定第三意愿级别包含的第三用户数量以及包含的所有电动车的第三电池总容量；

判断所述第一电池总容量、所述第二电池总容量与第三电池总容量之和是否满足所述调节容量要求；

如果否，则生成负载控制指令和/或发电单元控制指令，并将所述负载控制指令和/或发电单元控制指令发送至微电网管理系统。

以便所述微电网管理系统采用自身携带的短信发送系统将所述调度指令以意愿级别由高到低的顺序发送至电动车用户。

如图2所示，本申请还可以提供一种交直流混合分布式可再生能源系统的控制系统，所述系统包括：

交流微电网、直流微电网、互联变流器、数据采集与监视控制系统及能量管理系统；

所述交流微电网、直流微电网分别与所述能量管理系统相连，所述能量管理系统与所述数据采集与监视控制系统相连；

所述交流微电网连接有交流充电装置可实现能量的双向流动且连接有第一分布式能源，所述直流微电网连接有直流充电装置可实现能量的双向流动且连接有第二分布式能源；

所述数据采集与监视控制系统包括第一数据库、控制、监控、调度、存储功能；所述能量管理系统包括第二数据库、控制器、计算器功能，能实时监控、收集、控制、管理、分发信息、存储、功能，且与电动车电池管理系统建立信息联系通过无线获取电动汽车的电池数据。

进一步的，所述第一分布式能源包括光伏发电装置、风能发电装置、燃油发电装置中的任意一种或几种的组合；所述第二分布式能源包括光伏发电装置、风能发电装置、燃油发电装置中的任意一种或几种的组合。所述交流充电装置以及所述直流充电装置分别具有快充和慢充功能。

现有的技术都假设电动汽车车主收到电网的发送的指令，受到电价补贴政策的鼓励，就通过充放电设备接口，对电动车充放电控制，实现与电网的交互，参与电网的削峰填谷作用。由于电动汽车作为交通工具，要满足日常出行，又要具有向电网馈电的功能。和用户的行为习惯有很大的关系。具有很大的随机性和不确定性。这中特性不利于电动汽车作为调节容量来实现电网的削峰填谷。(现有的技术方案没有考虑用户的出行习惯，及建立区域电动汽车实际参与可调节容量的容量值)

现有的V2G技术一般是直接通过双向充电设备连接到电网中，而现有的部分通过微电网的方式实现电动车和电网的能量的双向流动。基于交直流混合微电网方式的V2G技术也还有待进一步研究。

本发明旨在提供一种V2G交直流混合交直流混合分布式可再生能源系统的控制系统及方法，通过建立区域内电动汽车数据，划分用户响应电网程度，并建立预测模型，有目的、精确地预测一定时间内电动汽车作为调节容量的预测容量大小，从而实现V2G交直流混合微电网有效的参与电网的削峰填谷的负荷曲线调节作用。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一种V2G交直流混合交直流混合分布式可再生能源系统的控制系统，其包括交流微电网，直流微电网，互联变流器(Interlink Converts,ILCs),SCADA(supervisorycontrol and data acquisition)系统及EMS(Energy management system)能量管理系统.如图1所示。交流微电网中，包含分布式能源，柴电发电机和交流充电桩装置，所述的交流充电装置可以工作在慢充和快充的方式，可以实现能量的双向流动；在直流微电网中，包含分布式能源，电池等储能设备以及直流充电设备，所述的直流充电设备为快速充电装置，可以实现能量的双向流动；SCADA系统为电网的管理系统具有数据库，控制，监控，调度。存储等功能；能量管理系统(EMS)，具有数据库，控制器，计算器等功能，能实时监控、收集、控制，管理，分发信息，存储等功能也可以建立和电动车电池管理系统建立信息联系通过无线获取电动汽车的电池数据。直流微电网及交流微电网以及ILC里的各模块具有检测，控制等单元。

在电动汽车和电网的充放电交互行为中，微电网能量管理系统都记录了大量的电动车与电网的交换信息数据及用户信息数据，同时还有分布式能源负荷的数据信息，气象信息等。这些在现有的技术是可以做到的。

读取微电网管理系统EMS的数据采集的数据信息，其中包括气象，电动车，负载，分布式能源发电等信息。

根据读取的数据信息，分别对交直流混合微电网的负荷，分布式能源光伏，风能，电动汽车响应程度进行预测。其中电动汽车采用下述的2的预测方法进行预测。划分出在预测时间内各个用户意愿响应级别的人数，及各个意愿级别的电动汽车电池可用soc容量(电动车实时电池容量可以通过EMS系统和电动车电池管理系统通过无线方式收集)。

将上述的预测结果传送到电网SCADA系统，电网SCADA整合上传的预测信息，及实时在线运行数据，通过调度算法，及优化算法后向微电网EMS下达调度命令。

微电网EMS,接受到SCADA调度命令，根据调度要求，通过自身的短信系统，首先，上述向预测下一时间段的用户响应程度级别为2的用户(用户响应度积极的用户)，发送电动车参与电网容量调节的信息。通知电动车用户把电动车接入大电网实现电网负荷调节。假若，2级别的用户调节容量不够，则通知响应级别为1，的用户实现接入，依次的再考虑响应程度为零级别的用户。当要考虑各个不同级别的响应程度用户的实际接入容量的裕度。

根据接入电动车的实际调节容量情况，EMS根据上述的SCADA调度命令执行负载控制策略，比如切断或关闭微电网中的可关断负载。控制微电网中发电单元发电功率，比如光伏的MPPT功率发电和非最大功率发电等控制。实现的负荷调节。

各单元模块实时收集微电网系统运行数据，传送到到EMS,并更新数据库数据信息。

读取微电网能量管理系统的电动车历史数据信息，提取特征值数据，具体的特征值信息包括，时间、气象信息、是否工作日、电池容量、车辆信息、季节、用户信息以及用户意愿等。对于用户意愿响应设计三个级别：0：表示用户响应意愿很低；1：表示用户响应意愿中等；2：表示用户响应意愿很积极。

类似的数据结构如下：

时间	温度	工作日	湿度	soc	里程	...	用户意愿
								2018:7:29:12:40:20	28	0	20	80	20	...	1
...	...	...	...	...	...	...	...

对数据进行预处理和对缺失值删除或者填充，也可以使用随机森林等机器学习算法进行填充；并对数据进行归一化处理。划分训练数据集和测试数据集，预测数据集；建立预测模型，采用深度学习LSTM(Long Short Term Memory)长短期记忆单元模型,训练模型。调节参数。输入预测数据,输出预测结果，保存着结果到数据库。

本申请提供的方法采用划分电动车用户响应程度，并采集历史数据和实时数据进行预测一段时间内区域用户的响应程度，并把反馈电网调度系统。实时通知电动车用户进行响应电网调节。避免了现有技术电动汽车用户充电行为的随机性和不确定性，通过预测的手段，可以有目的和精确进行电动车与电网的交换。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种交直流混合分布式可再生能源系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取与微电网相连的微电网管理系统中储存的数据信息，所述微电网为交直流混合微电网；所述数据信息包括微电网负载信息、分布式能源发电量信息以及电动车历史数据信息；

提取所述电动车历史数据信息中包含的电动车特征值数据，根据所述电动车特征值数据确定用户响应意愿，并将所述用户响应意愿由高到低的顺序进行意愿级别划分；所述电动车特征值数据包括电动车用户响应积极度；根据所述电动车用户响应积极度确定用户响应意愿；所述电动车特征值数据还包括时间、气象信息、是否工作日、电池容量、车辆信息、季节、用户信息，根据所述电动车用户响应积极度、时间、气象信息、是否工作日、电池容量、车辆信息、季节、用户信息确定用户响应意愿；

根据所述微电网负载信息、分布式能源发电量信息分别对微电网负载走势、分布式能源发电量走势进行预测获得微电网负载走势预测结果以及分布式能源发电量走势预测结果；

根据所述微电网负载走势预测结果以及分布式能源发电量走势预测结果生成调度指令，并将所述调度指令发送至所述微电网管理系统；以便所述微电网管理系统将所述调度指令以意愿级别由高到低的顺序发送至电动车用户；

根据所述微电网负载走势预测结果以及分布式能源发电量走势预测结果确定调节容量；

所述意愿级别包括由高至低的第一意愿级别、第二意愿级别以及第三意愿级别；

确定第一意愿级别包含的第一用户数量以及包含的所有电动车的第一电池总容量；

判断所述第一电池总容量是否满足所述调节容量要求；

如果是，则将所述调度指令发送至所述第一意愿级别内部包含的电动车用户；

如果否，则将所述调度指令发送至所述第二意愿级别内部包含的电动车用户；

确定第二意愿级别包含的第二用户数量以及包含的所有电动车的第二电池总容量；

判断所述第一电池总容量与所述第二电池总容量之和是否满足所述调节容量要求；

如果否，则将所述调度指令发送至所述第三意愿级别内部包含的电动车用户；

确定第三意愿级别包含的第三用户数量以及包含的所有电动车的第三电池总容量；

判断所述第一电池总容量、所述第二电池总容量与第三电池总容量之和是否满足所述调节容量要求；

如果否，则生成负载控制指令和/或发电单元控制指令，并将所述负载控制指令和/或发电单元控制指令发送至微电网管理系统。

2.根据权利要求1所述的交直流混合分布式可再生能源系统的控制方法，其特征在于，以便所述微电网管理系统采用自身携带的短信发送系统将所述调度指令以意愿级别由高到低的顺序发送至电动车用户。

3.一种应用权利要求1至2任一项所述的交直流混合分布式可再生能源系统的控制方法的系统，其特征在于，所述系统包括：

交流微电网、直流微电网、互联变流器、数据采集与监视控制系统及能量管理系统；

所述交流微电网、直流微电网分别与所述能量管理系统相连，所述能量管理系统与所述数据采集与监视控制系统相连；

所述交流微电网连接有交流充电装置可实现能量的双向流动且连接有第一分布式能源，所述直流微电网连接有直流充电装置可实现能量的双向流动且连接有第二分布式能源；

所述数据采集与监视控制系统包括第一数据库、控制、监控、调度、存储功能；所述能量管理系统包括第二数据库、控制器、计算器功能，能实时监控、收集、控制、管理、分发信息、存储、功能，且与电动车电池管理系统建立信息联系通过无线获取电动汽车的电池数据。

4.根据权利要求3所述的应用权利要求1至2任一项所述的交直流混合分布式可再生能源系统的控制方法的系统，其特征在于，所述第一分布式能源包括光伏发电装置、风能发电装置、燃油发电装置中的任意一种或几种的组合；所述第二分布式能源包括光伏发电装置、风能发电装置、燃油发电装置中的任意一种或几种的组合。

5.根据权利要求3所述的应用权利要求1至2任一项所述的交直流混合分布式可再生能源系统的控制方法的系统，其特征在于，所述交流充电装置以及所述直流充电装置分别具有快充和慢充功能。

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