CN110768304B - 燃气场站多电能耦合调度系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种燃气场站多电能耦合调度系统和方法，所述系统包括发电子系统、配电子系统、用电子系统、监控子系统和控制子系统，其中，发电子系统包括燃气发电机、至少一个间歇式清洁能源发电装置和蓄电装置，用电子系统包括多个具有相应用电优先级的用电设备，发电子系统通过配电子系统为用电子系统供电，监控子系统用于监控发电子系统的状态参数、配电子系统的状态参数和用电子系统的状态参数，控制子系统用于根据发电子系统的状态参数、配电子系统的状态参数和用电子系统的状态参数生成匹配调度策略，以根据匹配调度策略对发电子系统中的燃气发电机、至少一个间歇式清洁能源发电装置和蓄电装置及用电子系统中的多个用电设备进行匹配调度。

Description

燃气场站多电能耦合调度系统和方法

技术领域

本发明涉及电能调度技术领域，具体涉及一种燃气场站多电能耦合调度系统和一种燃气场站多电能耦合调度方法。

背景技术

城镇燃气场站的位置一般比较偏远，电网条件不成熟，不能确保提供稳定合格的电力供应。燃气场站有充足的燃气供应，也可获得较充分的日照或风力，为自备电源提供了便利条件。

燃气场站的用电功率一般为几十至几百kW，可与燃气发电、风力发电、光伏发电现有的市场成熟产品进行匹配。电力监控技术的发展也为燃气场站自备电源提供了有利条件。燃气场站用电负荷运行功率变化快，对小规模独立电网系统的稳定调节造成了一定的困难。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种燃气场站多电能耦合调度系统和方法，能够实现燃气场站发电、储电、用电的合理调配，实现稳定供电、绿色供电和智能供电。

本发明采用的技术方案如下：

一种燃气场站多电能耦合调度系统，包括发电子系统、配电子系统、用电子系统、监控子系统和控制子系统，其中，所述发电子系统包括燃气发电机、至少一个间歇式清洁能源发电装置和蓄电装置，所述用电子系统包括多个具有相应用电优先级的用电设备，所述发电子系统通过所述配电子系统为所述用电子系统供电，所述监控子系统用于监控所述发电子系统的状态参数、所述配电子系统的状态参数和所述用电子系统的状态参数，所述控制子系统用于根据所述发电子系统的状态参数、所述配电子系统的状态参数和所述用电子系统的状态参数生成匹配调度策略，以根据所述匹配调度策略对所述发电子系统中的燃气发电机、至少一个间歇式清洁能源发电装置和蓄电装置及所述用电子系统中的多个用电设备进行匹配调度。

所述发电子系统和所述用电子系统的状态参数包括电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能和无功电能。

所述匹配调度策略包括发电机调度策略、蓄电装置调度策略和用电设备匹配策略。

所述控制子系统根据层次分析法生成所述发电机调度策略和用电设备匹配策略。

所述发电机调度策略包括：优先控制所述至少一个间歇式清洁能源发电装置发电。

所述用电设备匹配策略包括：优先为用电优先级高的用电设备供电。

所述蓄电装置调度策略包括：在所述燃气发电机和/或所述至少一个间歇式清洁能源发电装置的发电量富余时，对所述蓄电装置进行充电；在所述燃气发电机和/或所述至少一个间歇式清洁能源发电装置的发电量不足时，控制所述蓄电装置进行放电；在所述至少一个间歇式清洁能源发电装置发电时，控制所述蓄电装置充放电以稳定电源质量；维持所述蓄电装置内的电量不低于预设的备用容量。

一种燃气场站多电能耦合调度方法，包括：监控燃气场站内发电子系统的状态参数、燃气场站内配电子系统的状态参数和燃气场站内用电子系统的状态参数；根据所述发电子系统的状态参数、所述配电子系统的状态参数和所述用电子系统的状态参数生成匹配调度策略，以根据所述匹配调度策略对所述发电子系统中的燃气发电机、至少一个间歇式清洁能源发电装置和蓄电装置及所述用电子系统中的多个用电设备进行匹配调度。

所述发电子系统和所述用电子系统的状态参数包括电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能和无功电能。

所述匹配调度策略包括发电机调度策略、蓄电装置调度策略和用电设备匹配策略，其中，根据层次分析法生成所述发电机调度策略和用电设备匹配策略。

本发明的有益效果：

本发明通过监控燃气场站内发电子系统、配电子系统和用电子系统的状态参数，并根据发电子系统、配电子系统和用电子系统的状态参数生成匹配调度策略，以根据匹配调度策略对发电子系统中的燃气发电机、至少一个间歇式清洁能源发电装置和蓄电装置及用电子系统中的多个用电设备进行匹配调度，由此，能够实现发电、储电、用电的合理调配，实现稳定供电、绿色供电和智能供电。

附图说明

图1为本发明实施例的燃气场站多电能耦合调度系统的方框示意图；

图2为本发明一个实施例的燃气场站多电能耦合调度系统的方框示意图；

图3为本发明实施例的燃气场站多电能耦合调度方法的流程图。

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，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例的燃气场站多电能耦合调度系统包括发电子系统10、配电子系统20、用电子系统30、监控子系统40和控制子系统50。其中，发电子系统10包括燃气发电机、至少一个间歇式清洁能源发电装置和蓄电装置，用电子系统30包括多个具有相应用电优先级的用电设备，发电子系统10通过配电子系统20为用电子系统30供电，监控子系统40用于监控发电子系统10的状态参数、配电子系统20的状态参数和用电子系统30的状态参数，控制子系统50用于根据发电子系统10的状态参数、配电子系统20的状态参数和用电子系统30的状态参数生成匹配调度策略，以根据匹配调度策略对发电子系统10中的燃气发电机、至少一个间歇式清洁能源发电装置和蓄电装置及用电子系统30中的多个用电设备进行匹配调度。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，发电子系统10中的至少一个间歇式清洁能源发电装置可包括光伏发电设备11和风力发电设备12。

在本发明的一个实施例中，用电子系统30中的用电设备具体可以包括燃气场站的阀门、风机、水泵等。用电设备按其重要性可分为多个等级，例如，可根据对供电可靠性的要求和中断供电所造成的损失或影响程度，将用电优先级分为三个等级。

在本发明的一个具体实施例中，一级用电设备可具有以下特征：1)中断供电将造成人身伤害；2)中断供电将在经济上造成重大损失；3)中断供电将影响重要用电单位的正常工作。在一级用电设备中，中断供电将造成人员伤亡或重大设备损坏或发生中毒、爆炸和火灾等情况，以及特别重要场所不允许中断供电的，可视为特别重要的用电设备。二级用电设备可具有以下特征：1)中断供电将在经济上造成较大损失；2)中断供电将影响较重要用电单位的正常工作。其他用电设备可划分至三级用电设备。举例而言，发电机自用电可为一级用电设备，工艺生产用电可为二级用电设备，生活用电可为三级用电设备。

在本发明的一个实施例中，配电子系统20可包括主接线系统、电源进线装置、馈线装置、监测装置等。图2中以主接线为单母线系统为例，发电子系统10中的光伏发电设备11、风力发电设备12、燃气发电机13和蓄电装置14均连接到母线，用电子系统30中的每个用电设备也均连接到母线。在本发明的其他实施例中也可采用其他接线方式，例如单母线分段、双母线等。

在本发明的一个实施例中，监控子系统40可包括设置于每个待监测位置的采集装置和与各个采集装置对应相连的就地监控装置。其中，采集装置可包括电流互感器、电压互感器、智能电力仪表等，以采集电压、电流、有功功率、无功功率等主要参数。如图2所示，对应发电子系统10中的蓄电装置14、风力发电设备12、光伏发电设备11和燃气发电机13以及配电子系统20、用电子系统30，均配置一个就地监控装置41～46。采集装置与就地监控装置之间可采用以太网、Modbus等通信方式，实现参数的传输。在本发明的一个实施例中，每个就地监控装置可对对应连接的子系统进行独立的监测与控制，例如可在某一用电设备负荷超过阈值时直接控制其断开电源，可在配电子系统中的断路器故障时发出故障信息等。

在本发明的一个实施例中，控制子系统50可包括计算机、网络设备、服务器、数据库、控制软件等。控制子系统50通过与监控子系统40的通信获取被监控的各个子系统的状态参数，并据此生成匹配调度策略。

在本发明的一个具体实施例中，控制子系统50所接收的发电子系统10和用电子系统30的状态参数包括电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能和无功电能。具体可接收各发电机和蓄电装置的电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能和无功电能，各用电设备的电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能和无功电能，以及所有用电设备总的电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能和无功电能。

在本发明的一个具体实施例中，匹配调度策略包括发电机调度策略、蓄电装置调度策略和用电设备匹配策略。其中，控制子系统50可根据层次分析法生成发电机调度策略和用电设备匹配策略。

其中，发电机调度策略可包括：优先控制至少一个间歇式清洁能源发电装置发电。

用电设备匹配策略可包括：优先为用电优先级高的用电设备供电。

蓄电装置调度策略可包括：在燃气发电机和/或至少一个间歇式清洁能源发电装置的发电量富余时，对蓄电装置进行充电；在燃气发电机和/或至少一个间歇式清洁能源发电装置的发电量不足时，控制蓄电装置进行放电；在至少一个间歇式清洁能源发电装置发电时，控制蓄电装置充放电以稳定电源质量；维持蓄电装置内的电量不低于预设的备用容量。

具体而言，首先，控制子系统50可根据发电子系统10、配电子系统20、用电子系统30的状态参数判断发电子系统10和配电子系统20的可用性、可靠性，及用电子系统30的可靠性、安全性，即各子系统能否正常工作。在各子系统能正常工作的前提下，根据用电子系统30中各用电设备的状态和功率，计算出需要的发电子系统10的输出功率，并预测未来预设时间，例如未来1-2分钟需要的输出功率。然后结合发电子系统10的经济性和用电子系统30的重要性，优先控制光伏发电设备和风力发电设备发电，在输出功率不足时控制燃气发电机发电，必要时，例如输出功率仍旧不足或需要维持电源稳定时控制蓄电装置放电，在输出电量富余时可对蓄电装置进行充电，同时保证蓄电装置内的电量不低于预设的备用容量；优先保证一级用电设备和二级用电设备的用电，在功率、电量足够时为三级用电设备供电。

根据本发明实施例的燃气场站多电能耦合调度系统，通过监控子系统监控燃气场站内发电子系统、配电子系统和用电子系统的状态参数，并通过控制子系统根据发电子系统、配电子系统和用电子系统的状态参数生成匹配调度策略，以根据匹配调度策略对发电子系统中的燃气发电机、至少一个间歇式清洁能源发电装置和蓄电装置及用电子系统中的多个用电设备进行匹配调度，由此，能够实现燃气场站发电、储电、用电的合理调配，实现稳定供电、绿色供电和智能供电。

对应上述实施例的燃气场站多电能耦合调度系统，本发明还提出一种燃气场站多电能耦合调度方法。

如图3所示，本发明实施例的燃气场站多电能耦合调度方法包括以下步骤：

S1，监控燃气场站内发电子系统的状态参数、燃气场站内配电子系统的状态参数和燃气场站内用电子系统的状态参数。

在本发明的一个实施例中，发电子系统包括燃气发电机、至少一个间歇式清洁能源发电装置和蓄电装置，其中，至少一个间歇式清洁能源发电装置可包括光伏发电设备和风力发电设备。

在本发明的一个实施例中，用电子系统中的用电设备具体可以包括燃气场站的阀门、风机、水泵等。用电设备按其重要性可分为多个等级，例如，可根据对供电可靠性的要求和中断供电所造成的损失或影响程度，将用电优先级分为三个等级。

在本发明的一个具体实施例中，一级用电设备可具有以下特征：1)中断供电将造成人身伤害；2)中断供电将在经济上造成重大损失；3)中断供电将影响重要用电单位的正常工作。在一级用电设备中，中断供电将造成人员伤亡或重大设备损坏或发生中毒、爆炸和火灾等情况，以及特别重要场所不允许中断供电的，可视为特别重要的用电设备。二级用电设备可具有以下特征：1)中断供电将在经济上造成较大损失；2)中断供电将影响较重要用电单位的正常工作。其他用电设备可划分至三级用电设备。举例而言，发电机自用电可为一级用电设备，工艺生产用电可为二级用电设备，生活用电可为三级用电设备。

在本发明的一个实施例中，配电子系统可包括主接线系统、电源进线装置、馈线装置、监测装置等。以主接线为单母线系统为例，发电子系统中的光伏发电设备、风力发电设备、燃气发电机和蓄电装置均连接到母线，用电子系统中的每个用电设备也均连接到母线。在本发明的其他实施例中也可采用其他接线方式，例如单母线分段、双母线等。

在本发明的一个实施例中，步骤S1可通过设置于每个待监测位置的采集装置和与各个采集装置对应相连的就地监控装置执行。其中，采集装置可包括电流互感器、电压互感器、智能电力仪表等，以采集电压、电流、有功功率、无功功率等主要参数。对应发电子系统中的燃气发电机、光伏发电设备、风力发电设备和蓄电装置以及配电子系统、用电子系统，均可配置一个就地监控装置。采集装置与就地监控装置之间可采用以太网、Modbus等通信方式，实现参数的传输。在本发明的一个实施例中，每个就地监控装置可对对应连接的子系统进行独立的监测与控制，例如可在某一用电设备负荷超过阈值时直接控制其断开电源，可在配电子系统中的断路器故障时发出故障信息等。

S2，根据发电子系统的状态参数、配电子系统的状态参数和用电子系统的状态参数生成匹配调度策略，以根据匹配调度策略对发电子系统中的燃气发电机、至少一个间歇式清洁能源发电装置和蓄电装置及用电子系统中的多个用电设备进行匹配调度。

在本发明的一个实施例中，步骤S2可通过计算机、网络设备、服务器、数据库、控制软件等执行。

在本发明的一个具体实施例中，发电子系统和用电子系统的状态参数包括电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能和无功电能。具体可包括各发电机和蓄电装置的电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能和无功电能，各用电设备的电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能和无功电能，以及所有用电设备总的电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能和无功电能。

在本发明的一个具体实施例中，匹配调度策略包括发电机调度策略、蓄电装置调度策略和用电设备匹配策略。其中，可根据层次分析法生成发电机调度策略和用电设备匹配策略。

其中，发电机调度策略可包括：优先控制至少一个间歇式清洁能源发电装置发电。

用电设备匹配策略可包括：优先为用电优先级高的用电设备供电。

蓄电装置调度策略可包括：在燃气发电机和/或至少一个间歇式清洁能源发电装置的发电量富余时，对蓄电装置进行充电；在燃气发电机和/或至少一个间歇式清洁能源发电装置的发电量不足时，控制蓄电装置进行放电；在至少一个间歇式清洁能源发电装置发电时，控制蓄电装置充放电以稳定电源质量；维持蓄电装置内的电量不低于预设的备用容量。

具体而言，首先可根据发电子系统、配电子系统、用电子系统的状态参数判断发电子系统和配电子系统的可用性、可靠性，及用电子系统的可靠性、安全性，即各子系统能否正常工作。在各子系统能正常工作的前提下，根据用电子系统中各用电设备的状态和功率，计算出需要的发电子系统的输出功率，并预测未来预设时间，例如未来1-2分钟需要的输出功率。然后结合发电子系统的经济性和用电子系统的重要性，优先控制光伏发电设备和风力发电设备发电，在输出功率不足时控制燃气发电机发电，必要时，例如输出功率仍旧不足或需要维持电源稳定时控制蓄电装置放电，在输出电量富余时可对蓄电装置进行充电，同时保证蓄电装置内的电量不低于预设的备用容量；优先保证一级用电设备和二级用电设备的用电，在功率、电量足够时为三级用电设备供电。

根据本发明实施例的燃气场站多电能耦合调度方法，通过监控燃气场站内发电子系统、配电子系统和用电子系统的状态参数，并根据发电子系统、配电子系统和用电子系统的状态参数生成匹配调度策略，以根据匹配调度策略对发电子系统中的燃气发电机、至少一个间歇式清洁能源发电装置和蓄电装置及用电子系统中的多个用电设备进行匹配调度，由此，能够实现发电、储电、用电的合理调配，实现稳定供电、绿色供电和智能供电。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种燃气场站多电能耦合调度系统，其特征在于，包括发电子系统、配电子系统、用电子系统、监控子系统和控制子系统；

其中，所述发电子系统包括燃气发电机、至少一个间歇式清洁能源发电装置和蓄电装置，至少一个间歇式清洁能源发电装置包括光伏发电设备和风力发电设备；

所述配电子系统包括主接线系统、电源进线装置、馈线装置、监测装置；

所述用电子系统包括多个具有相应用电优先级的用电设备，所述用电设备包括燃气场站的阀门、风机、水泵，多个所述用电设备根据对供电可靠性的要求和中断供电所造成的损失或影响程度进行优先级的划分；

所述监控子系统包括设置于每个待监测位置的采集装置和与各个采集装置对应相连的就地监控装置，其中，所述采集装置包括电流互感器、电压互感器，对应所述发电子系统中的所述蓄电装置、所述风力发电设备、所述光伏发电设备和所述燃气发电机以及所述配电子系统、所述用电子系统，均配置一个所述就地监控装置以进行独立的监测与控制；

所述发电子系统通过所述配电子系统为所述用电子系统供电，所述监控子系统用于监控所述发电子系统的状态参数、所述配电子系统的状态参数和所述用电子系统的状态参数；所述控制子系统用于根据所述发电子系统的状态参数、所述配电子系统的状态参数和所述用电子系统的状态参数生成匹配调度策略，以根据所述匹配调度策略对所述发电子系统中的燃气发电机、至少一个间歇式清洁能源发电装置和蓄电装置及所述用电子系统中的多个用电设备进行匹配调度；

其中，所述发电子系统和所述用电子系统的状态参数包括电压、电流、有功功率、无功功率；

所述匹配调度策略包括发电机调度策略、蓄电装置调度策略和用电设备匹配策略，所述控制子系统根据层次分析法生成所述发电机调度策略和用电设备匹配策略，所述蓄电装置调度策略包括：在所述燃气发电机和/或所述至少一个间歇式清洁能源发电装置的发电量富余时，对所述蓄电装置进行充电；在所述燃气发电机和/或所述至少一个间歇式清洁能源发电装置的发电量不足时，控制所述蓄电装置进行放电；在所述至少一个间歇式清洁能源发电装置发电时，控制所述蓄电装置充放电以稳定电源质量；维持所述蓄电装置内的电量不低于预设的备用容量；所述发电机调度策略包括：优先控制所述至少一个间歇式清洁能源发电装置发电；所述用电设备匹配策略包括：优先为用电优先级高的用电设备供电。

2.一种用于如权利要求1所述的燃气场站多电能耦合调度系统的燃气场站多电能耦合调度方法，其特征在于，包括：

监控燃气场站内发电子系统的状态参数、燃气场站内配电子系统的状态参数和燃气场站内用电子系统的状态参数；

根据所述发电子系统的状态参数、所述配电子系统的状态参数和所述用电子系统的状态参数生成匹配调度策略，以根据所述匹配调度策略对所述发电子系统中的燃气发电机、至少一个间歇式清洁能源发电装置和蓄电装置及所述用电子系统中的多个用电设备进行匹配调度，

其中，所述发电子系统和所述用电子系统的状态参数包括电压、电流、有功功率、无功功率，所述匹配调度策略包括发电机调度策略、蓄电装置调度策略和用电设备匹配策略，其中，根据层次分析法生成所述发电机调度策略和用电设备匹配策略，所述蓄电装置调度策略包括：在所述燃气发电机和/或所述至少一个间歇式清洁能源发电装置的发电量富余时，对所述蓄电装置进行充电；在所述燃气发电机和/或所述至少一个间歇式清洁能源发电装置的发电量不足时，控制所述蓄电装置进行放电；在所述至少一个间歇式清洁能源发电装置发电时，控制所述蓄电装置充放电以稳定电源质量；维持所述蓄电装置内的电量不低于预设的备用容量。

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