CN110943491A - 基于泛在电力物联网的清洁能源智能配电系统 - Google Patents

基于泛在电力物联网的清洁能源智能配电系统 Download PDF

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Abstract

基于泛在电力物联网的清洁能源智能配电系统，属于电力物联网领域，本发明为解决现有电力系统没有针对清洁能源的实时调度使用方法的问题。清洁能源发电站利用清洁能源发电，并将电能输送至分布式储能站中存储；电力检测模块实时采集用户端用电数据，并发送至调度模块，调度模块预测下一时段用电量，计算最优调度模型，控制分布式储能站进行配电；电力检测模块将实时用电数据发送至计价模块，计价模块设置结算电量，实时用电数据等于结算电量时按照实时电价计算结算电费；配电量监测模块监测配电站向用户端输送电量，通过同步模块判断配电量监测模块和计价模块的结算电量是否相等，不相等向调度模块发送警报信号。本发明用于清洁能源的智能配电。

Description

基于泛在电力物联网的清洁能源智能配电系统
技术领域
本发明涉及一种基于泛在电力物联网的清洁能源智能配电系统，属于电力物联网领域。
背景技术
随着经济的飞速发展和人们生活水平的提高，电能已经成为人们日常生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。然而，随着人们生活水平的提高，环境污染问题也越来越重。
清洁能源，又名绿色能源，是指不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源，主要包括太阳能、风能、水能、地热、潮汐能和生物能等。现在已经大规模地开发和利用了水能，风力和光伏发电也已经开始应用，并面向电网供电。清洁能源以其易获取性、可再生性和发电过程的环保性等优点，受到了全世界的关注，被认为是未来的主要发展方向之一。
基于清洁能源的自然属性，清洁能源实时供应往往带有较大的随机性，比如光伏发电受到太阳光的强度影响，风力发电受风力变化限制等。然而，由于电网负荷具有相对稳定的周期性特点和不可中断性要求，电网实时发电调度的计划属性仍较强，对于较大体量的清洁能源上网发电仍难以适应。
目前，由于输电通道、电网结构、受端电网受电能力等限制，电网清洁能源的供应需求不能充分满足用户的需求。
泛在电力物联网，是充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术，实现电力系统各个环节万物互联、人机交互，具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。其实，在泛在电力物联网概念提出前，它已经在人们生活中广泛应用了。比如，人们可以方便地利用手机交电费，就是因为物联网将手机和家中的智能电表相连了。当然，这只是泛在电力物联网在用电侧的应用。事实上，泛在电力物联网将覆盖生产、生活的方方面面。
现阶段，在电力物联网方面，已经在部分地区和部分电力环节，尝试应用移动互联、人工智能等技术。但是在促进清洁能源消纳方面，通过推动清洁能源发电全息感知、智能分析、精准预测，进而有力支撑各类清洁能源接入，提升清洁能源消纳水平，还未开始相关的研究与建设。
因此，亟需提出一种针对清洁能源消纳业务的泛在电力物理网的实时调度使用方法。
发明内容
本发明目的是为了解决现有电力系统没有针对清洁能源的实时调度使用方法的问题，提供了一种基于泛在电力物联网的清洁能源智能配电系统。
本发明所述基于泛在电力物联网的清洁能源智能配电系统，该配电系统包括配电侧系统和用电侧系统；
配电侧系统包括清洁能源发电站、分布式储能站、变电站、配电站、电力检测模块和调度模块；
清洁能源发电站利用清洁能源发电，并将电能输送至分布式储能站中存储；
电力检测模块实时采集各用户端的用电数据，并将采集到的实时用电数据发送至调度模块，调度模块根据实时用电数据预测下一时段的用电量，并根据下一时段的用电量计算最优调度模型，调度模块根据最优调度模型控制分布式储能站进行配电；
分布式储能站根据配电信息向变电站输送相应电能，变电站将高压电转为低压电后通过配电站输送至用户端；
用电侧系统包括计价模块和防盗电模块；
电力检测模块将采集的实时用电数据发送至计价模块，计价模块设置结算电量，将实时用电数据与结算电量相比较，实时用电数据等于结算电量时，按照实时电价计算结算电费，计价模块将用户端的账户费用与结算电费相比较，用户端的账户费用大于等于结算电费时从用户端的账户中扣除结算电费，用户端的账户费用小于结算电费时计价模块向调度模块发送停止供电信号，通过调度模块停止向用户供电；
防盗电模块包括配电量监测模块和同步模块；
配电量监测模块用于监测配电站向用户端输送的电量，通过同步模块判断配电量监测模块和计价模块的结算电量是否相等，如果不相等则向调度模块发送警报信号。
优选的，配电侧系统还包括主控模块、智能巡检模块和应急保障模块；
所述智能巡检模块包括运动控制模块和信息采集模块；
主控模块根据巡检时间和巡检路线生成巡检命令，主控模块将巡检命令发送至运动控制模块，运动控制模块根据巡检命令，在巡检时间内驱动智能巡检模块依据巡检路线对变电站和配电站进行巡检，信息采集模块采集变电站和配电站的当前图像信息，并将当前图像信息上传至主控模块，主控模块在数据库里调出标准图像信息，与当前图像信息进行比对，存在差异时发出故障警报；
主控模块根据故障警报类型，控制相应的应急保障模块启动处理故障。
优选的，清洁能源发电站包括风光发电站、光伏发电站和抽水蓄能发电站。
优选的，所述最优调度模型的计算方法为：
按照地理位置坐标将各用户端和分布式储能站建立位置关系函数；
根据位置关系函数和用户端下一时段的用电量建立调度模型；
最优调度模型为：
Figure RE-GDA0002355432470000031
其中：F表示调度模型，Ci表示用户端i下一时段的用电量，Pi(·)表示用户端i和分布式储能站建立位置关系函数。
本发明的优点：本发明提出的基于泛在电力物联网的清洁能源智能配电系统，该智能配电系统从用电侧和配电侧分别进行检测和控制，实现清洁能源的发电、存储、按需配送的智能配电。
1、通过在配电侧设置检测模块和调度模块，采集用户端的实时用电数据，对下一时段的用电量进行预测，计算出最优调度模型，根据最优调度模型进行配电，实现了清洁能源的按需配送；
2、通过在用电侧设置计价模块，在计价模块中设置结算电量，实时用电数据与结算电量相等时，按照实时电价对电费进行结算，实现了智能化的用电结算；
3、通过在用电侧设置防盗电模块，监测配电站向用户端输送的电量，通过同步模块判断监测到的配电量与计价模块结算电量是否相等，如果不相等则发生了盗电或欺诈行为，同时保障了电网和用户两方面的权益。
4、此外，通过设置智能巡检模块和应急保障模块，根据巡检时间和巡检路线，对变电站和配电站进行自动巡检和故障处理，保障了电网的顺畅运行。
附图说明
图1是本发明所述基于泛在电力物联网的清洁能源智能配电系统的原理框图；
图2是本发明所述计价模块工作的流程框图；
图3是本发明所述智能巡检模块和应急保障模块的原理框图。
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在没有作出创造性劳动的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
具体实施方式一：下面结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述基于泛在电力物联网的清洁能源智能配电系统，该配电系统包括配电侧系统和用电侧系统；
配电侧系统包括清洁能源发电站、分布式储能站、变电站、配电站、电力检测模块和调度模块；
清洁能源发电站利用清洁能源发电，并将电能输送至分布式储能站中存储；
电力检测模块实时采集各用户端的用电数据，并将采集到的实时用电数据发送至调度模块，调度模块根据实时用电数据预测下一时段的用电量，并根据下一时段的用电量计算最优调度模型，调度模块根据最优调度模型控制分布式储能站进行配电；
分布式储能站根据配电信息向变电站输送相应电能，变电站将高压电转为低压电后通过配电站输送至用户端；
用电侧系统包括计价模块和防盗电模块；
电力检测模块将采集的实时用电数据发送至计价模块，计价模块设置结算电量，将实时用电数据与结算电量相比较，实时用电数据等于结算电量时，按照实时电价计算结算电费，计价模块将用户端的账户费用与结算电费相比较，用户端的账户费用大于等于结算电费时从用户端的账户中扣除结算电费，用户端的账户费用小于结算电费时计价模块向调度模块发送停止供电信号，通过调度模块停止向用户供电；
防盗电模块包括配电量监测模块和同步模块；
配电量监测模块用于监测配电站向用户端输送的电量，通过同步模块判断配电量监测模块和计价模块的结算电量是否相等，如果不相等则向调度模块发送警报信号。
本实施方式中，分布式储能站是功率为几十千瓦到几十兆瓦之间、分布与用户端附近的清洁环保发电设施。分布式储能站的形式区别于传统集中储电、远距离传输的形式，一般均直接安装在用户端所在的中高压配电网中，并和大电网实现并网。
进一步的，配电侧系统还包括主控模块、智能巡检模块和应急保障模块；
所述智能巡检模块包括运动控制模块和信息采集模块；
主控系统根据巡检时间和巡检路线生成巡检命令，主控系统将巡检命令发送至运动控制模块，运动控制模块根据巡检命令，在巡检时间依据巡检路线对变电站和配电站进行巡检，信息采集系统采集变电站和配电站的当前图像信息，并将当前图像信息上传至主控模块，主控模块在数据库里调出标准图像信息，与当前图像信息进行比对，存在差异时发出故障警报；
主控模块根据故障警报类型，控制相应的应急保障模块启动处理故障。
再进一步的，清洁能源发电站包括风光发电站、光伏发电站和抽水蓄能发电站。
再进一步的，所述最优调度模型的计算方法为：
按照地理位置坐标将各用户端和分布式储能站建立位置关系函数；
根据位置关系函数和用户端下一时段的用电量建立调度模型；
最优调度模型为：
Figure RE-GDA0002355432470000051
其中：F表示调度模型，Ci表示用户端i下一时段的用电量，Pi(·)表示用户端i和分布式储能站建立位置关系函数。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (4)

1.基于泛在电力物联网的清洁能源智能配电系统，其特征在于，该配电系统包括配电侧系统和用电侧系统；
配电侧系统包括清洁能源发电站、分布式储能站、变电站、配电站、电力检测模块和调度模块；
清洁能源发电站利用清洁能源发电，并将电能输送至分布式储能站中存储；
电力检测模块实时采集各用户端的用电数据，并将采集到的实时用电数据发送至调度模块，调度模块根据实时用电数据预测下一时段的用电量，并根据下一时段的用电量计算最优调度模型，调度模块根据最优调度模型控制分布式储能站进行配电；
分布式储能站根据配电信息向变电站输送相应电能，变电站将高压电转为低压电后通过配电站输送至用户端；
用电侧系统包括计价模块和防盗电模块；
电力检测模块将采集的实时用电数据发送至计价模块，计价模块设置结算电量，将实时用电数据与结算电量相比较，实时用电数据等于结算电量时，按照实时电价计算结算电费，计价模块将用户端的账户费用与结算电费相比较，用户端的账户费用大于等于结算电费时从用户端的账户中扣除结算电费，用户端的账户费用小于结算电费时计价模块向调度模块发送停止供电信号，通过调度模块停止向用户供电；
防盗电模块包括配电量监测模块和同步模块；
配电量监测模块用于监测配电站向用户端输送的电量，通过同步模块判断配电量监测模块和计价模块的结算电量是否相等，如果不相等则向调度模块发送警报信号。
2.根据权利要求1所述基于泛在电力物联网的清洁能源智能配电系统，其特征在于，配电侧系统还包括主控模块、智能巡检模块和应急保障模块；
所述智能巡检模块包括运动控制模块和信息采集模块；
主控模块根据巡检时间和巡检路线生成巡检命令，主控模块将巡检命令发送至运动控制模块，运动控制模块根据巡检命令，在巡检时间内驱动智能巡检模块依据巡检路线对变电站和配电站进行巡检，信息采集模块采集变电站和配电站的当前图像信息，并将当前图像信息上传至主控模块，主控模块在数据库里调出标准图像信息，与当前图像信息进行比对，存在差异时发出故障警报；
主控模块根据故障警报类型，控制相应的应急保障模块启动处理故障。
3.根据权利要求1所述基于泛在电力物联网的清洁能源智能配电系统，其特征在于，清洁能源发电站包括风光发电站、光伏发电站和抽水蓄能发电站。
4.根据权利要求1所述基于泛在电力物联网的清洁能源智能配电系统，其特征在于，所述最优调度模型的计算方法为：
按照地理位置坐标将各用户端和分布式储能站建立位置关系函数；
根据位置关系函数和用户端下一时段的用电量建立调度模型；
最优调度模型为：
Figure FDA0002291806160000021
其中：F表示调度模型，Ci表示用户端i下一时段的用电量，Pi(·)表示用户端i和分布式储能站建立位置关系函数。
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