CN111614126B - 控制微电网的方法、功率管理系统以及能量管理系统 - Google Patents

控制微电网的方法、功率管理系统以及能量管理系统 Download PDF

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Abstract

一种控制微电网(10)的方法包括通过微电网(10)的功率管理系统PMS(40)接收用于多个可控资产(31‑33)的操作点值。所述方法包括通过所述PMS(40)确定资产余量。所述方法包括通过所述PMS(40)确定修正操作点值,所述修正操作点值取决于可控资产的接收操作点值、可控资产的所确定的资产余量和微电网(10)的总功率偏移。所述方法包括通过PMS(40)根据修正操作点值控制可控资产,针对所述可控资产已经确定修正操作点值。

Description

控制微电网的方法、功率管理系统以及能量管理系统
技术领域
本发明的实施例涉及用于控制微电网(microgrid)的方法、装置和系统。本发明的实施例特别地涉及使用一个或若干个预测变量来确定用于微电网的可控资产(asset)的操作点的方法、装置和系统,所述微电网的可控资产诸如微电网的可控发电资产(power-generating asset)和/或可控负载。
背景技术
微电网是发电机和负载的本地化群组。由于日益增长地使用可再生能源(RES)或具有分布式能量生成器(DEG)的其他系统,用于微电网的控制策略也正变得越来越重要。在例如IEEE 2030.7-2017中描述了用于微电网的控制技术。
微电网控制系统可以是功率管理系统(PMS),其可以以预定方式协调多个单个可控发电资产和任意负载(DL)资产。可以基于本地已知的值实时计算每个资产的操作点(OP),所述本地已知的值诸如总负载、微电网配置、电荷存储状态(SoC)、当前光伏(PV)和风能可用性、当前能量市场定价等。在这种情况下,由于PMS仅知道本地值并且仅具有过去和当前数据,因此可能会限制所获得的优化。
为了进一步改进对操作点的确定,能量管理系统(EMS)可使用预测来为资产中的每个资产计算更好的最优OP。预测可以是或可包括用于负载简档(profile)、光伏和风能可用性、天气和云预测、能量市场定价等的预测值。利用过去、当前和预测的数据,EMS适于为每个资产计算最优OP。
EMS通常向PMS提供EMS资产操作点向量,其也被称为EMS OP向量。PMS控制资产,使得其功率值与包括在用于微电网中的可控资产中的每个可控资产的操作点向量中的操作点值相符。
然而,当一个或若干个预测变量值不正确时,即实际值与预测变量值不同时,所计算的操作点向量通常也不正确。这可能导致功率不平衡或非最优操作的风险。特别地,如果预测变量不正确,所计算的操作点向量经常可以导致与期望目标发电偏移的总发电,或者导致与微电网中可控资产的期望目标功耗偏移的微电网中的总功耗。
发明内容
鉴于以上内容,存在对如下方法、装置、系统和微电网的持续需要:所述方法、装置、系统和微电网至少部分地基于可能不正确的预测变量值,在确定操作点向量时提供增强的稳健性。存在对如下方法、装置、系统和微电网的需要:所述方法、装置、系统和微电网允许微电网的多个可控资产的操作点将被修正,以便至少部分地补偿预测变量值与这个变量的实际值的偏离,这个变量可能随后变得可用。存在对如下方法,装置和微电网的需要:所述方法,装置和微电网允许多个可控资产的操作点将被调节,以便减轻微电网中可能发生功率不平衡的风险。
根据本发明,提供了如在独立权利要求中所叙述的方法、能量管理系统(EMS)、功率管理系统(PMS)和微电网。从属权利要求限定实施例。
根据本发明的第一方面,公开了一般可操作以修正操作点值(诸如,资产的功率设置点或功率限制)的方法和控制系统。用于多个可控资产中的每个可控资产的操作点值被改变的量可取决于针对相应资产的余量(headroom),即资产特定(asset-specific)固定特征值(诸如标称最大或最小功率额定值等)和当前操作点值之间的差。
用于多个可控资产中的每个可控资产的操作点值被改变的量可以是用于相应资产的余量的单调递增函数。
用于多个可控资产中的每个可控资产的操作点值被改变的量可以不仅取决于相应资产的余量,还取决于多个可控资产中所有可控资产的余量。以这种方式,可以采用考虑可控资产中的每个可控资产具有多少余量的方式来适应发电中的潜在不足(deficit)或过剩(surplus)。
各种效果与该技术相关联。为了说明,该技术易于实现并且具有很少的计算成本。该技术不要求在功率管理系统PMS和能量管理系统EMS之间的任何额外通信。在此过程中,仅向PMS提供的操作点值需要通过PMS使用。
根据实施例的控制微电网的方法包括:通过微电网的PMS接收用于微电网的多个可控资产的操作点值。该方法包括通过PMS确定资产余量,所述资产余量取决于用于可控资产的资产特定固定参数值与用于可控资产的接收操作点值之间的差。该方法包括通过PMS确定用于多个可控资产的至少子集中的每个可控资产的修正操作点值。用于可控资产的修正操作点值可取决于可控资产的所接收的操作点值、可控资产的所确定的资产余量以及微电网的总功率偏移。该方法可包括通过PMS根据修正操作点值控制可控资产,针对所述可控资产已经确定修正操作点值。
多个可控资产可包括可控发电资产和/或可控负载,诸如可控任意负载。
该方法可包括通过PMS根据接收操作点值控制可控资产,针对所述可控资产尚未确定修正操作点值。
确定修正操作点值可包括将接收操作点值自增或自减与微电网的总功率偏移成比例的量。
总功率偏移可以是微电网的可控资产(特别是发电资产)的目标发电与微电网的可控资产(特别是发电资产)的实际发电之间的差。
确定修正操作点值可包括确定微电网的总功率偏移与资产特定的缩放因数的乘积。
资产特定的缩放因数可取决于可控资产的资产余量,针对所述可控资产修正了操作点值。
资产特定的缩放因数可以是资产余量的单调函数。
资产特定的缩放因数可以是资产余量的线性函数。
资产特定的缩放因数可取决于所有可控资产的资产余量,针对所述可控资产修正了操作点值。
可以为多个可控资产中的每个可控资产确定两个资产特定的缩放因数,一个资产特定的缩放因数与其中需要增加总功率输出或需要减少总功率摄入的场景相关联,而另一个资产特定的缩放因数与其中需要减少总功率输出或需要增加总功率摄入的场景相关联。
资产特定的缩放因数的总和可以等于1。资产特定的缩放因数可以以资产特定的缩放因数的总和等于1的方式构造或可以以资产特定的缩放因数的总和等于1的方式被规范化。
接收操作点值可以是或可包括功率设置点。功率设置点可以是一个或若干个发电机和/或一个或若干个能量存储系统(ESS)和/或可控负载(诸如任意负载)的功率设置点。
接收操作点值可以是或可包括功率限制。功率限制可以是可再生能源(诸如光伏模块或风力发电机)和/或可控负载(诸如任意负载)的功率限制。
接收操作点值可以是或可包括负载功率设置点。负载功率设置点可以是一个或若干个任意负载(DL)的负载功率设置点。负载功率设置点可以是离散的负载功率设置点,例如“全功率”、“半功率”、“关闭”、或者可以是连续负载功率设置点、或者可以是两者的组合。
资产特定的固定参数值可以是标称最大功率额定值或标称最小功率额定值。
当预测变量的实际变量值和预测变量值之间的差导致了对降低微电网的功耗或增加发电的需要时,资产特定固定参数值可以是可控发电资产的标称最大功率额定值或可控负载的标称最小功率额定值。
资产特定固定参数值可以是可控发电资产的标称最小功率额定值或可控负载的标称最大功率额定值。当预测变量的实际变量值与预测变量值之间的差导致了对增加微电网的功耗或减少发电的需要时,资产特定固定参数值可以是可控发电资产的标称最小功率额定值或可控负载的标称最小功率额定值。
资产特定固定参数值可以是过载功率额定值。
资产特定固定参数值可以是零功率额定值。
修正操作点值可以被连续确定。特别地,可以独立于微电网的资产的目标发电和微电网的资产的实际发电是否彼此不同而确定修正操作点值。
修正操作点值可以以固定重复率来确定,例如,以短于15分钟、特别是短于5分钟或1分钟的重复率来确定。
修正操作点值可以被定期确定。
用于微电网的PMS包括可操作以接收用于微电网的多个可控资产的操作点值的接口。PMS包括至少一个集成半导体电路,所述集成半导体电路可操作以确定资产余量,所述资产余量取决于可控资产的资产特定固定参数值与可控资产的接收操作点值之间的差。至少一个集成半导体电路可操作以确定用于多个可控资产的至少子集中的每个可控资产的修正操作点值,可控资产的修正操作点值取决于可控资产的接收操作点值、可控资产的资产余量以及微电网的总功率偏移。至少一个集成半导体电路可操作以根据修正操作点值控制可控资产,针对所述可控资产已经确定修正操作点值。
PMS可以可操作以将接收操作点值自增或自减与微电网的总功率偏移成比例的量。总功率偏移可以是微电网的资产的目标发电与微电网的资产的实际发电之间的差。
PMS可以是可操作的,使得确定修正操作点值包括确定微电网的总功率偏移与资产特定的缩放因数的乘积。
PMS可以是可操作的,使得资产特定的缩放因数取决于可控资产的资产余量,针对所述可控资产修正了操作点值。
PMS可以是可操作的,使得资产特定的缩放因数是资产余量的单调函数。
PMS可以是可操作的,使得资产特定的缩放因数是资产余量的线性函数。
PMS可以是可操作的,使得资产特定的缩放因数取决于所有可控资产的资产余量,针对所述所有可控资产修正了操作点值。
PMS可以是可操作的,使得为多个可控资产中的每个可控资产确定两个资产特定的缩放因数,一个资产特定的缩放因数与其中需要增加总功率输出的场景相关联,而另一个资产特定的缩放因数与其中需要减少总功率输出的场景相关联。
PMS可以是可操作的,使得资产特定的缩放因数的总和等于1。资产特定的缩放因数可以以资产特定的缩放因数的总和等于1的方式构造或可以以资产特定的缩放因数的总和等于1的方式被规范化。
PMS可以是可操作的,使得接收操作点值是功率设置点或包括功率设置点。功率设置点可以是一个或若干个发电机和/或一个或若干个能量存储系统(ESS)的功率设置点。
PMS可以是可操作的,使得接收操作点值是功率限制或包括功率限制。功率限制可以是可再生能源的功率限制,诸如光伏或风力发电机。
PMS可以被配置,使得接收操作点值可以是负载功率设置点或可包括负载功率设置点。负载功率设置点可以是一个或若干个任意负载(DL)的负载功率设置点。负载功率设置点可以是离散的负载功率设置点,例如,“全功率”、“半功率”、“关闭”、或者可以是连续负载功率设置点、或者可以是两者的组合。
PMS可以是可操作的,使得资产特定固定参数值是标称最大或最小功率额定值或包括标称最大或最小功率额定值。
当预测变量的实际变量值与预测变量值之间的差导致由微电网的发电可控资产产生的过少的功率时,资产特定固定参数值可以是发电可控资产的标称最小功率额定值或可控负载的标称最大功率额定值。
当预测变量的实际变量值与预测变量的预测变量值之间的差导致由微电网的发电可控资产产生的过多的功率时,资产特定固定参数值可以是发电可控资产的标称最小功率额定值或可控负载的标称最大功率额定值。
PMS可以是可操作的,使得资产特定固定参数值是过载功率额定值或包括过载功率额定值。
PMS可以是可操作的,使得资产特定固定参数值是零功率额定值或包括零功率额定值。
PMS可以是可操作的,使得修正操作点值被连续确定。PMS可以是可操作的,使得独立于微电网的资产的目标发电和微电网的发电资产的实际发电是否彼此不同而确定修正操作点值。
PMS可以是可操作的,使得修正操作点值可以以固定重复率来确定,例如,以短于15分钟(诸如每5分钟或每分钟)的重复率来确定。
根据本发明的另一个方面,提供了一种技术:在其中不但一个操作点向量而且若干个操作点向量通过EMS计算并向PMS提供。
因此,可以完全或部分地计及由EMS在特定时间检索的围绕预测变量值的预测变量的可能的未来变化。
然后,PMS可以选择多个提供的操作点向量中的一个,或者可以以其他方式基于多个操作点向量来确定微电网中可控资产的操作点值。
如上已经描述的那样,PMS可以使用各种技术,诸如操作点向量之间的内插、从操作点向量外插、或包括在操作点向量中的操作点值的余量相关的修正。
各种效果与此技术相关联。为了说明,由于EMS可以执行优化过程(optimizationroutine)以便确定多个操作点向量中的每个操作点向量,实际使用的操作点值(用于发电机、ESS等的功率设置点、以及用于光伏模块和风力发电机的功率限制、以及用于任意负载的负载功率设置点)更可能是最优的或接近最优的。
一种控制包括多个可控资产的微电网的方法,包括通过EMS检索用于至少一个预测变量的预测变量值。该方法包括通过EMS执行优化过程以便确定用于多个可控资产的操作点向量,所述操作点向量对于所检索的预测变量值而言是最优的,该操作点向量包括用于多个可控资产中的每个可控资产的操作点值。该方法包括通过EMS执行优化过程以便确定用于多个可控资产的若干个附加操作点向量,该附加操作点向量被确定为对于偏离所检索的预测变量值的修正预测变量值而言是最优的。该方法包括向微电网的功率管理系统PMS提供操作点向量和若干个附加操作点向量两者。
可以为修正预测变量值确定若干个附加操作点向量,修正预测变量值与所检索的预测变量值偏离预定的百分比。
修正预测变量值可以通过EMS确定。因此,修正预测变量值可以通过EMS生成,而不是对应于从预测服务器所检索的任何预测变量值。
通过EMS根据所检索的预测变量值可以确定修正预测变量值中的一个或若干个。
通过EMS独立于任何所检索的预测变量值可以确定修正预测变量值中的一个或若干个。
通过EMS基于统计分布可以确定修正预测变量值中的一个或若干个。根据所检索的预测变量值的历史数据可以确定统计分布。
可以为修正预测变量值确定若干个附加操作点向量,修正预测变量值与所检索的预测变量值偏离预定的绝对差。
修正预测变量值可以线性地分布在由(一个或多个)预测变量跨越的空间中。
修正预测变量值可以非线性地分布在由(一个或多个)预测变量跨越的空间中。
采用时间变化方式可以动态地调整所确定的若干个附加操作点向量中的数量。为了说明,可以根据EMS的计算负载和/或EMS与PMS之间的可用通信带宽来调整附加操作点向量的数量。
可以使用并行处理同时计算操作点向量和若干个附加操作点向量。
对于所检索的预测变量值而言被确定为最优操作点向量和若干个附加操作点向量采用组合形成了多个操作点向量。
该方法可以进一步包括:通过PMS选择多个操作点向量中的一个,并且基于所选择的操作点向量来控制多个可控资产。PMS可以选择为预测变量值已经确定的多个操作点向量中的一个操作点向量,所述预测变量值在相应时间最接近预测变量的实际值。
该方法可以进一步包括:通过PMS从EMS接收所检索的预测变量值和修正预测变量值。该信息可以被PMS使用,以从多个操作点向量当中选择一个或若干个合适的(一个或多个)操作点向量。
该方法可以进一步包括:通过PMS响应于检测:预测变量的实际值不等于所检索的预测变量值和任何修正预测变量值,执行操作点向量之间的内插或根据操作点值的外插。内插可以在至少两个、并且可选地多于两个操作点向量之间执行。如果存在若干个预测变量,即,如果预测变量跨越多维参数空间,则内插可优选地在多于两个操作点向量之间执行。
该方法可以进一步包括:通过PMS响应于检测:预测变量的实际值不等于所检索的预测变量值和修正预测变量值,选择多个操作点向量中的一个,并且随后如上已经解释的那样基于资产余量修正包括在所选操作点向量中的操作点值。
用于微电网的EMS包括可操作以检索用于至少一个预测变量的预测变量值的接口。EMS包括至少一个集成半导体电路,所述集成半导体电路可操作以执行优化过程以便确定用于多个可控资产的操作点向量,所述操作点向量对于所检索的预测变量值而言是最优的,所述操作点向量包括用于多种可控资产中的每个可控资产的操作点值。至少一个集成半导体电路可操作以执行优化过程以便确定用于多个可控资产的若干个附加操作点向量,被确定的所述若干个附加操作点向量对于偏离所检索的预测变量值的修正预测变量值而言将是最优的。至少一个集成半导体电路可操作以向微电网的PMS提供操作点向量和若干个附加操作点向量。
EMS可以是可操作的,使得为由EMS确定的修正预测变量值确定若干个附加操作点向量。因此,修正预测变量值可以通过EMS生成,而不是对应于从预测服务器检索的任何预测变量值。
EMS可以是可操作的,使得根据所检索的预测变量值确定修正预测变量值中的一个或若干个。
EMS可以是可操作的,使得独立于任何所检索的预测变量值来确定修正预测变量值中的一个或若干个。
EMS可以是可操作的,使得通过EMS基于统计分布可以确定修正预测变量值中的一个或若干个。根据所检索的预测变量值的历史数据可以确定统计分布。
EMS可以是可操作的,使得为修正预测变量值确定若干个附加操作点向量,修正预测变量值与所检索的预测变量值偏离预定百分比。
EMS可以是可操作的,使得为修正预测变量值确定若干个附加操作点向量,修正预测变量值与所检索的预测变量值偏离预定的绝对差。
EMS可以是可操作的,使得修正预测变量值线性地分布在由(一个或多个)预测变量跨越的空间中。
EMS可以是可操作的,使得修正预测变量值非线性地分布在由(一个或多个)预测变量跨越的空间中。
EMS可以是可操作的,使得动态地调整若干个附加操作点向量的数量。为了说明,可以根据EMS的计算负载来调整附加操作点向量的数量。
EMS可包括多个处理器,所述多个处理器是可操作的,使得使用并行处理同时计算操作点向量和若干个附加操作点向量。
用于微电网的PMS包括可操作以接收用于微电网的可控资产的多个操作点向量的接口。每个操作点向量可包括用于所有可控资产的操作点值。PMS包括至少一个集成半导体电路,所述集成半导体电路是可操作的,以便基于所接收的多个操作点向量来控制多个可控资产。
PMS可以可操作以选择多个操作点向量中的一个,并且基于所选操作点向量来控制多个可控资产。PMS可以可操作以选择为预测变量值已经确定的多个操作点向量中的一个操作点向量,所述预测变量值在相应时间最接近预测变量的实际值。
PMS可以可操作以响应于检测:预测变量的实际值不等于预测变量值,并且任何修正预测变量值执行操作点向量之间的内插或根据操作点值的外插,针对所述修正预测变量值已经确定多个操作点向量。内插可以在至少两个、并且可选地多于两个操作点向量之间执行。如果存在若干个预测变量,即,如果预测变量跨越多维参数空间,则内插可优选地在多于两个操作点向量之间执行。
PMS可以可操作以响应于检测:预测变量的实际值不等于预测变量值,并且修正预测变量值选择多个操作点向量中的一个(针对修正预测变量值已经确定多个操作点向量),以及随后基于资产余量来修正包括在所选操作点向量中的操作点值,如上文所解释的那样。
根据实施例的微电网包括多个可控资产、实施例的功率管理系统和/或实施例的能量管理系统。
微电网可以可选地包括一个或若干个负载。
多个可控资产可包括可控发电资产和/或可控负载,诸如可控任意负载。
多个可控资产可包括可再生能源。
多个可控资产可包括任意负载。
多个可控资产可以可选地包括一个或若干个发电机和/或一个或若干个ESS。
多个可控资产可以形成分布式能量生成系统(DEG)。
PMS和/或EMS可以可操作以执行根据本文公开的各种实施例的方法。
使用根据实施例的方法和控制系统获得各种效果。根据实施例的方法和控制系统解决针对可能不正确的预测变量值的增强的稳健性的需要。根据实施例的方法和控制系统减轻由微电网中的多个可控资产提供的不同于期望目标功率的总功率的风险。
附图说明
本发明的主题将参考在附图中示出的优选示范性实施例更详细地解释,在所述附图中:
图1是微电网的示意表示。
图2是微电网的示意表示。
图3是微电网的示意表示。
图4示出微电网的功率管理系统的操作。
图5是由微电网的功率管理系统执行的方法的流程图。
图6是微电网的功率管理系统的框图。
图7是微电网的能量管理系统的框图。
图8、图9和图10是示出微电网的能量管理系统的操作的示意表示。
图11是微电网的能量管理系统的一部分的框图。
图12是由微电网的能量管理系统执行的方法的流程图。
图13是由微电网的功率管理系统执行的方法的流程图。
图14是示出微电网的功率管理系统的操作的示意表示。
具体实施例
将参考附图描述本发明的示范性实施例,在所述附图中,相同或类似的参考符号表示相同或类似的元件。尽管将在示范性充电基础设施概念和/或示范性车载电池概念的上下文中描述一些实施例,但是实施例不限于此。除非另外特别指出,否则实施例的特征可以彼此组合。
本发明的实施例可用于针对可能不正确的预测变量值对控制微电网提供增强的稳健性,所述预测变量值用于确定微电网中用于可控资产的操作点值。
图1示出示范性微电网10,其包括多个可控发电资产11、12、13、14。微电网10还可包括一个或若干个负载18,其可包括一个或若干个可控负载15、16、17。一个或若干个可控负载15、16、17可包括一个或若干个任意负载。微电网10中的发电由控制系统控制,所述控制系统包括功率管理系统40和/或能量管理系统50。根据示范性实施例的功率管理(PMS)40和能量管理系统(EMS)50的操作将在本文中更详细地描述。
微电网10可以连接到宏电网(macrogrid)。微电网10可包括用于可控地将微电网与宏电网连接和断开的断路器或其他切断器(disconnector)。
多个可控发电资产11、12、13、14可包括可再生能源,诸如图1中所示的风力涡轮或如图2中所示的光伏模块21、22、23。多个可控发电资产可包括燃气涡轮或基于化石燃料操作的其他发电机或储能系统(ESS)。
多个可控负载15、16、17可包括任意负载。
多个可控发电资产31、32、33通常在图3中的框所示出的那样,要理解:可控发电资产可包括风力涡轮、光伏模块、其他可再生能源(RES)、消耗化石燃料的发电机或ESS。
PMS 40可控制和协调单个资产,特别是可控发电资产和/或可控负载。出于控制目的,PMS 40可以可操作以使用本地已知的参数,诸如总负载、微电网配置、电荷存储状态(SoC)、当前PV和风能可用性、当前市场定价等。PMS 40还可包括优化引擎,所述优化引擎基于可用于PMS 40的数据进行优化操作。由于PMS 40通常仅可访问本地可用值以及过去和当前数据,因此该优化可能受到限制。
EMS 50可包括优化系统,所述优化系统除了过去和当前本地数据之外还使用预测来为资产中的每个资产计算更好的最优操作点。预测可支持负载简档、PV和风能可用性、天气和云预测、能源市场定价等。
EMS 50可以经由广域网60连接到预测服务器61a、61b、61c。预测服务器可包括天气预测服务器、市场价格预测服务器、负载简档预测服务器或其他预测服务器。
EMS 50可以执行优化程序(optimization procedure)以便确定用于微电网10的多个可控资产(特别是可控发电资产和/或可控负载)的最优操作点。优化程序的结果可以是用于资产中的每个资产的最优操作点值。操作点值的集合可被包括在有序列表或元组中,其在本领域中也被称为操作点向量。为了说明,操作点值的集合可以被表示为具有以下形式的操作点向量:
在等式(1)中,值OPVi表示用于可控资产i的操作点值,其中指数i是用于相应资产的标识符。操作点值OPVi是通过EMS 50以这样的方式确定的:倘若将来相应时间点(诸如在已经确定操作点向量之后的若干分钟或若干小时)的预测数据(诸如风速或期望负载)对应于由EMS 50使用的所检索的预测变量值,微电网的资产的所得操作状况将是最优的。
利用过去、当前和将来(预测)的数据,EMS以功率设置点(例如,对于发电机、ESS等)、或功率限制(对于PV、风力涡轮等)、或负载功率设置点(例如,对于任意负载)的形式为每个资产计算最佳或最优操作点值。
操作点值的该集合是“最优”的,因为它导致改进的度量。示例改进的度量是较少的化石燃料的利用、CO2的较低排放、操作的较低成本、较高的收入、较高的利润,而无需被限于此。
EMS 50输出操作点向量,所述操作点向量也简称为OP向量。操作点值可以分别是设置点(例如,发电机或ESS操作时的功率值)、或限制(例如,对由可再生能源提供的功率的上限)、或负载功率设置点(例如,用于任意负载)。
向控制资产的PMS 40提供该操作点向量,使得它们的功率值与对应的功率设置点或限制相符。
根据本发明,提供了可以单独或组合使用的技术,以减轻当预测变量的实际值(诸如3:00PM的负载)与由EMS已经使用的预测变量值(诸如,当由EMS在2:00PM确定了操作点向量时,预测了3:00PM的负载)不同时通常遇到的问题。微电网10必须以适当的功率平衡来操作。当预测变量的实际值和预测变量值彼此不同时,可能不再可能根据由EMS 50最初提供了的操作点向量来操作。资产中的一个或若干个的操作点值允许变得与操作点向量中的操作点值不同(即被修正)。这意味着通过PMS 40使用的实际操作点向量可以与由EMS 50提供的操作点向量不同。本文公开的技术解决了对确定用于可控资产的实际操作点值的需求,所述实际操作点值可能不再是真正最优的,但至少确保适当的功率平衡(即,一方面生成功率总量与另一方面通过负载和通过损耗的总功耗之间的匹配)。本文公开的技术还解决了对确定用于可控资产的操作点值的需求,所述操作点值可能不再是真正最优的,但至少保持接近最优解。
根据本发明的技术,出于功率平衡目的所要求的实际生成功率量与预测生成功率量之间的不匹配可以通过调整微电网10的在线的多个可控资产的操作点值来补偿。调整(例如自增或自减)每个资产的操作点值的量可取决于相应资产的余量。
为了说明,如果存在生成功率缺少,则可以以根据固定参考值(诸如标称最大功率额定值)与用于资产的接收操作点值之间的差的方式来调整资产的操作点值。调整(例如自增或自减)每个资产的操作点值的量还可取决于其他可控资产的余量,针对所述其他可控资产调整操作点。以这种方式,可以以如下方式实现对操作点值的调整:特定资产的操作点值的增加或减少不仅取决于可用于该资产的生成功率绝对余量,而且还取决于该资产的这种生成功率增加与从在线的其他可控资产中可用的生成功率增加如何比较。将参照图4至图6更详细地描述本发明的这方面。该技术可以在PMS 40处本地实现,而不要求除操作点向量之外来自EMS 50的任何附加通信或数据。
在本发明的另一种技术中,所述技术将参考图7至图14进行更详细的描述,并且所述技术可以与涉及余量共享的前述技术结合使用,EMS 50不仅可以计算一个操作点向量,而且还计算反映了预测变量中的潜在未来变化的若干个附加操作点向量。若干个附加操作点向量可以反映预测变量与在进行操作点向量的计算时检索的预测变量值的假想未来偏离。EMS 50可以向PMS 40提供多个操作点向量的该集合。在预测变量的实际值与预期(EMS50基于其优化过程)偏离的情况下,PMS 40可以使用多个操作点向量,以用于确定实际操作点向量。
图4是用于解释根据实施例的PMS 40的操作的示意表示。PMS 40可以确定资产特定的缩放因数,该资产特定的缩放因数用于修正从EMS 50接收的操作点向量中推断出的操作点值。资产特定的缩放因数可取决于相应资产的可用资产余量,以及可选地取决于所有可控资产的可用资产余量,针对所述所有可控资产调整操作点值。
可以为每个资产确定两个余量,这可能对应于其中生成功率可能需要增加(增加余量)和其中生成功率可能需要减少(减小余量)的情况。同样地,在资产是可控负载的情况下,可以确定两个余量,这可以对应于其中可能需要减少功率摄入以及其中需要增加功率摄入的情况。
通常,资产余量可以限定为固定资产特定参考值与资产操作点值73、83、93(其可以是功率设置点或功率限制,诸如上限或下限边界和发电)之间的差。固定资产特定参考值可以是标称最大功率额定值71、81、91,标称最小功率额定值72、82、92,过载功率额定值或零功率额定值。
被用作资产余量以用于与总功率偏移的余量相关共享的差取决于是否需要增加或减少微电网中可控发电资产的总生成功率。
为了说明,如果要增加微电网中可控发电资产的总功率输出,则相关余量是差74、84、94,所述差74、84、94确定发电资产的操作点值可以从当前的操作点值73、83、93增加多少,直到达到上限边界为止,其可以是标称最大功率额定值或过载功率额定值。如果要减少作为微电网中的负载的可控资产的总功率摄入,则相关余量是差,所述差确定可以将负载的操作点值从当前操作点值降低多少,直到达到下限边界为止,其可以是标称最小功率额定值或零功率额定值。
为了进一步说明,如果要降低微电网中可控发电资产的总功率输出,则相关余量是差75、85、95,所述差75、85、95确定发电资产的操作点值可以从当前操作点值73、83、93减小多少,直到达到下限边界为止,其可以是标称最小功率额定值或零功率额定值。如果要增加作为微电网中的负载的可控资产的总功率摄入,则相关余量是差,所述差确定负载的操作点值可以从当前操作点值增加多少,直到达到上限边界为止,其可能是标称最大功率额定值或过载功率额定值。
因此,资产的余量是当前操作点值与最大值或最小值之间的差。作为简单的示例,如果发电机的额定功率为1MW,并且其以0.6MW操作,则增加的余量为0.4MW。这是其功率在达到最大限制之前可以增加的量。发电机具有0.6MW的功率下降余量,也就是说,在达到下限之前可以降低0.6MW。
为了说明,如果功率平衡要求增加由可控发电资产生成的功率,则PMS 40可以可操作以根据可用的增加余量74、84、94来增加操作点值。如果功率平衡要求减小由可控发电资产生成的功率,则PMS 40还可以可操作以根据可用的减小余量75、85、95来减小操作点值。当可控负载的功率摄入增加或减少时,可以使用类似的操作。
为了说明,如果由EMS 50提供的、由操作点向量产生的发电机功率的总和很低,即当预测生成低于实际负载时,则PMS 40可以增加发电资产的操作点值和/或可以降低可控负载的操作点值。可以利用微电网10中可控发电资产的增加能力和/或可控负载的减少能力。
为了进一步说明,如果由EMS 50提供的、由操作点向量产生的所有发电机功率的总和很高,即预测生成大于实际负载,则PMS 40可以减小发电资产的操作点值和/或可以增加可控负载的操作点值。可以利用微电网10中可控发电资产的减少能力和/或所有可控负载的减少能力。
在一个示范性实现中,PMS 40可以确定用于可控资产的缩放因数SFi,该缩放因数可以被PMS用于修正包括在从EMS 50接收的操作点向量中的操作点值。缩放因数可以是针对每个可控资产的余量HRi的单调函数。
在一个实现中,缩放因数SFi可以根据下式来确定
SFi=N×HRi, (2)
即,缩放因数可以是余量的线性函数。N表示资产无关标准化常数。取决于微电网10的可控资产的总输出功率是否需要增加或减少、或者微电网10的可控负载的总功率摄入是否需要增加或减少,余量HRi可以是增加余量74、84、94或减少余量75、85、95。
资产无关标准化常数可确定为
其中,对所有可控资产计算总和,针对所述所有可控资产要调整操作点值。
通过使用该技术,通过构造对所有可控资产计算的所有缩放因数的总和等于1,针对所述所有可控资产要调整操作点值。
可以使用其他技术。为了说明,可以将缩放因数确定为余量的非线性函数。缩放因数优选地是余量的单调函数,其不需要是严格单调函数。
以这样的方式优选地确定缩放因数:对所有可控资产计算的缩放因数的总和等于1,针对所述所有可控资产要修正操作点值。这可以通过适当的标准化步骤来确保。
缩放因数可以通过PMS 40被连续确定,即,在持续进行的基础上并且独立于是否存在功率偏移来确定。这样的实现在稳定性方面是有益的。不要求控制器中的进一步修正。
可以基于总功率偏移TotPofst计算操作点值的自增或自减。总功率偏移对于PMS40而言是已知的,即,可以通过PMS 40用于确定与由EMS 50提供的操作点值不同的修正操作点值。总功率偏移TotPofst是为了确保功率平衡而实际需要生成的功率与将基于由EMS50提供的操作点值通过微电网中的资产所生成的功率之间的差。
可以基于总功率偏移TotPofst和资产特定的缩放因数来计算操作点值的自增或自减。为了说明,对于微电网10的多个可控发电资产中的每一个,PMS 40可以基于从EMS 50接收的操作点值、总功率偏移和缩放因数来计算修正的操作点值,所述缩放因数是资产特定的,并且取决于相应资产的资产余量。
为了说明,可以根据下式确定用于每个可控资产的修正操作点值:
MOPVi=OPVi+SFi×TotPofs, (4)
其中,值OPVi表示在修正之前用于标记为i的可控资产的操作点值,而MOPVi表示通过PMS 40用于控制可控资产的修正操作点值。在上式中,已经假设了缩放因数始终为正,而总功率偏移可以为正(在功率不足的情况下,即,当需要增加功率输出时)或为负(在功率过剩的情况下,即,需要减少功率输出时)。
修正操作点值的计算可以被连续执行,即,在持续进行的基础上通过PMS 40执行。特别地,如果不存在总功率偏移(TotPofs=0),则由EMS 50提供的最优操作点值将自动继续使用。连续执行上述计算操作在稳定性方面是有益的。不要求对控制器进一步修正。
与由EMS 50向PMS 40提供操作点向量的间隔相比,可以更频繁地、并且特别地更加频繁地执行修正操作点值的计算。
为了进一步说明,下面将描述如何在多个可控资产(即一个或若干个发电资产和/或一个或若干个发电负载)当中共享和分配总功率偏移的示范性实现。
在一个示范性实现中,如果必须增加由微电网的多个可控发电资产生成的总功率,则可以根据以下等式确定对应的缩放因数:
其中:
SFi是用于正偏移的资产特定的缩放因数,
PNomMaxActi是资产特定的标称最大有功功率额定值,
OPVi是由EMS确定的并包括在由EMS提供的操作点向量中的资产操作点值(其可能是功率设置点或功率限制),
TotPNomMaxAct是微电网中在线的可控发电资产的标称最大有功功率额定值的总和,即,TotPNomMaxAct=∑iPNomMaxActi,以及
TotEmsPSet是微电网中在线的可控发电资产的操作点值的总和,即,TotEmsPSet=∑iOPVi
在一个示范性实现中,如果必须减小微电网的多个可控发电资产生成的总功率,则可以根据以下等式确定对应的缩放因数:
其中:
SFi是用于负偏移的资产特定的缩放因数,
PNomMinActi是资产特定的标称最大有功功率额定值,
OPVi是由EMS确定的并包括在由EMS提供的操作点向量中的资产操作点值(其可能是功率设置点或功率限制),
TotPNomMinActi是微电网中在线的可控发电资产的标称最小有功功率额定值的总和,即,TotPNomMinAct=∑iPNomMinActi,以及
TotEmsPSet是微电网中在线的可控发电资产的操作点值的总和,即,TotEmsPSet=∑iOPVi
上式通过构造确保所有资产正偏移比例因数的总和与所有资产负偏移比例因数的总和为1。
当要降低或增加可控负载的功率摄入时,可以使用类似的技术。
PMS 40可以确定用于每个可控资产的修正操作点值为
作为一个简单的示范性场景,并且仅为了说明而非限制,所述场景可以考虑在微电网的第一发电资产和第二发电资产当中分配总功率偏移的情况。两种发电资产中的每种发电资产可具有0kW的标称最小功率额定值和100kW的标称最大功率额定值。如由从EMS 50接收的操作点向量所限定的第一发电资产的操作点值可以等于85kW。如由从EMS 50接收的操作点向量所限定的第二发电资产的操作点值可以等于25kW。
当需要增加总功率输出以确保功率平衡时,可以按以下方式计算缩放因数:
由于第二发电资产具有更大的增加余量的事实,第二发电资产的操作点值比第一发电资产的操作点值增加得更多。由此降低了第一发电资产过载的风险。
当需要降低总功率输出以确保功率平衡时,可以按以下方式计算缩放因数:
由于第一发电资产具有更多的减小余量的事实,第一发电资产的操作点值比第二发电资产的操作点值减少得更多。
图5是根据实施例的方法100的流程图。方法100可以根据实施例通过PMS 40执行。
在步骤101处,可以接收微电网中多个可控资产的操作点值。可以从EMS 50接收操作点值。操作点值可以采用组合来形成操作点向量。
在步骤102处,PMS 40可以为多个可控资产中的每一个计算资产余量。资产余量可以是增加余量或减少余量。可以在每次迭代中计算增加余量和减少余量两者。可以为微电网中在线的所有可控资产计算资产余量。可以为一个或若干个可控发电资产和/或一个或若干个可控负载(诸如,任意负载)计算资产余量。
在步骤103处,PMS 40可以根据资产余量来计算缩放因数。用于每个可控资产的缩放因数可以是相应资产的余量的单调函数。可以在每次迭代中计算用于功率增加的缩放因数和用于功率减少的缩放因数两者。可以为微电网中在线的所有可控资产计算缩放因数。
在步骤104处,可以计算修正的操作点值,例如,根据等式(4)。如果总功率偏移为零,则以此方式确定的修正操作点值将自动与包括在由EMS 50提供的操作点向量中的先前确定的操作点值相符。
在步骤105处,可以基于修正操作点值来控制微电网中的多个可控资产。为了说明,可控制发电机或ESS,从而根据对应于修正操作点值的修正功率设置点来提供功率。可控制风力涡轮、光伏模块或其他RES,从而根据对应于修正操作点值的修正功率限制来提供功率。可以根据对应于修正操作点值的修正功率设置点来控制任意负载(DL)以消耗功率。
在步骤106处,对是否可以从EMS 50期望新的操作点向量进行确定。为了说明,EMS50可以以规律的时间间隔(诸如每5、10或15分钟)来提供新的操作点向量。如果没有新的操作点值可用,则该方法可以返回到步骤102。步骤102-106可以比以EMS 50提供新的操作点值的间隔更频繁地执行,例如,以小于15分钟、特别是少于5分钟的重复间隔执行。如果新的操作点值可用,则该方法可以返回到步骤101。
图6是根据实施例的PMS 40的示意性框图。PMS 40具有可操作以从EMS 50接收操作点向量的接口41。PMS 40可包括数据存储装置49,以用于存储与微电网10的操作有关的本地可用的当前或过去数据。
PMS 40包括一个或若干个集成半导体电路42。集成半导体电路42可以被实现为处理器、微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(ASIC)或其组合。
可以使用合适的硬件、固件、软件来配置一个或若干个集成半导体电路42,以执行计算资产余量的资产余量计算模块43。资产余量计算模块43可以可操作以计算微电网10中在线的所有可控资产的增加和减少余量两者。如上已经解释的那样,可以实现增加和减少余量的计算。
一个或若干个集成半导体电路42可以可操作以执行修正操作点值计算模块44,以用于为微电网10中在线的所有可控资产计算修正的操作点值。修正的操作点值计算模块44可以通信地耦合到资产余量计算模块43,以从其中接收增加和/或减少余量。
一个或若干个集成半导体电路42可以可操作以向可控资产提供修正操作点值(例如经由接口41),或以其他方式基于修正操作点值控制在线的可控资产的操作。
一个或若干个集成半导体电路42可以可操作以执行操作点值内插和/或外插模块45。操作点值内插和/或外插模块45可在包括在同时接收的操作点向量中的操作点值之间内插,和/或可以根据包括在多个所接收的操作点向量中的操作点值外插。将参考图7至图14描述其中可能有用的操作点内插或外插的一种场景。
各种效果与参考图1至图6所述的技术相关联。为了说明,根据在线的若干个可控资产当中的增加或减少余量来分配功率偏移的方法很容易实现。在EMS 50中不要求附加计算。EMS 50和PMS 40之间不要求附加数据交换。
尽管该技术可能使用可能为次优的修正操作点值,但将由EMS 50以规律的间隔提供新的操作点向量。因此,在次优体系(regime)下操作达从EMS 50接收到两个连续的操作点向量之间的短时间间隔,可以是可容忍的。次优操作点是从预计算的最优操作点中推出的,并且通常假定为合理接近最优。
参考图7至图14,将描述另一种技术,该技术在不正确的预测变量值的情况下提供增强的微电网操作的稳健性。
通常,EMS 50以规律的时间间隔(诸如5、10或15分钟的间隔)检索预测变量值。可以使用其他间隔。EMS 50执行优化过程以便确定用于所有资产的操作点值。通常,由EMS 50向PMS 40提供单个操作点向量。只有在所有预测变量值都正确的情况下,该单个操作点向量才是真正最优的。如果一个或若干个预测变量值不正确并且未采取对策,则可能会发生功率不平衡。
根据将参考图7至图14详细描述的技术,EMS 50计算若干个附加操作点向量,以便生成在EMS操作的每个周期中向PMS 40提供的多个操作点向量。若干个附加操作点向量不是用于所检索的预测变量值的最优解,而是计及所检索的预测变量值周围的假设变化。
图7是根据实施例的EMS 50的框图。EMS 50可包括广域网(WAN)接口51,以通过广域网60检索预测变量值。EMS 50可以通过不需要是WAN接口的接口检索预测变量值。EMS 50可以通过WAN接口51与PMS 40通信,或者可以具有用于与PMS通信的专用接口52,例如,用于确保PMS 40和EMS 50之间的高带宽。EMS 50可包括数据存储装置59,其存储微电网10的过去和当前数据。
EMS 50包括一个或若干个集成半导体电路53。集成半导体电路53可以被实现为处理器、微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(ASIC)或其组合。如将在下面更详细解释的那样,EMS 50可包括多个并行处理器,其可以可操作以并行计算多个操作点向量。
可以通过使用适当的硬件、固件或软件来配置集成半导体电路53,以便执行优化过程54。优化过程可以可操作以确定微电网10中可控资产的操作点值,以便找到目标函数的最大值或最小值。目标函数可以指示燃料消耗、CO2排放、总收入或其他度量。由EMS 50执行的优化过程的实现对于本领域技术人员而言是已知的,并且将在本文中不再进一步描述。
可以通过使用适当的硬件、固件或软件来配置集成半导体电路53,以执行预测变量值变化55。集成半导体电路53可以可操作以响应于接收到所检索的预测变量值,确定两个或更多个修正预测变量值,其与从预测服务器已经检索的预测变量值不同并围绕从预测服务器已经检索的预测变量值变化。
集成半导体电路53可以是可操作的,使得不仅针对从预测服务器中已经检索的预测变量值(如果存在由预测变量跨越的多维空间,所述预测变量值还可包括多个变量值)确定操作点向量,但为由EMS 50人为生成的修正预测变量值确定附加操作点向量。
由EMS 50可以使用各种技术来生成修正预测变量值,使得修正预测变量与所检索的预测变量值不同。
为了说明,如图8所示,可以生成多个修正预测变量值111、112、113、114,所述多个修正预测变量值111、112、113、114围绕所检索的预测变量值110分布。修正预测变量值和所检索的预测变量值可线性分布,如图8所示的那样。相邻变量值之间的间隔115可以具有固定绝对值或者可以是所检索的预测变量值110的固定百分比。
为了进一步说明,如图9所示,可以生成多个修正预测变量值111、112、113、114,所述多个修正预测变量值111、112、113、114围绕所检索的预测变量值110分布。修正预测变量值和所检索的预测变量值可以非线性分布,如图9所示的那样。即,第一对相邻变量值111、112之间的间距116与第二对相邻变量值112、110之间的间距117不同,针对其计算操作点向量。相邻变量值之间的每个间隔116、117可以具有固定绝对值。相邻变量值之间的每个间距116、117可以是所检索的预测变量值110的固定百分比,或者间距117可以是间距117的固定百分比,其中间距117是固定绝对值或所检索的变量值110的给定的百分比,或者反之亦然。
如图9所示,间隔可以在远离所检索的变量值110的方向上增加,以计及以下事实:与所检索的预测变量值的大的偏离可能变得越来越不可能。
备选地,间隔可以在远离所检索的变量值110的方向上减小,以计及以下事实:与所检索的预测变量值的大的偏离可能引起对提供真正的最优操作参数向量的需求增加。
尽管在图8和图9中示意性地示出变量值的一维阵列,但由EMS 50可以使用若干个预测变量(诸如2、3、4或多余4个的预测变量)。在这种情况下,修正预测变量值可以限定在更高维度的预测变量空间中。
图10是示出围绕预测变量值110的所检索的2元组而生成修正预测变量值的示意表示。预测变量值111-124的所修正的2元组的可以围绕所检索的预测变量值以规律布置来布置。修正预测变量值的相邻列和行之间的间距可以但不需要是相同的。
如参考图8和图9已经描述的那样,相邻的修正变量值之间的间隔可以由绝对数或百分比限定,例如2元组110的第一所检索的变量值的百分比和第二所检索的变量值的百分比。
如以上已经描述的那样,修正预测变量值不需要规律分布。相反,可以使用修正预测变量值的布置和非线性分布。
尽管修正预测变量值的2维阵列如图10所示的那样,但上述原理类似地适用于其中由EMS 50使用多于两个预测变量的情况。
修正预测变量值可能但不需要总是基于所检索的预测变量值来确定。
本技术特别地服从于并行计算。这在图11中示出。
图11示出了若干个并行集成电路的布置,其可以是并行处理器53a、53b、53c。并行处理器53a、53b、53c中的每个并行处理器可以执行其自己的优化过程54a、54b、54c的实例。
集成电路中的一个(诸如处理器53a)可以为与从预测服务器检索的变量值相等的预测变量值计算操作点向量。一个或若干个附加集成电路(诸如处理器53b、53c)可以为修正预测变量值计算操作点向量,修正预测变量值通过EMS 50围绕所检索的预测变量值被故意改变。
可以动态地调整修正预测变量值的总数量,并且从而可以动态地调整由EMS 50计算并在EMS操作的每个周期中向PMS 40提供的操作点向量的总数量。可以基于EMS 50的计算负载和/或EMS 50与PMS 40之间的可用通信带宽来调整操作点向量的总数量。
EMS 50可以将所有操作点向量的集合同时发送给PMS 40,所述所有操作点向量的集合包括用于所检索的预测变量值的操作点向量,和用于由EMS 50已经生成的修正预测变量值的若干个附加操作点向量。
因此,为了解决一个或多个预测可能不正确的问题,EMS可以针对给定预测中的给定变化而创建EMS OP向量的集合。
仅为了说明,如果负载是预测值中的一个,则可以为以下负载创建十一个操作点向量的集合,这些负载对应于所检索的预测变量值和十个修正预测变量值:预测-50%、预测-40%、预测-30%、预测-20%、预测-10%、预测、预测+10%、预测+20%、预测+30%、预测+40%、预测+50%。负载的数量和/或分布不是密切相关的,并且可以使用修正负载值或非线性分布的另一数量。
尽管为其确定操作点向量中的一个或若干个修正预测变量值可取决于所检索的预测变量值,但这不是要求的。为了说明,备选地或另外地,可以确定一个或若干个修正预测变量值,针对所述一个或若干个修正预测变量值确定操作点向量,以便独立于所检索的预测变量值中的任何一个。修正预测变量值中的一个或若干个可以具有默认值和/或根据随机分布生成的值。这在如下情况中这可能特别合适:如果在计算操作点向量时无法检索到预测变量值(例如,因为相关联的预测服务器关闭),但是基于例如存储在EMS或其他地方的历史数据用于预测变量值的统计分布是可用的。
操作点向量的该集合将被传送到PMS 40。如果负载与预测变量值不同,则可以使用最接近实际负载的备选操作点向量,并且使所有资产利用对应的操作点值来操作。即使当实际负载值与预测负载值不同时,这也保持最优或接近最优操作点。如下所述,可以使用其他更复杂的技术。
相关联的(一个或多个)预测变量值和(一个或多个)修正预测变量值也可以通过EMS 50传送到PMS 40。
图12是根据实施例的方法130的流程图。方法130可以通过EMS 50执行。
在步骤131处,为一个或若干个预测变量检索预测变量值。可以在开始计算操作点向量之前以重复的时间间隔(例如,以预定时间间隔)触发预测变量值的检索。
在步骤132处,可以触发操作点向量的计算。该触发事件可以是定时器到期,使得以特定的时间间隔(例如,每5分钟、每10分钟或每15分钟)计算新的多个操作点向量。
在步骤133处,计算多个操作点向量。操作点向量中的一个对应于在步骤131处从预测服务器已经检索的一个或若干个预测变量的预测变量值。若干个附加操作点向量代表用于与预测变量值不同且关于所述预测变量值变化的预测变量的最优解,所述预测变量值用于在步骤131处从预测服务器已经检索的一个或若干个预测变量。
通过EMS 50可以根据所检索的预测变量值确定修正预测变量值中的一个或若干个。
通过EMS 50独立于所检索的预测变量值可确定修正预测变量值中的一个或若干个。
通过EMS 50基于根据预测变量值的历史数据确定的统计分布可确定修正预测变量值中的一个或若干个。
在步骤134处,可以向PMS 40提供多个操作点向量。可以向PMS 40同时提供多个操作点值。关于已经用于操作点向量的每个的预测变量值和修正预测变量值的信息也可以向EMS 50提供。
PMS 40可以以各种方式使用多个操作点向量。为了说明,PMS 40可以选择多个操作点向量中的一个,针对所述多个操作点向量,实际预测变量值最接近由EMS 50在其优化计算中已经使用的预测变量值。
备选地或附加地,PMS 40可以使用已经参考图1至图6描述的功率偏移的余量相关分布,或者可以在包括在两个或更多个操作点向量中的操作点值之间执行内插或外插。这可以在PMS 40已经识别出为最接近预测变量的实际值的预测变量值确定的(一个或多个)操作点向量之后进行。内插或外插可以由已经参照图6简要说明的操作点内插和/或外插模块45执行。
图13是根据实施例的方法140的流程图。方法140可以通过PMS 40执行。
在步骤141处,PMS 40从EMS 50接收多个操作点向量。多个操作点向量可以通过EMS 50使用以上解释的技术生成。
在步骤142处,PMS 40可以确定预测变量的一个或若干个实际值(诸如微电网中本地可用的实际负载)与由EMS 50已经使用的预测变量值不同。为了说明,可以检测功率偏移。
在步骤143处,PMS 40可以使用多个操作点向量来确定微电网10中的多个可控资产的操作点值。预测变量的实际值可以在此过程中使用,例如以选择一个或若干个与预测变量的实际值(例如实际负载)最接近的操作点向量、以在与在线的可控资产当中执行功率偏移的余量相关分布、以执行包括在操作点向量中的两个或多个的操作点值之间的线性或其他内插、或以根据操作点值中的一个来执行线性或其他外插。
图14示出了PMS 40的操作。如果预测变量的实际值150(诸如微电网中的实际负载)与预测变量值110偏离,则PMS 40可以基于附加操作点向量的一个或若干个来确定操作点值,为修正预测变量值111、112已经确定所述附加操作点向量。为了说明,如果预测变量的实际值150最接近修正预测变量值112,则通过PMS 40及其控制可以使用与修正预测变量值112相关联的操作点值。
备选地,如果实际值150位于变量值中的两个之间(针对所述变量值由EMS已经确定操作点向量),诸如在修正预测变量值111、112之间,则在包括在与修正预测变量值111、112相关联的操作点向量中的操作点值之间的内插可以被执行。内插可以是线性或非线性内插。内插不需要限于两个操作点向量。为了说明,当使用n个预测变量时,内插通常可以在2n个相邻操作点向量之间。
备选地,如果实际值150位于变量值中的两个之间(针对所述变量值已经确定操作点值),诸如在修正预测变量值111、112之间,则包括在与修正预测变量值111、112相关联的相邻操作点向量中的一个的操作点值可以用作开始点。然后,PMS 40可以使用参照图4至图6描述的技术来执行功率偏移的余量相关分布,以确保功率平衡。
各种效果与此技术相关联。为了说明,即使在预测中的一个或多个不正确时,系统仍以最优操作点或非常接近最优操作点来操作。
为了进一步说明,即使多个操作点向量中没有一个与真正的最优操作点向量相符,到最优操作点向量的距离将是小的,因此该解将接近最优。
在此技术中增加EMS 50中的计算复杂性。通过使用并行处理,可以完全或至少部分地对此进行补偿。
当可能需要传递可能大量的操作点向量时,可能需要考虑EMS 50和PMS 40之间的带宽。当EMS 50和PMS 40共同位于微电网10中时,通信带宽不是限制因素。
尽管在附图和前面的描述中已经详细描述了本发明,但是这种描述将被认为是说明性或示范性的而不是限制性的。根据研究附图、本公开和所附权利要求书,本领域并且实践所要求保护的发明的技术人员可以理解和实现所公开的实施例的变体。在权利要求书中,词语“包括”不排除其他元件或步骤,并且不定冠词“一”或“一个”不排除复数个。在不同的权利要求中叙述某些元素或步骤的事实并不指示这些元素或步骤的组合不能有利地使用,特别地,除了实际的权利要求从属关系之外,任何其他有意义的权利要求组合都应视为被公开了。

Claims (21)

1.一种控制微电网(10)的方法,所述方法包括:
通过所述微电网的功率管理系统PMS(40)接收用于所述微电网的多个可控资产(11-14;21-23;31-33)的操作点值;
通过所述PMS(40)确定资产余量(74、75、84、85、94、95),所述资产余量(74、75、84、85、94、95)取决于用于所述可控资产的资产特定固定参数值(71、72、81、82、91、92)与用于所述可控资产的接收操作点值(73、83、93)之间的差;
通过所述PMS(40)确定用于所述多个可控资产的至少子集中的每个可控资产的修正操作点值,用于可控资产的所述修正操作点值取决于所述可控资产的所述接收操作点值(73、83、93)、所述可控资产的所确定的资产余量(74、75、84、85、94、95)和所述微电网的总功率偏移,其中确定所述修正操作点值包括确定所述微电网的所述总功率偏移和资产特定的缩放因数的乘积,所述资产特定的缩放因数取决于所述资产余量(74、75、84、85、94、95);以及
通过所述PMS(40)根据所述修正操作点值控制所述可控资产,针对所述可控资产已经确定所述修正操作点值。
2.根据权利要求1所述的方法,其中确定所述修正操作点值包括将所述接收操作点值(73、83、93)自增或自减与所述微电网的所述总功率偏移成比例的量,所述总功率偏移是所述微电网的可控资产的目标发电与所述微电网的所述可控资产的实际发电之间的差。
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述资产特定的缩放因数是所述资产余量(74、75、84、85、94、95)的单调函数。
4.根据权利要求3所述的方法,其中所述资产特定的缩放因数是所述资产余量的线性函数。
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述资产特定的缩放因数取决于所有可控资产的所述资产余量,针对所有可控资产确定所述修正操作点值。
6.根据权利要求1所述的方法,其中所述资产特定的缩放因数的总和等于1。
7.根据权利要求1到6中的任一项所述的方法,其中
所述接收操作点值是功率设置点或功率限制,以及
所述资产特定固定参数值选自由下列组成的群组:标称最大功率额定值、标称最小功率额定值、过载功率额定值、零功率额定值。
8.根据权利要求1到6中的任一项所述的方法,其中所述修正操作点值被连续确定。
9.根据权利要求8所述的方法,其中所述修正操作点值被定期确定。
10.一种用于微电网(10)的功率管理系统PMS(40),包括:
接口(41),所述接口(41)可操作以接收用于所述微电网的多个可控资产(11-14;21-23;31-33)的操作点值(73、83、93);以及
至少一个集成半导体电路(42),所述至少一个集成半导体电路(42)可操作以确定资产余量(74、75、84、85、94、95),所述资产余量(74、75、84、85、94、95)取决于用于所述可控资产的资产特定固定参数值(71、72、81、82、91、92)与用于所述可控资产的接收操作点值(73、83、93)之间的差;
确定用于所述多个可控资产的至少子集中的每个可控资产的修正操作点值,用于可控资产的所述修正操作点值取决于所述可控资产的所述接收操作点值(73、83、93)、所述可控资产的所述资产余量(74、75、84、85、94、95)和所述微电网的总功率偏移,其中确定所述修正操作点值包括确定所述微电网的所述总功率偏移和资产特定的缩放因数的乘积,所述资产特定的缩放因数取决于所述资产余量(74、75、84、85、94、95);以及
根据所述修正操作点值控制所述可控资产,针对所述可控资产已经确定所述修正操作点值。
11.一种控制包括多个可控资产(11-14;21-23;31-33)的微电网(10)的方法,所述方法包括:
通过能量管理系统EMS(50)检索用于至少一个预测变量的预测变量值(110);
通过所述EMS执行优化过程以便确定用于所述多个可控资产(11-14;21-23;31-33)的操作点向量,所述操作点向量对于所检索的预测变量值而言是最优的,所述操作点向量包括用于所述多个可控资产中的每个可控资产的操作点值(73、83、93);
通过所述EMS执行所述优化过程以便确定用于所述多个可控资产(11-14;21-23;31-33)的若干附加操作点向量,被确定的所述若干附加操作点向量对于与所检索的预测变量值(110)偏离的修正预测变量值(111-124)而言将是最优的;
向所述微电网(10)的功率管理系统PMS(40)提供所述操作点向量和所述若干附加操作点向量两者;以及
通过所述PMS(40)响应于检测到所述预测变量的实际值不等于所检索的预测变量值(110)和修正预测变量值(111-124),执行根据权利要求1到9中的任一项所述的方法。
12.根据权利要求11所述的方法,其中为所述修正预测变量值(111-124)确定所述若干附加操作点向量,
修正预测变量值(111-124)与所检索的预测变量值偏离预定百分比或预定绝对差;和/或
修正预测变量值(111-124)线性地或非线性地分布。
13.根据权利要求11或权利要求12所述的方法,其中使用并行处理同时计算所述操作点向量和所述若干附加操作点向量。
14.根据权利要求11或权利要求12所述的方法,还包括通过所述EMS(50)确定所述修正预测变量值(111-124)。
15.根据权利要求14所述的方法,其中通过所述EMS根据所检索的预测变量值确定所述修正预测变量值(111-124)中的一个或若干个,和/或其中通过所述EMS独立于任何所检索的预测变量值确定所述修正预测变量值(111-124)中的一个或若干个。
16.根据权利要求14所述的方法,其中通过所述EMS(50)基于统计分布确定所述修正预测变量值(111-124)中的一个或若干个。
17.根据权利要求16所述的方法,其中根据所检索的预测变量值的历史数据来确定所述统计分布。
18.根据权利要求11或权利要求12所述的方法,其中采用时间变化方式动态地调整被确定的所述若干附加操作点向量的数量。
19.根据权利要求18所述的方法,其中取决于所述EMS(50)的计算负载和/或所述EMS(50)和所述PMS(40)之间的可用通信宽带,调整所述附加操作点向量的所述数量。
20.一种用于包括多个可控资产(11-14;21-23;31-33)的微电网(10)的能量管理系统EMS(50),所述EMS(50)包括:
接口(51),所述接口(51)可操作以检索用于至少一个预测变量的预测变量值(110);以及
至少一个集成半导体电路(53),所述至少一个集成半导体电路(53)可操作以执行优化过程以便确定用于所述多个可控资产(11-14;21-23;31-33)的操作点向量,所述操作点向量对于所检索的预测变量值(110)而言是最优的,所述操作点向量包括用于所述多个可控资产中的每个可控资产的操作点值;
执行所述优化过程以便确定用于所述多个可控资产(11-14;21-23;31-33)的若干附加操作点向量,被确定的所述附加操作点向量对于与所检索的预测变量值(110)偏离的修正预测变量值(111-124)而言将是最优的;以及
向所述微电网(10)的根据权利要求10所述的功率管理系统PMS(40)提供所述操作点向量和所述若干附加操作点向量。
21.一种微电网(10),包括:
多个可控资产(11-14;21-23;31-33),以及
如权利要求10所述的功率管理系统(40)和/或如权利要求20所述的能量管理系统(50)。
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