CN112086978B - 一种基于需求侧响应的能源调度与控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于需求侧响应的能源调度与控制系统，包括：云端管理系统、微电网子系统、电网系统，云端管理系统进一步包括：数据管理单元和数据接入单元，微电网子系统进一步包括：通信单元、控制单元、分布式能源、储能装置、可中断负荷、不可中断负荷。本发明的目的是提供一种基于激励的需求侧响应的能源互联网系统，当电力系统中负荷峰值出现时，系统调度机构会向微电网子系统发出中断请求信号，而微电网子系统则做出响应，关掉自身的可中断负荷，同时将储能装置中的能量输送至电网。以此来减少电力系统对新增发电容量和输配电系统扩容的需求，这样做能够整合现有社会资源，提高现有系统设备的利用效率，同时还能提高系统运行的安全可靠性。

Description

一种基于需求侧响应的能源调度与控制系统
技术领域
本发明涉及能源互联网领域，具体涉及一种基于激励的需求侧响应的能源互联网系统。
背景技术
随着我国工业化的发展，能源问题日益突出。当电力供需矛盾突出时，只能增加发电装机和输配电容量来满足日益增长的用电需求。传统的能源技术主要的方法是在供给侧增加调峰容量、扩建电网输配容量来满足短暂的尖峰负荷，然而，传统模式的投资成本较大，电网和电厂的资产利用效率、投资回报率都较低，这种只注重供给侧改革却忽略需求侧资源的做法会带来大量的资源浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于激励的需求侧响应的能源互联网系统，当电力系统中负荷峰值出现时，系统调度机构会向微电网子系统发出中断请求信号，而微电网子系统则做出响应，关掉自身的可中断负荷，同时将储能装置中的能量输送至电网。以此来减少电力系统对新增发电容量和输配电系统扩容的需求，这样做能够整合现有社会资源，提高现有系统设备的利用效率，同时还能提高系统运行的安全可靠性。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于需求侧响应的能源调度与控制系统，包括：云端管理系统，微电网子系统，电网系统。所述云端管理系统根据电网的运行状态向各个微电网子系统发送调控指令，而微电网子系统则响应指令来调整自身的负载功耗。
所述云端管理系统包含数据管理单元和数据接入单元，其中数据管理单元用来存储各微电网子系统的相关信息，如可中断负荷等信息；云端管理系统和微电网子系统之间使用MQTT协议进行通信，而数据接入单元则用来处理相关的协议数据。电网系统运行稳定时，微电网系统定时向云端系统发送其运行状态信息，便于系统的监控。当电力系统中负荷峰值出现时，电力公司会通过云端管理系统向各微电网子系统发出中断请求信号。
所述微电网子系统包括通信单元、控制单元、分布式能源，储能装置，可中断负荷和不可中断负荷。微电网子系统是整个能源调度和控制系统的基本单元，。运行特征是当微电网子系统收到中断请求信号时，首先切断自身的可中断负荷，然后检测储能设备，将多余的能量输送电网。这类控制方法，通常适合对持续用电要求不高的工厂。在用电高峰期，用户可以依照合约选择关断部分负荷来减少自身耗能，进而从电力公司获取相应的补贴。相比直接负荷控制，该策略的主要适用对象是用电可调节性相对较强的大型商户。这种参与者一般会持有一些无需持续使用的负荷，可以通过执行可中断负荷换取一定经济利益。
进一步地，所述通信单元用于微电网系统和云端管理系统之间数据传输，可以使用无线传输或者有线传输。
进一步地，所述控制单元用于控制整个微电网子系统的正常运行，包括响应云端调控指令的动作，如切断可中断负荷等操作。
进一步地，所述布式能源包括风力发电系统和光伏发电系统，其中风力发电系统为风力发电机组，光伏发电系统为光伏发电阵列。
进一步地所述储能装置为铅酸免维护蓄电池组，用于储存分布式能源发出的多余的能量。
进一步地所述负载包括可中断负荷和不可中断负荷，它们的区别在于可中断负荷是可为需求侧响应所牺牲的负载部分，而不可中断负荷是每个微电网子系统中始终消耗能量的部分。
附图说明
附图1为本发明一种基于需求侧响应的能源调度与控制系统结构示意图；
以上附图中包括：云端管理系统(100)、微电网子系统(200)、电网系统(300)，云端管理系统(100)进一步包括：数据管理单元(101)和数据接入单元(102)，微电网子系统(200)进一步包括：通信单元(201)、控制单元(202)、分布式能源(203)、储能装置(204)、可中断负荷(205)、不可中断负荷(206)。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
一种基于需求侧响应的能源调度与控制系统，包括：云端管理系统(100)、微电网子系统(200)、电网系统(300)，云端管理系统(100)进一步包括：数据管理单元(101)和数据接入单元(102)，微电网子系统(200)进一步包括：通信单元(201)、控制单元(202)、分布式能源(203)、储能装置(204)、可中断负荷(205)、不可中断负荷(206)。
所述云端管理系统包含数据管理单元和数据接入单元，其中数据管理单元用来存储各微电网子系统的相关信息，如可中断负荷等信息；云端管理系统和微电网子系统之间使用MQTT协议进行通信，而数据接入单元则用来处理相关的协议数据。
所述微电网子系统包括通信单元、控制单元、分布式能源，储能装置，可中断负荷和不可中断负荷。微电网子系统是整个能源调度和控制系统的基本单元，作为需求侧一方面需要从电网系统获取能量，另一方面能够响应通过云端管理系统响应电网系统的调控指令，切断可中断负荷在用电高峰期为电网减负。
所述电网系统在整个能源调度与控制系统中扮演供应侧的角色，并且能够用过云端管理系统向各需求侧发送调控指令以切断可中断负荷来减少电力系统对新增发电容量和输配电系统扩容的需求，同时提高系统运行的安全可靠性。
进一步地，所述通信单元同时支持GPRS、WIFI和以太网。其中GPRS采用USR-GPRS232-7S3，WIFI采用ESP8266，以太网采用USR-TCP232。
进一步地，所述控制单元用于控制整个微电网子系统的正常运行，控制芯片选择XC7Z020，XC7Z020是Xilinx公司推出的新一代高性能双核FPGA芯片，能够为复杂的控制系统和工厂自动化等高端嵌入式应用提供所需的处理与计算性能水平。
进一步地，所述布式能源包括风力发电系统和光伏发电系统，其中风力发电系统为风力发电机组，光伏发电系统为光伏发电阵列。
进一步地所述储能装置为铅酸免维护蓄电池组，用于储存分布式能源发出的多余的能量。
进一步地所述可中断负荷和不可中断负荷，它们的区别在于可中断负荷是可为需求侧响应所牺牲的负载部分，而不可中断负荷是每个微电网子系统中始终消耗能量的部分。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于需求侧响应的能源调度与控制系统，其特征包括：云端管理系统(100)、微电网子系统(200)、电网系统(300)，云端管理系统(100)进一步包括：数据管理单元(101)和数据接入单元(102)，微电网子系统(200)进一步包括：通信单元(201)、控制单元(202)、分布式能源(203)、储能装置(204)、可中断负荷(205)、不可中断负荷(206)；
所述微电网子系统切断自身的可中断负荷，然后检测储能设备，将多余的能量输送电网；
所述储能装置为铅酸免维护蓄电池组，用于储存分布式能源发出的多余的能量；
所述云端管理系统包含数据管理单元和数据接入单元，其中数据管理单元用来存储各微电网子系统的中断负荷等信息；云端管理系统和微电网子系统之间使用MQTT协议进行通信，而数据接入单元则用来处理相关的协议数据；电网系统运行稳定时，微电网系统定时向云端系统发送其运行状态信息，当电力系统中负荷峰值出现时，电力公司会通过云端管理系统向各微电网子系统发出中断请求信号；
所述微电网子系统包括通信单元、控制单元、分布式能源，储能装置，可中断负荷和不可中断负荷，微电网子系统是整个能源调度和控制系统的基本单元，运行特征是当微电网子系统收到中断请求信号时，首先切断自身的可中断负荷，然后检测储能设备，将多余的能量输送电网。
2.根据权利要求1所述的一种基于需求侧响应的能源调度与控制系统，其特征在于：所述电网系统在整个能源调度与控制系统中扮演供应侧的角色，并且能够用过云端管理系统向各需求侧发送调控指令以切断可中断负荷来减少电力系统对新增发电容量和输配电系统扩容的需求，同时提高系统运行的安全可靠性。
3.根据权利要求1所述的一种基于需求侧响应的能源调度与控制系统，其特征在于：所述通信单元同时支持GPRS、WIFI和以太网；其中GPRS采用USR-GPRS232-7S3，WIFI采用ESP8266，以太网采用USR-TCP232。
4.根据权利要求1所述的一种基于需求侧响应的能源调度与控制系统，其特征在于，所述控制单元用于控制整个微电网子系统的正常运行，控制芯片选择Xilinx公司的双核FPGA芯片XC7Z020。
5.根据权利要求1所述的一种基于需求侧响应的能源调度与控制系统，其特征在于：所述分布式能源包括风力发电系统和光伏发电系统，其中风力发电系统为风力发电机组，光伏发电系统为光伏发电阵列。
6.根据权利要求1所述的一种基于需求侧响应的能源调度与控制系统，其特征在于：所述可中断负荷和不可中断负荷，它们的区别在于可中断负荷是可为需求侧响应所牺牲的负载部分，而不可中断负荷是每个微电网子系统中始终消耗能量的部分。
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