CN112271720A - 一种含风电的电网控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电网系统控制技术领域，具体涉及一种含风电的电网控制方法及系统，所述电网调度控制系统包括依次连接的信息采集模块、数据中心、调度模块和储能模块；所述方法包括：信息采集模块采集电网的剩余电量数据、电网运行的电力数据和风场数据并上报给数据中心；数据中心根据所述电力数据得到用户侧的用电量数据，以及根据所述剩余电量数据和所述风场数据预测得到用户可用电量；调度模块基于所述用电量数据和所述用户可用电量控制所述储能模块的电流输出；储能模块将电网的剩余电量进行存储，以及响应所述调度模块的控制指令输出电流，以弥补用户可用电量的不足，本发明可以降低风电并网对电力系统调度带来的影响。

Description

一种含风电的电网控制方法及系统
技术领域
本发明涉及电网系统控制技术领域，具体涉及一种含风电的电网控制方法及系统。
背景技术
随着新能源的发展，风电在电网中的参与率越来越高，但风电的随机性、波动性、间线性，以及波动幅度大且无规律性使其与常规电源有很大的区别，给电网的调度加大了难度。
现有技术中，针对现在大规模风电并网的情况，对风电进行调度控制，以达到系统协调的要求，降低风电特性给电网调度带来的影响，成为亟待解决的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种含风电的电网控制方法及系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种含风电的电网控制系统，所述电网调度控制系统包括依次连接的信息采集模块、数据中心、调度模块和储能模块；
所述信息采集模块，用于采集电网的剩余电量数据、电网运行的电力数据和风场数据，并将所述电网的剩余电量数据、电网运行的电力数据和风场数据上报给数据中心，所述电力数据包括：电力线路的电流数据、电力线路的电压数据以及变压器输出功率，所述风场数据包括：风电场的风速、风向、气温和气压；
所述数据中心，用于根据所述电力数据得到用户侧的用电量数据，以及根据所述剩余电量数据和所述风场数据预测得到用户可用电量；
所述调度模块，用于基于所述用电量数据和所述用户可用电量控制所述储能模块的电流输出；
所述储能模块，用于将电网的剩余电量进行存储，以及响应所述调度模块的控制指令输出电流，以弥补用户可用电量的不足。
进一步，所述数据中心配置有数据处理模和数据预测模块；
所述数据处理模块，用于根据电力线路的电流数据、电力线路的电压数据得到电力线路的输出功率，将电力线路的输出功率和变压器输出功率相加得到用户侧的用电量数据；
以及用于对所述风场数据进行预处理，并将预处理后的风场数据发送到数据预测模块；
所述数据预测模块，用于基于所述预处理后的风场数据预测风电场功率，将所述风电场功率和所述剩余电量数据之和作为预测的用户可用电量。
进一步，所述数据处理模块具体用于：对所述风场数据进行数据清理、集成、变换和规约，以剔除所述风场数据中的冗余数据和无效数据。
进一步，所述调度模块具体用于：
根据所述用电量数据和所述用户可用电量的差值得出需求电量，根据所述需求电量生成包含电流量大小的控制指令，根据所述控制指令控制所述储能模块的电流输出，以使所述储能模块的电流输出满足所述需求电量。
进一步，所述系统还包括监控模块和报警模块；
所述数据处理模块通过数据总线分别连接监控模块和报警模块；
所述监控模块，用于实时读取所述信息采集模块采集的电力数据；
所述数据处理模块，还用于将所述电力数据与预设阈值进行比较，当所述电力数据超出预设阈值时，发送控制命令至报警模块，以驱动所述报警模块发出报警信息。
进一步，所述数据中心还设置有存储模块，所述存储模块包括：前置服务器和服务器群；所述数据处理模块通过数据总线连接前置服务器，所述前置服务器通信连接服务器群；
所述前置服务器，用于存储所述电力数据和所述风场数据；
所述服务器群，用于存储所述用户可用电量。
一种含风电的电网控制方法，应用于含风电的电网控制系统，所述电网调度控制系统包括依次连接的信息采集模块、数据中心、调度模块和储能模块；
所述方法包括以下步骤：
信息采集模块采集电网的剩余电量数据、电网运行的电力数据和风场数据，并将所述电网的剩余电量数据、电网运行的电力数据和风场数据上报给数据中心，所述电力数据包括：电力线路的电流数据、电力线路的电压数据以及变压器输出功率，所述风场数据包括：风电场的风速、风向、气温和气压；
数据中心根据所述电力数据得到用户侧的用电量数据，以及根据所述剩余电量数据和所述风场数据预测得到用户可用电量；
调度模块基于所述用电量数据和所述用户可用电量控制所述储能模块的电流输出；
储能模块将电网的剩余电量进行存储，以及响应所述调度模块的控制指令输出电流，以弥补用户可用电量的不足。
进一步，所述数据中心配置有数据处理模和数据预测模块；所述数据中心根据所述电力数据得到用户侧的用电量数据，以及根据所述剩余电量数据和所述风场数据预测得到用户可用电量，具体为：
数据处理模块根据电力线路的电流数据、电力线路的电压数据得到电力线路的输出功率，将电力线路的输出功率和变压器输出功率相加得到用户侧的用电量数据；
数据处理模块对所述风场数据进行预处理，并将预处理后的风场数据发送到数据预测模块；
数据预测模块基于所述预处理后的风场数据预测风电场功率，将所述风电场功率和所述剩余电量数据之和作为预测的用户可用电量。
进一步，所述数据处理模块对所述风场数据进行预处理，具体为：
数据处理模块对所述风场数据进行数据清理、集成、变换和规约，以剔除所述风场数据中的冗余数据和无效数据。
进一步，所述调度模块基于所述用电量数据和所述用户可用电量控制所述储能模块的电流输出，具体为：
根据所述用电量数据和所述用户可用电量的差值得出需求电量，根据所述需求电量生成包含电流量大小的控制指令，根据所述控制指令控制所述储能模块的电流输出，以使所述储能模块的电流输出满足所述需求电量。
本发明的有益效果是：本发明公开一种含风电的电网控制方法及系统，首先通过信息采集模块采集电网的剩余电量数据、电网运行的电力数据和风场数据，并将所述电力数据和所述风场数据上报给数据中心，从而获取包含风电的电量信息；接着通过数据中心根据所述电力数据得到用户侧的用电量数据，以及根据所述剩余电量数据和所述风场数据预测得到用户可用电量，从而充分考虑风电产生的电量影响；调度模块基于所述用电量数据和所述用户可用电量控制所述储能模块的电流输出，从而合理调配电网电量；储能模块将电网的剩余电量进行存储，以及响应所述调度模块的控制指令输出电流，以弥补用户可用电量的不足。本发明将传统的电力数据和风电的风场数据结合考虑，提前预测用户可用电量，并通过剩余电量弥补用户可用电量的不足，从而可以降低风电并网对电力系统调度带来的影响。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一种含风电的电网控制系统的结构示意图；
图2是本发明实施例一种含风电的电网控制方法的流程示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本公开的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本公开的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
参考图1，本发明提供一种电网调度控制系统，所述电网调度控制系统包括依次连接的信息采集模块、数据中心、调度模块和储能模块；
所述信息采集模块，用于采集电网的剩余电量数据、电网运行的电力数据和风场数据，并将所述电网的剩余电量数据、电网运行的电力数据和风场数据上报给数据中心，所述电力数据包括：电力线路的电流数据、电力线路的电压数据以及变压器输出功率，所述风场数据包括：风电场的风速、风向、气温和气压；
本实施例中，所述电网运行的电力数据通过设置在各变电站和发电厂的电力远动终端设备采集，所述电力远动终端设备包括电流互感器、电压互感器和采集用户侧电量信息以及用于采集变压器输出功率的采集终端；所述流互感器用于采集电力线路的电流信号，所述电压互感器用于采集电力线路中的电压信号。
所述数据中心，用于根据所述电力数据得到用户侧的用电量数据，以及根据所述剩余电量数据和所述风场数据预测得到用户可用电量；
所述调度模块，用于基于所述用电量数据和所述用户可用电量控制所述储能模块的电流输出；
所述储能模块，用于将电网的剩余电量进行存储，以及响应所述调度模块的控制指令输出电流，以弥补用户可用电量的不足。
在一个改进的实施例中，所述数据中心配置有数据处理模和数据预测模块；
所述数据处理模块，用于根据电力线路的电流数据、电力线路的电压数据得到电力线路的输出功率，将电力线路的输出功率和变压器输出功率相加得到用户侧的用电量数据；
以及用于对所述风场数据进行预处理，并将预处理后的风场数据发送到数据预测模块；
其中，所述数据处理模块对所述风场数据进行预处理，具体为：对所述风场数据进行数据清理、集成、变换和规约，以剔除所述风场数据中的冗余数据和无效数据。
所述数据预测模块，用于基于所述预处理后的风场数据预测风电场功率，将所述风电场功率和所述剩余电量数据之和作为预测的用户可用电量。
在一个或多个实施例中，通过利用VDM(变模态分解法)、RBF神经网络法、BP神经网络、ARIMA(平行自回归模型法)等一种或混合模型预测风电场功率，将所述预处理后的风场数据作为输入，将风电场功率作为输出，通过设置短期功率预测考核与短期积分电量对风电场功率的预测结果进行考核，如日前风功率预测日均方根应小于15％，以确保预测得到的风电场功率的数据有效性。接着将预测得到的风电场功率和所述剩余电量数据相加，即得到预测的用户可用电量。
在一个实施例中，所述调度模块包括与所述储能模块连接的调度控制器，所述调度控制器通过所述调度模块发送的控制指令控制所述储能模块。
所述储能模块还通过变流器与所述调度控制器连接，所述调度模块通过所述调度控制器控制所述变流器的开通，使得所述储能模块输出电流，并在所述储能模块提供的输出电流弥补用户可用电量的不足时，控制所述变流器的关断。
在一个改进的实施例中，所述调度模块具体用于：
根据所述用电量数据和所述用户可用电量的差值得出需求电量，根据所述需求电量生成包含电流量大小的控制指令，根据所述控制指令控制所述储能模块的电流输出，以使所述储能模块的电流输出满足所述需求电量。
在一个改进的实施例中，所述系统还包括监控模块和报警模块；
所述数据处理模块通过数据总线分别连接监控模块和报警模块；
所述监控模块，用于实时读取所述信息采集模块采集的电力数据；
所述数据处理模块，还用于将所述电力数据与预设阈值进行比较，当所述电力数据超出预设阈值时，发送控制命令至报警模块，以驱动所述报警模块发出报警信息。
其中，所述预设阈值为电网运行工况的正常范围，可通过过往数据和电网运行的实际需求获得，并在事先进行预设。
在一个具体的实施例中，当电力线路的电流数据、电力线路的电压数据、变压器输出功率以及用户侧的用电量数据超出预设阈值时，数据处理模块将发送控制命令至报警模块，以驱动所述报警模块发出报警信息，作为改进，当所述电力数据超出预设阈值时，所述数据处理模块还用于控制所述显示模块显示所述报警信息，以及控制打印模块打印所述报警信息。从而以多种形式及时的对异常情况进行报警。
在一个或多个实施例中，所述监控模块包括用于对主变压器、断路器、电压传感器、电流互感器、高压室开关以及主控室的电源盘的监控装置，所述监控模块通过对采集到的电力电路的电压、电流、频率和有功功率进行电量质量检测。
在一个或多个实施例中，与所述监控连接的报警模块可在电网主要运行工况偏离正常范围时，通过与所述报警模块连接的报警显示模块显示出简单明了的报警信息，并将报警信息显示在数据显示模块，并根据报警信息调出相关画面；
报警模块连接打印机，实时打印出报警内容以及时间，报警信息包括各变电站断路器跳闸等信息的处理。
预测模块将预测数据通过显示模块进行显示并发送至调度模块。调度模块根据不同发电厂的功率预测数据、负荷预测数据，分配发电厂任务，在满足负荷和运行约束的前提下，利用粒子群算法、蚁群算法等一种或多种方法合理分配电网中各发电机组的出力使得调度周期发电总成本最小，污染最小，能源利用率最高。调度模块连接有储能模块，储能电站可通过远程控制和就地控制实现启停、下发功率指令和策略投切，若运行出现异常需要紧急停机时，可手动紧急停机。所述调度模块与储能模块连接，储能方法可为抽水蓄能、超导储能等。
在一个或多个实施例中，所述电网调度控制系统还包括网络防御模块，所述网络防御模块分别与所述信息采集模块、监控模块相连，以确保该系统不会被黑客入侵，保证数据安全。
在一个改进的实施例中，所述数据中心还设置有存储模块，所述存储模块包括：前置服务器和服务器群；所述数据处理模块通过数据总线连接前置服务器，所述前置服务器通信连接服务器群；
所述前置服务器，用于存储所述电力数据和所述风场数据；
所述服务器群，用于存储所述用户可用电量。
参考图2，本发明实施例还提供一种含风电的电网控制方法，应用于含风电的电网控制系统，所述电网调度控制系统包括依次连接的信息采集模块、数据中心、调度模块和储能模块；
所述方法包括以下步骤：
步骤S101、信息采集模块采集电网的剩余电量数据、电网运行的电力数据和风场数据，并将所述电网的剩余电量数据、电网运行的电力数据和风场数据上报给数据中心；
其中，所述电力数据包括：电力线路的电流数据、电力线路的电压数据以及变压器输出功率，所述风场数据包括：风电场的风速、风向、气温和气压；
步骤S102、数据中心根据所述电力数据得到用户侧的用电量数据，以及根据所述剩余电量数据和所述风场数据预测得到用户可用电量；
步骤S103、调度模块基于所述用电量数据和所述用户可用电量控制所述储能模块的电流输出；
步骤S104、储能模块将电网的剩余电量进行存储，以及响应所述调度模块的控制指令输出电流，以弥补用户可用电量的不足。
在一个改进的实施例中，所述数据中心配置有数据处理模和数据预测模块；所述步骤S102具体为：
数据处理模块根据电力线路的电流数据、电力线路的电压数据得到电力线路的输出功率，将电力线路的输出功率和变压器输出功率相加得到用户侧的用电量数据；
数据处理模块对所述风场数据进行预处理，并将预处理后的风场数据发送到数据预测模块；
数据预测模块基于所述预处理后的风场数据预测风电场功率，将所述风电场功率和所述剩余电量数据之和作为预测的用户可用电量。
在一个改进的实施例中，所述数据处理模块对所述风场数据进行预处理，具体为：
数据处理模块对所述风场数据进行数据清理、集成、变换和规约，以剔除所述风场数据中的冗余数据和无效数据。
在一个改进的实施例中，所述调度模块基于所述用电量数据和所述用户可用电量控制所述储能模块的电流输出，具体为：
根据所述用电量数据和所述用户可用电量的差值得出需求电量，根据所述需求电量生成包含电流量大小的控制指令，根据所述控制指令控制所述储能模块的电流输出，以使所述储能模块的电流输出满足所述需求电量。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种含风电的电网控制系统，其特征在于，所述电网调度控制系统包括依次连接的信息采集模块、数据中心、调度模块和储能模块；
所述信息采集模块，用于采集电网的剩余电量数据、电网运行的电力数据和风场数据，并将所述电网的剩余电量数据、电网运行的电力数据和风场数据上报给数据中心，所述电力数据包括：电力线路的电流数据、电力线路的电压数据以及变压器输出功率，所述风场数据包括：风电场的风速、风向、气温和气压；
所述数据中心，用于根据所述电力数据得到用户侧的用电量数据，以及根据所述剩余电量数据和所述风场数据预测得到用户可用电量；
所述调度模块，用于基于所述用电量数据和所述用户可用电量控制所述储能模块的电流输出；
所述储能模块，用于将电网的剩余电量进行存储，以及响应所述调度模块的控制指令输出电流，以弥补用户可用电量的不足。
2.根据权利要求1所述的一种含风电的电网控制系统，其特征在于，所述数据中心配置有数据处理模和数据预测模块；
所述数据处理模块，用于根据电力线路的电流数据、电力线路的电压数据得到电力线路的输出功率，将电力线路的输出功率和变压器输出功率相加得到用户侧的用电量数据；
以及用于对所述风场数据进行预处理，并将预处理后的风场数据发送到数据预测模块；
所述数据预测模块，用于基于所述预处理后的风场数据预测风电场功率，将所述风电场功率和所述剩余电量数据之和作为预测的用户可用电量。
3.根据权利要求2所述的一种含风电的电网控制系统，其特征在于，所述数据处理模块具体用于：对所述风场数据进行数据清理、集成、变换和规约，以剔除所述风场数据中的冗余数据和无效数据。
4.根据权利要求3所述的一种含风电的电网控制系统，其特征在于，所述调度模块具体用于：
根据所述用电量数据和所述用户可用电量的差值得出需求电量，根据所述需求电量生成包含电流量大小的控制指令，根据所述控制指令控制所述储能模块的电流输出，以使所述储能模块的电流输出满足所述需求电量。
5.根据权利要求4所述的一种含风电的电网控制系统，其特征在于，所述系统还包括监控模块和报警模块；
所述数据处理模块通过数据总线分别连接监控模块和报警模块；
所述监控模块，用于实时读取所述信息采集模块采集的电力数据；
所述数据处理模块，还用于将所述电力数据与预设阈值进行比较，当所述电力数据超出预设阈值时，发送控制命令至报警模块，以驱动所述报警模块发出报警信息。
6.根据权利要求5所述的一种含风电的电网控制系统，其特征在于，所述数据中心还设置有存储模块，所述存储模块包括：前置服务器和服务器群；所述数据处理模块通过数据总线连接前置服务器，所述前置服务器通信连接服务器群；
所述前置服务器，用于存储所述电力数据和所述风场数据；
所述服务器群，用于存储所述用户可用电量。
7.一种含风电的电网控制方法，其特征在于，应用于含风电的电网控制系统，所述电网调度控制系统包括依次连接的信息采集模块、数据中心、调度模块和储能模块；
所述方法包括以下步骤：
信息采集模块采集电网的剩余电量数据、电网运行的电力数据和风场数据，并将所述电网的剩余电量数据、电网运行的电力数据和风场数据上报给数据中心，所述电力数据包括：电力线路的电流数据、电力线路的电压数据以及变压器输出功率，所述风场数据包括：风电场的风速、风向、气温和气压；
数据中心根据所述电力数据得到用户侧的用电量数据，以及根据所述剩余电量数据和所述风场数据预测得到用户可用电量；
调度模块基于所述用电量数据和所述用户可用电量控制所述储能模块的电流输出；
储能模块将电网的剩余电量进行存储，以及响应所述调度模块的控制指令输出电流，以弥补用户可用电量的不足。
8.根据权利要求7所述的一种含风电的电网控制方法，其特征在于，所述数据中心配置有数据处理模和数据预测模块；所述数据中心根据所述电力数据得到用户侧的用电量数据，以及根据所述剩余电量数据和所述风场数据预测得到用户可用电量，具体为：
数据处理模块根据电力线路的电流数据、电力线路的电压数据得到电力线路的输出功率，将电力线路的输出功率和变压器输出功率相加得到用户侧的用电量数据；
数据处理模块对所述风场数据进行预处理，并将预处理后的风场数据发送到数据预测模块；
数据预测模块基于所述预处理后的风场数据预测风电场功率，将所述风电场功率和所述剩余电量数据之和作为预测的用户可用电量。
9.根据权利要求8所述的一种含风电的电网控制方法，其特征在于，所述数据处理模块对所述风场数据进行预处理，具体为：
数据处理模块对所述风场数据进行数据清理、集成、变换和规约，以剔除所述风场数据中的冗余数据和无效数据。
10.根据权利要求9所述的一种含风电的电网控制方法，其特征在于，所述调度模块基于所述用电量数据和所述用户可用电量控制所述储能模块的电流输出，具体为：
根据所述用电量数据和所述用户可用电量的差值得出需求电量，根据所述需求电量生成包含电流量大小的控制指令，根据所述控制指令控制所述储能模块的电流输出，以使所述储能模块的电流输出满足所述需求电量。
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