CN112564083A - 一种局域能源互联网中能量路由器的能量管理方法及系统 - Google Patents

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CN112564083A CN201910917868.0A CN201910917868A CN112564083A CN 112564083 A CN112564083 A CN 112564083A CN 201910917868 A CN201910917868 A CN 201910917868A CN 112564083 A CN112564083 A CN 112564083A
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Abstract

本发明提供了一种局域能源互联网中能量路由器的能量管理方法及系统，所述方法首先基于各端口的所有权确定控制算法；其次基于各端口的实测功率判断能量路由器的运行情况；然后基于控制算法和运行情况从预设的控制逻辑中进行选择；最后基于选择的控制逻辑向各端口下发控制命令。本发明对各端口的所有权、运行情况进行了分类，针对各端口的所有权和运行情况分别提供了控制逻辑，保证能量路由器能够满足所有的应用场景和客户需求，实现了经济性指标清晰化，将有储能作为单独的运行情况，避免了因为储能充放电状态变化而引起的路由器运行模式及控制算法的频繁切换。

Description

一种局域能源互联网中能量路由器的能量管理方法及系统
技术领域
本发明涉及能源互联网中的能量管理领域，具体涉及一种局域能源互联网中能量路由器的能量管理方法及系统。
背景技术
能源互联网是以电能为核心，集成热、冷、燃气等能源，综合利用互联网等技术，深度融合能源系统与信息通信系统，协调多能源的生产、传输、分配、存储、转换、消费及交易，具有高效、清洁、低碳、安全特征的开放式能源互联网络。局域能源互联网则是区域型的能源网络，能源互联网系统由局域能源互联网组成，而局域能源互联网中的核心节点则是能量路由器，它承接局域能源互联网内外能量的流通，且进行能量的调度。
目前基本都是关于能源互联网整体系统控制方法的研究内容，或者是关于能源互联网的结构的描述，例如：CN108833599A-能源互联网系统和信息处理方法，该专利提供了一种基于区块链技术在能源信息子网之间进行信息交互和管理的方法。CN108564305A-能源互联网分布式综合需求侧响应方法及装置，该专利中是获取互联网内所有用户的信息，通过求解纳什博弈优化模型实现每一户综合用能最小。CN107492887A-一种广域能源互联网的区域划分方法和系统，该专利则是通过构造特征矩阵获得能量路由器类别，从而对能量路由器进行区域划分。CN104993988A-一种能源互联网调度与控制方法，该专利中强调系统内需求节点的信息传输方式，通过调度控制满足响应需求。
现有的技术中主要针对整个能量互联网进行系统设计以及相关的定义和控制，对能源互联网的子模块--局域能源互联网的分析较少，同时在能源互联网的研究中，关于能量管理系统的控制很宽泛，且时效性不足，缺乏可靠有效的算法支撑，无法高效地决策。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种局域能源互联网中能量路由器的能量管理方法及系统。本发明首先以局域能源互联网为对象，对局域能源互联网的通用性结构进行描述；其次对局域能源互联网中的能量路由器通过端口进行划分及定义，然后对能量路由器的运行模式进行全范围的描述，最后基于能量路由器的运行模式给出能量管理方法。
本发明提供的一种局域能源互联网中能量路由器的能量管理方法，包括：
S1、基于各端口的所有权确定控制算法；
S2、基于各端口的实测功率判断能量路由器的运行情况；
S3、基于控制算法和运行情况从预设的控制逻辑中进行选择；
S4、基于选择的控制逻辑向各端口下发控制命令。
优选的，所述各端口的所有权由各端口连接设备的所有者确定；
其中，所述端口包括对外端口和多个对内端口，所述对外端口与电网或其它能量路由器连接；对内端口与源、荷、储设备中的一种或多种连接。
优选的，所述基于各端口的所有权确定控制算法，包括：
当对内端口连接的设备归属于不同所有者时采用第三控制算法进行能量管理；否则：当对内端口连接的设备与对外端口连接的设备归属于同一所有者时采用第一控制算法进行能量管理；
当对内端口连接的设备与对外端口连接的设备归属于不同所有者时则采用第二控制算法进行能量管理。
优选的，所述能量路由器的运行情况，包括：
当各端口向外输出功率时，确定为所述能量路由器的第一运行情况；
当各端口向外吸收功率时，确定为所述能量路由器的第二运行情况；
当部分端口向外输出功率且部分端口向外吸收功率时，确定为所述能量路由器的第三运行情况；
当对内端口连接储能时，确定为所述能量路由器的第四运行情况。
优选的，所述控制逻辑的设定包括：
基于对第一控制算法、第二控制算法和第三控制算法以及第一运行情况、第二运行情况、第三运行情况和第四运行情况通过排列组合进行设置。
优选的，所述控制逻辑的设定还包括：
按照用电优先级和放电顺序进行设置；
其中，所述用电优先级为：能量路由器内部负荷的用电需求>能量路由器内部储能充电需求>多余电量输入电网；
所述放电顺序为：储能放电>从电网购电。
优选的，基于第三控制算法和第三运行情况设定的控制逻辑，包括：
当最大发电量<最大用电需求时，则根据负荷等级对负荷进行切除控制；
当最大发电量>最大用电需求时，则不同所有者的各端口之间根据电价与用能需求来进行电能交易。
优选的，基于第三控制算法和第四运行情况设定的控制逻辑，包括：
当储能的所有者与其余各端口连接设备的所有者不同时，则储能基于当前上报的电力交易电价以及储能荷电状态来决定储放能操作；
当储能的所有者与各端口中任一功率输出端口的所有者相同时，则根据预测电价以及储能的荷电状态决定当前储放能操作；
当储能的所有者与各端口中任一功率输入端口的所有者相同时，则在同级端口供电不足的情况下，储能为负荷供电；如果储能需要充电，则比较当前可供电同级端口的供电价格和电网的售电电价确定充电功率，或者基于预测电价在固定时间点为储能进行充电。
优选的，所述基于选择的控制逻辑向各端口下发控制命令之后，还包括：
根据潮流流动返回各端口的实测功率并执行S2，直到控制终止。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种局域能源互联网中能量路由器的能量管理系统，包括；
控制算法模块，用于基于各端口的所有权确定控制算法；
运行情况模块，用于基于各端口的实测功率判断能量路由器的运行情况；
选择模块，用于基于控制算法和运行情况从预设的控制逻辑中进行选择；
执行模块，用于基于选择的控制逻辑向各端口下发控制命令。
优选的，所述控制算法模块，包括：
确定所有权单元，用于基于各端口连接设备的所有者确定各端口的所有权；
其中，所述各端口包括对外端口和多个对内端口；所述对外端口与电网或其它能量路由器连接；对内端口与源、荷、储设备中的一种或多种连接。
优选的，所述控制算法模块，还包括：
第一控制算法单元，用于当对内端口连接的设备与对外端口连接的设备归属于同一所有者时采用第一控制算法进行能量管理；
第二控制算法单元，用于当对内端口连接的设备与对外端口连接的设备归属于不同所有者时则采用第二控制算法进行能量管理；
第三控制算法单元，用于当对内端口连接的设备归属于不同所有者时采用第三控制算法进行能量管理。
优选的，所述系统还包括：设定模块，用于控制逻辑的设定；所述设定模块包括：
设定第1控制逻辑单元，用于基于第一控制算法在第一运行情况下进行设置；
设定第2控制逻辑单元，用于基于第一控制算法在第二运行情况下进行设置；
设定第3控制逻辑单元，用于基于第一控制算法在第三运行情况下进行设置；
设定第4控制逻辑单元，用于基于第一控制算法在第四运行情况下进行设置；
设定第5控制逻辑单元，用于基于第二控制算法在第一运行情况下进行设置；
设定第6控制逻辑单元，用于基于第二控制算法在第二运行情况下进行设置；
设定第7控制逻辑单元，用于基于第二控制算法在第三运行情况下进行设置；
设定第8控制逻辑单元，用于基于第二控制算法在第四运行情况下进行设置；
设定第9控制逻辑单元，用于基于第三控制算法在第一运行情况下进行设置；
设定第10控制逻辑单元，用于基于第三控制算法在第二运行情况下进行设置；
设定第11控制逻辑单元，用于基于第三控制算法在第三运行情况下进行设置；
设定第12控制逻辑单元，用于基于第三控制算法在第四运行情况下进行设置。
优选的，所述设定第11控制逻辑单元，具体用于：
当最大发电量<最大用电需求时，则根据负荷等级对负荷进行切除控制；
当最大发电量>最大用电需求时，则不同所有者的各端口之间根据电价与用能需求来进行电能交易。
优选的，所述设定第12控制逻辑单元，具体用于：
当储能的所有者与其余各端口连接设备的所有者不同时，则储能基于当前上报的电力交易电价以及储能荷电状态来决定储放能操作；
当储能的所有者与各端口中任一功率输出端口的所有者相同时，则根据预测电价以及储能的荷电状态决定当前储放能操作；
当储能的所有者与各端口中任一功率输入端口的所有者相同时，则在同级端口供电不足的情况下，储能为负荷供电；如果储能需要充电，则比较当前可供电同级端口的供电价格和电网的售电电价确定充电功率，或者基于预测电价在固定时间点为储能进行充电。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的技术方案，首先基于各端口的所有权确定控制算法；其次基于各端口的实测功率判断能量路由器的运行情况；然后基于控制算法和运行情况从预设的控制逻辑中进行选择；最后基于选择的控制逻辑向各端口下发控制命令，本发明对各端口的所有权、运行情况进行了分类，针对各端口的所有权和运行情况分别提供了控制逻辑，保证能量路由器能够满足所有的应用场景和需求，根据不同的所有权和运行情况能够快速的进行控制，提高了控制效率。
本发明提供的技术方案，使局域能源互联网及时响应调控要求以及合理调度电能使得各端口在满足限制范围内运行，保证能量路由器能够满足所有的应用场景和客户需求，实现了经济性指标清晰化，
本发明提供的技术方案将含有储能作为一类的运行情况，避免了因为储能充放电状态变化而引起的路由器运行模式及控制算法的频繁切换，提高了控制效率的同时也保证了算法的可行性。
本发明提供的技术方案对储能充放电控制方面，综合考虑了端口所有权、经济性、稳定性等因素，为其配置了更为合理的充放电策略。
附图说明
图1为本发明中局域能源互联网中能量路由器的能量管理方法流程图；
图2为本发明局域能源互联网中能量路由器的第一运行情况的示意图；
图3为本发明局域能源互联网中能量路由器的第二运行情况的示意图；
图4为本发明局域能源互联网中能量路由器的第三运行情况的示意图；
图5为本发明局域能源互联网中能量路由器的第四运行情况的示意图；
图6为本发明中局域能源互联网中能量路由器的能量具体管理方法流程图；
图7为本发明中判断端口所有权的流程图；
图8为本发明中第一控制算法的流程图；
图9为本发明中第二控制算法的流程图；
图10为本发明中第三控制算法的流程图；
图11为本发明能量管理方法的发明构思流程图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
实施例1
本发明提供的局域能源互联网中的能量路由器在整体架构上存在对外端口和对内端口，通过控制模块来传递对它们的控制命令，而根据能量流动将这些端口分类为充电，放电和自治(即与外界没有电能交换)。
每一个端口需设置允许电能交换功率的范围，购电和售电的电价范围，计划发电或用电需求的范围。
如图1所示，本发明提供的一种局域能源互联网中能量路由器的能量管理方法，包括：
S1、基于各端口的所有权确定控制算法；
S2、基于各端口的实测功率判断能量路由器的运行情况；
S3、基于控制算法和运行情况从预设的控制逻辑中进行选择；
S4、基于选择的控制逻辑向各端口下发控制命令。
S1、基于各端口的所有权确定控制算法，具体包括：
局域能源互联网中能量路由器的控制算法根据端口所有权来划分，一种是端口上(含对外端口以及所有的对内端口)所有的设备都归属于同一个所有者，(电网也可以视为一个特殊的运营商)；一种是端口属于两个或两个以上的所有者。对外端口可以接电网也可以接同等级的能量路由器或不同等级的能量路由器，各对内端口的所有权分多种情况，本发明根据端口所有权的不同，将控制算法可分为三种情况：
·第一控制算法，在本实施例中采用控制算法A表述：局域能源互联网中能量路由器的对内端口以及对外端口的所有权都一样；
·第一控制算法，在本实施例中采用控制算法B表述：局域能源互联网中能量路由器的对内端口所有权一致且不属于电网，对外是电网；
·第三控制算法，在本实施例中采用控制算法C表述：局域能源互联网中能量路由器对内端口的所有权不唯一，区域自治，或者对外接电网。
S2、基于各端口的实测功率判断能量路由器的运行情况，具体包括：
局域能源互联网中能量路由器的运行情况基于各端口类型依据当前的实测功率可分为四类，即当发电时，各端口向外输出功率；用电时，各端口向外吸收功率，具体如表1所示：
表1局域能源互联网中能量路由器的4种运行情况
运行情况 各端口类型依据当前的实测功率来确定
1、所有端口都在对外发电 发电
2、所有端口都在吸收电能 用电
3、有的发电，有的用电 发电/用电
4、对内端口中含有储能 发电/用电
具体包括如图2所示的第一运行情况，在本实施例中采用运行情况1表述，如图3所示的第二运行情况，在本实施例中采用运行情况2表述，如图4所示的第三运行情况，在本实施例中采用运行情况3表述，如图5所示的第四运行情况，在本实施例中采用运行情况4表述。
S3、基于控制算法和运行情况从预设的控制逻辑中进行选择，具体包括：
控制算法根据运行情况的不同以及限制条件对各端口进行控制从而满足要求，控制算法的控制逻辑如表2、表3、表4所示：
表2控制算法A-所有权统一的情况下-各个运行情况下的控制算法设计
Figure BDA0002216718530000081
表3控制算法B-对内端口所有权统一，对外端口是电网-各个运行情况下的控制算法设计
Figure BDA0002216718530000082
Figure BDA0002216718530000091
表4控制算法C对内端口所有权不统一-----各个运行情况下的控制算法设计
Figure BDA0002216718530000092
实施例2
如图6所示，本实施例提供的局域能源互联网中能量路由器的能量管理方法，包括；首先，控制算法在对内端口和对外端口接入设备后，按图7判断各端口所有权归属，基于能量路由器的充电，放电或者自治的运行情况以及各端口的所有权执行对应的控制算法，所述控制算法包括控制算法A、控制算法B和控制算法C。
其次判断能量路由器的运行情况；
然后根据控制算法和运行情况确定执行的控制逻辑，并执行相应的控制逻辑。
最后在第一次下达控制指令之后，潮流开始流动，并向上传递所需参数，控制算法根据获得的参数执行后继续发送控制指令。
本实施例中局域能源互联网的控制逻辑包括：如图8所示的控制算法A的控制逻辑、如图9所示的控制算法B的控制逻辑和如图10所示的控制算法C的控制逻辑。
其中，如图8所示的控制算法A的控制逻辑，包括：
(1)控制算法A在所有端口都在发电的情况下，当接到上级限电指令时，依据端口出力能力进行限电，否则自由出力；
(2)控制算法A在所有端口都在用电的情况下，当上级没有要求用电功率小于实际需求时，则自由用电，否则判断切二级或三级负荷是否可以满足需求，当切二级或三级负荷可以满足需求时，则按照负荷安全级别从低到高切除负荷，否则提前告知一级负荷，按照负荷安全级别从低到高切除负荷；
(3)控制算法A在部分端口发电，部分端口用电的情况下，当接到上级限电指令时，则依据端口出力能力进行限电，否则当发电实测<用电需求且发电端口有出力空间时，则分布式电源按照最大裕量发电；
(4)控制算法A在含有储能的情况下，如果发电实测>用电需求，且储能可以充电，则利用发电多余功率为储能充电；
如果发电实测>用电需求，储能不能充电，则潮流自动流动；
如果发电实测<用电需求且电源发电量未达到上限，则使分布式电源按照最大裕量发电；
如果发电实测<用电需求，电源发电量未达到上限且储能可以放电，则储能进行放电操作。
如图9所示的控制算法B的控制逻辑，包括：
(1)控制算法B在所有端口都在发电的情况下，当接到上级限电指令时，依据端口出力能力进行限电，否则自由出力；
(2)控制算法B在所有端口都在用电的情况下，当上级没有要求用电功率小于实际需求时，则自由用电，否则判断切二级或三级负荷是否可以满足需求，当切二级或三级负荷可以满足需求时，则按照负荷安全级别从低到高切除负荷，否则提前告知一级负荷，按照负荷安全级别从低到高切除负荷；
(3)控制算法B在部分端口发电，部分端口用电的情况下，当接到上级限电指令时，则依据端口出力能力进行限电，否则当发电实测<用电需求且发电端口有出力空间时，则使分布式电源按照最大裕量发电；
(4)控制算法B在含有储能的情况下，如果发电实测>用电需求，且储能可以充电，则利用发电多余功率为储能充电，储能充电后还有多余则电能售给电网；
如果发电量>用电需求，储能不能充电，则功率售给电网；
如果发电实测<用电需求，发电电源达到最大值，储能可以放电，且从电网购电成本低于储能放电成本，则从电网购电；
如果发电实测<用电需求，发电电源达到最大值，储能可以放电，且从电网购电成本高于储能放电成本，则储能放电，进行区域自治；
如果发电实测<用电需求，发电电源达到最大值，且储能不可以放电，则从电网购电；
如果发电实测<用电需求，发电电源未达到最大值，则分布式电源按最大能力发电。
如图10所示的控制算法C的控制逻辑，包括：
(1)控制算法C在所有端口都在发电的情况下，各端口根据对外端口购电价格进行售电；
(2)控制算法C在所有端口都在用电的情况下，当上级没有要求用电功率小于实际需求时，则自由用电，否则判断切二级或三级负荷是否可以满足需求，当切二级或三级负荷可以满足需求时，则按照负荷安全级别从低到高切除负荷，否则提前告知一级负荷，按照负荷安全级别从低到高切除负荷；
(3)控制算法C在部分端口发电，部分端口用电的情况下，当发电能力<用电需求时，则根据负荷等级进行切除，否则进入买方市场；
(4)控制算法C在含有储能的情况下，当储能所有权独立，则根据储能荷电状态以及根据电力交易电价决定当前的操作；
当储能所有权不独立且与系统内某发电所有权一致，则根据储能荷电状态以及根据电力交易电价决定当前的操作；
当储能所有权不独立且与某负荷所有权一致，则根据系统内预测交易电价以及状态执行操作。如图11所示，本申请以尽可能保证负荷用电为目标，能量路由器运行的兼顾经济性、稳定性，主要面向的是局域能源互联网，能量路由器之间的能量交换不做考虑。虽然各类源、荷、储都属于对内端口，但是能量路由器对内端口本身或对内对外端口之间所有权的不同，直接导致了经济性指标差异，间接影响了控制算法的生成。“端口分类—所有权分类—控制算法(细化到四种不同的运行情况)”是本申请的整体设计思路及关键点。本申请主要面向局域能源互联网能量路由器内外端口来设计控制策略，至于与电网、其它层级能量路由器、其他同层级的能量路由器之间的调度信息交互、功率流动等具体控制策略，并没有涉及，只是将它们都看成是与本能量路由器外部端口所连接。由图11可知本发明的设计思路是环环相扣、不可分割的，是一个系统的设计思路，以下是本发明的改进点：
1.端口的所有权是建立在对端口的分类上的，此时对内对外端口的分类不是仅仅按照端口所连接的“源、荷、储、网、其它层级能量路由器”来进行分类，端口分类与所有权的分类密不可分，相互依存。通过对局域能源互联网能量路由器端口的对内、对外分类来判断内外端口的所有权分类的设计思路。
另外本申请中的对内端口和对外端口不同于电信行业里面的路由器映射中内部端口与外部端口分类。本申请中的端口分类仅与不同行业的路由器端口分类的名称一样，但它们的功能与工作原理是不一样的，电信与电力行业是存在着诸多不同的，电作为信号流过路由器与电作为能源流过能量路由器也是不同的。另外本申请中的对外端口与对内端口不仅只是这样简单的概念上面的东西，并不仅是端口的“名字”而已，能量路由器中的控制模块通过对外端口接受外部电网或路由器的用电、限电等信息，来对内部端口的各类设备发出用电、发电、储电的命令，进而实现能源的调度，此时外部端口相当于信息与能量的输入端口。同时，外部端口也负责将本能量路由器内部的运行状态信息、多余电量传递给电网或其它层级的能量路由器，此时相当于输出端口。
除此之外，本申请对内端口与对外端口定义与利用的创新点在于对端口的分类和对分类信息的利用，端口的所有权是建立在对端口的分类上面的，而端口的所有权又决定了不同的控制算法。换句话说，本申请中引入对内端口与对外端口，并不是为了体现此端口连接的是源还是网，亦或是可接入的其他层级的能量路由器，而是综合考虑了实际(对外端口归属于电网或其他层级能量路由器，对内端口归属于各类发电源、用电负荷)，对端口进行分类，然后比较不同端口的所有权来得出不同的控制算法，此时对内端口、对外端口的概念提出与利用是创新性的。
目前对于能量路由器端口的研究集中在根据拓扑结构对不同类型端口进行稳态建模，分类也多根据端口的电力电子变换器来分为直流端口与交流端口和通信端口，也有将电压分为不同的电压区间来对应不同电压区间的端口。
2.本申请中局域能源互联网中能量路由器的运行情况包括：
第1运行情况，各端口都在对外发电；
第2运行情况，各端口都在吸收电能；
第3运行情况，各端口中部分端口在发电，部分端口在吸收电能；
第4运行情况，对内端口中含有储能。
根据此四类运行方式来对控制算法进行分类讨论，创新点在于提高了判断储能接入与否的优先级，减小了储能的影响(可能在短时间内储能会在充电放电状态来回转换，避免了能量路由器运行模式及控制策略的频繁切换，保证了算法的有效可靠性。
本申请提出的分类方法中首先需要注意到：储能是既可以充电又可以放电的，也就是说储能既可以作为负荷来吸收能量，也可以作为电源释放能量来满足路由器内部端口或者外部端口的用能需求，在常规分类时储能也可以存在于运行情况1、2、3中。而本申请中，考虑到储能系统充放电的特性(可能在短时间内储能需要改变运行状态，进而导致整个能量路由器内部运行情况的转换)，则将储能接入独立为一种运行状态，便于对控制算法进行设计，即使储能充放电状态发生改变，能量路由器的运行情况及控制思路仍然不发生改变，提高了判断储能接入与否的优先级，减小了储能的影响；避免了能量路由器运行模式的频繁切换，保证了算法的有效可靠性。
其次业内对于局域能源互联网的研究远远少于对能源互联网的研究，目前能量路由器的研究大多面向交直流混合微电网，这也就导致了其运行情况分类更多的是按不同电压等级的交流直流微网之间能量交换来分类的，且运用场景多为智能配电网，即使也有一些自储能、混合储能相关的研究与发明，但都没有将储能工作状态单独拿出来考虑，此时储能仅仅是一个具有不同工作特性直流的接口，而本申请中是深入考虑了储能的充放电状态及充电电价选择才来设计控制算法。
最后，本申请中端口类型是依据当前的实测功率来确定的，而功率是在实时变化的。不同时刻能量路由器内部用电负荷、用电需求与外部需求都是随时间变化的，能量路由器在不同时刻会处于不同的运行情况，这也就对控制算法提出了更高的要求。所以后面控制算法中，本申请针对能量路由器内外部端口的不同的所有权分类都按照四种运行情形分别设计控制算法，保证能量路由器能够工作于所有工况。
3、局域能源互联网能量路由器能量管理算法根据所有权来设计，结合经济性、系统运行稳定性指标并以满足负荷用电需求为目标，综合设计其控制算法。
在局域能源互联网能量路由器的算法控制中，比较常规的有用电成本最优(由各类发电电源度电成本控制)、环境最优(发电源污染程度控制)、并离网状态、发电预测及负荷预测、电压电流控制、分层协调控制等等，而将能量路由器所接入的端口分类内部与外部端口，再根据端口可能存在的不同所有权情况进行分类，最后综合考虑路由器运行可靠性与各类运用场景的经济性对比，本发明提出基于所有权并分类不同运行情况来设计的局域能源互联网能量路由器的控制算法。
在现有的其他控制算法中，都或多或少的会考虑到经济性，尤其是用电成本最优、发电预测及负荷预测控制方式，但是用电成本最优面向的对象是负荷，是为负荷选择最经济的用电顺序和用电方式，发电预测与负荷预测则是为了保证供需平衡，这样的设计方式里面，首先没有考虑不同端口接入设备的所有权，使得评价经济性指标时不够全面，另外储能的充放电更加的被动，并没有像本申请中将储能接入与否分类、考虑储能的所有权与其他端口所有权是否统一，然后深入分析来得出控制算法。
4、局域能源互联网能量路由器能量管理算法根据所有权的分类：
·A：局域能源互联网能量路由器的对内端口以及对外端口的所有权都一样；
·B：局域能源互联网能量路由器对内端口所有权一致且不属于电网，对外是电网；
·C：局域能源互联网能量路由器内部端口的所有权不唯一，区域自治，或者对外接电网。
三种控制算法分别对应三种目标客户，A中对内端口以及对外端口的所有权都一样，对应的是发用一体，自发自用的客户、离网状态下的微网、电力调度中心等；B中对内端口所有权一致，对外是电网，对应的则是类似于售电公司、电力交易中心性质的客户；C中内部端口的所有权不唯一，区域自治，对应于发电与用电客户。这样的分类便保证了能量路由器能够运用于所有场景，面对不同目标客户时，其经济性要求是不一样的，甚至是互相冲突的，例如为了发电公司的利益最大化而增加上网电价就可能伤害到售电公司和负荷侧用户的利益。此申请的控制算法中，将内部外部端口的所有权清楚分类，结合能量路由器负荷用电需求和各类用户或运营商对经济性的要求，来对不同所有权分类、不同运行模式分别制定了控制算法，让不同的用户和应用场景可以选择符合自己经济最优运行模式的控制策略。现有的能量调度中考虑经济性的时候未考虑节点的归属问题造成最终经济性指标计算模糊化，而本技术方案通过所有权的分类解决了节点归属问题，实现了经济性指标清晰化。
5、局域能源互联网控制算法A、控制算法B、控制算法C的控制逻辑，在对储能与电网控制的设计中，不仅考虑了实时的电能供需关系，还将储能可在将来储电的情况也考虑进去，设定了储能与电网放电的优先级。同时，在能量路由器处于区域自治，发电量>用电量时，引入了电价博弈运营模式，即进入了买方市场，这样的选择最根本上还是因为所有权的不同，此外，因为所有权的不同还提出了根据当前上报电价与预测电价两种不同的方式再结合储能核电状态综合考虑后再决定储放能操作，保证了储能系统的经济运行、使得储能购电的动态成本控制成为可能。
由于能量路由器具有不同所有权的端口及运行情况，控制策略分类较多，本申请的控制逻辑是在常规技术手段的基础上添加了在不同运用场景下所特有的控制逻辑。在用能方面，尽可能保证能量路由器内部负荷的用能需求是最为重要的，其次是保证能量路由器内部储能的充电需求，只有当两者的需求都得到满足之后，才考虑将多余的电量输送给电网。选择这样设计的原因是为了保证系统应急能力，事实上如果仅仅为了经济效益的话，是可以选择将多余电量先输送给电网的，当需求满足、电网限电时再给储能充电。但是本申请衡量了经济效益与系统稳定、储能应急能力的利弊，选择将给储能充电的优先级提在电网之前，并未急着将电能“变现”。这样，在运行时，即使负荷的用电需求突增，也能先选择将储能里存储的电能先发出供给储能用能。同样的，在放电顺序上，例如控制算法B中含有储能的运行条件下，如果发电量<用电需求，储能可以放电时，此时如果按照实时的用电需求、满足实时的经济效益最优的话，在电网购电电价低于储能放电成本价时，负荷用电是应该先选择电网的电，但本申请中考虑到了内外部端口及未来电能供需关系：内部端口储能系统即使放电后也可能再次充电及售电来减少本次放电的成本，而电网的电则是属于外部端口的电，所以选择先让储能放电，储能放电不能满足负荷需求之后，再选择向电网购电。
另外在控制算法C运行情况3中，路由器处于离网或区域自治，当最大发电量>最大用电需求时，由于路由器内部的端口的所有权不一样，属于不同的运营商，此时选择在能量路由器系统内加入电价博弈运营模式，即进入了买方市场，内部端口的负荷、储能与电源之间根据电价与用能需求来实现电能交易，而当能量路由器并网时，也依然保持买方市场，只是相当于多增加了电网这一个竞争者，此时买方便是电网、储能、负荷或其他层级的路由器，增加能量路由器内部的买卖电能的灵活性与选择空间，更能满足各类运用场景。
在能量路由器内部端口所有权不统一时，针对储能系统的控制算法，本申请充分考虑了储能系统可能的运行模式，提出了根据当前上报电价与预测电价两种不同的方式再结合储能荷电状态综合考虑后再决定储放能操作，保证了储能系统的经济运行。这是本申请的一个创新点，因为当储能系统所有权独立的时候，储能并没有必须保证内部负荷用电需求的义务，对于储能的运营商而言此时遵循“价高者得”的原则，这样才能保证储能系统的利益最大化。而当储能系统与某负荷所有权相同时，储能的首要责任便是保证该负荷的正常用电，当发电源无法满足需求时，储能系统需最大限度的满足负荷用电。而需要充电的话则比较当前可供电同级端口供电价格以及电网售电电价，确定充电功率，或者根据预测，在固定时间点再另行充电，这样就使得储能购电的动态成本控制成为可能。
实施例3
基于同一发明构思本发明还提供了一种局域能源互联网中能量路由器的能量管理系统，包括；
控制算法模块，用于基于各端口的所有权确定控制算法；
运行情况模块，用于基于各端口的实测功率判断能量路由器的运行情况；
选择模块，用于基于控制算法和运行情况从预设的控制逻辑中进行选择；
执行模块，用于基于选择的控制逻辑向各端口下发控制命令。
实施例中，所述控制算法模块，包括：
确定所有权单元，用于基于各端口连接设备的所有者确定各端口的所有权；
其中，所述各端口包括对外端口和多个对内端口；所述对外端口与电网或其它能量路由器连接；对内端口与源、荷、储设备中的一种或多种连接。
实施例中，所述控制算法模块，还包括：
第一控制算法单元，用于当对内端口连接的设备与对外端口连接的设备归属于同一所有者时采用第一控制算法进行能量管理；
第二控制算法单元，用于当对内端口连接的设备与对外端口连接的设备归属于不同所有者时则采用第二控制算法进行能量管理；
第三控制算法单元，用于当对内端口连接的设备归属于不同所有者时采用第三控制算法进行能量管理。
实施例中，所述系统还包括：设定模块，用于控制逻辑的设定；所述设定模块包括：
设定第1控制逻辑单元，用于基于第一控制算法在第一运行情况下进行设置；
设定第2控制逻辑单元，用于基于第一控制算法在第二运行情况下进行设置；
设定第3控制逻辑单元，用于基于第一控制算法在第三运行情况下进行设置；
设定第4控制逻辑单元，用于基于第一控制算法在第四运行情况下进行设置；
设定第5控制逻辑单元，用于基于第二控制算法在第一运行情况下进行设置；
设定第6控制逻辑单元，用于基于第二控制算法在第二运行情况下进行设置；
设定第7控制逻辑单元，用于基于第二控制算法在第三运行情况下进行设置；
设定第8控制逻辑单元，用于基于第二控制算法在第四运行情况下进行设置；
设定第9控制逻辑单元，用于基于第三控制算法在第一运行情况下进行设置；
设定第10控制逻辑单元，用于基于第三控制算法在第二运行情况下进行设置；
设定第11控制逻辑单元，用于基于第三控制算法在第三运行情况下进行设置；
设定第12控制逻辑单元，用于基于第三控制算法在第四运行情况下进行设置。
实施例中，所述设定第11控制逻辑单元，具体用于：
当最大发电量<最大用电需求时，则根据负荷等级对负荷进行切除控制；
当最大发电量>最大用电需求时，则不同所有者的各端口之间根据电价与用能需求来进行电能交易。
实施例中，所述设定第12控制逻辑单元，具体用于：
当储能的所有者与其余各端口连接设备的所有者不同时，则储能基于当前上报的电力交易电价以及储能荷电状态来决定储放能操作；
当储能的所有者与各端口中任一功率输出端口的所有者相同时，则根据预测电价以及储能的荷电状态决定当前储放能操作；
当储能的所有者与各端口中任一功率输入端口的所有者相同时，则在同级端口供电不足的情况下，储能为负荷供电；如果储能需要充电，则比较当前可供电同级端口的供电价格和电网的售电电价确定充电功率，或者基于预测电价在固定时间点为储能进行充电。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (15)

1.一种局域能源互联网中能量路由器的能量管理方法，其特征在于，包括：
S1、基于各端口的所有权确定控制算法；
S2、基于各端口的实测功率判断能量路由器的运行情况；
S3、基于控制算法和运行情况从预设的控制逻辑中进行选择；
S4、基于选择的控制逻辑向各端口下发控制命令。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各端口的所有权由各端口连接设备的所有者确定；
其中，所述端口包括对外端口和多个对内端口，所述对外端口与电网或其它能量路由器连接；对内端口与源、荷、储设备中的一种或多种连接。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于各端口的所有权确定控制算法，包括：
当对内端口连接的设备归属于不同所有者时采用第三控制算法进行能量管理；否则：
当对内端口连接的设备与对外端口连接的设备归属于同一所有者时采用第一控制算法进行能量管理；
当对内端口连接的设备与对外端口连接的设备归属于不同所有者时则采用第二控制算法进行能量管理。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述能量路由器的运行情况，包括：
当各端口向外输出功率时，确定为所述能量路由器的第一运行情况；
当各端口向外吸收功率时，确定为所述能量路由器的第二运行情况；
当部分端口向外输出功率且部分端口向外吸收功率时，确定为所述能量路由器的第三运行情况；
当对内端口连接储能时，确定为所述能量路由器的第四运行情况。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制逻辑的设定包括：
基于对第一控制算法、第二控制算法和第三控制算法以及第一运行情况、第二运行情况、第三运行情况和第四运行情况通过排列组合进行设置。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制逻辑的设定还包括：
按照用电优先级和放电顺序进行设置；
其中，所述用电优先级为：能量路由器内部负荷的用电需求>能量路由器内部储能充电需求>多余电量输入电网；
所述放电顺序为：储能放电>从电网购电。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，基于第三控制算法和第三运行情况设定的控制逻辑，包括：
当最大发电量<最大用电需求时，则根据负荷等级对负荷进行切除控制；
当最大发电量>最大用电需求时，则不同所有者的各端口之间根据电价与用能需求来进行电能交易。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，基于第三控制算法和第四运行情况设定的控制逻辑，包括：
当储能的所有者与其余各端口连接设备的所有者不同时，则储能基于当前上报的电力交易电价以及储能荷电状态来决定储放能操作；
当储能的所有者与各端口中任一功率输出端口的所有者相同时，则根据预测电价以及储能的荷电状态决定当前储放能操作；
当储能的所有者与各端口中任一功率输入端口的所有者相同时，则在同级端口供电不足的情况下，储能为负荷供电；如果储能需要充电，则比较当前可供电同级端口的供电价格和电网的售电电价确定充电功率，或者基于预测电价在固定时间点为储能进行充电。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于选择的控制逻辑向各端口下发控制命令之后，还包括：
根据潮流流动返回各端口的实测功率并执行S2，直到控制终止。
10.一种局域能源互联网中能量路由器的能量管理系统，其特征在于，包括；
控制算法模块，用于基于各端口的所有权确定控制算法；
运行情况模块，用于基于各端口的实测功率判断能量路由器的运行情况；
选择模块，用于基于控制算法和运行情况从预设的控制逻辑中进行选择；
执行模块，用于基于选择的控制逻辑向各端口下发控制命令。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述控制算法模块，包括：
确定所有权单元，用于基于各端口连接设备的所有者确定各端口的所有权；
其中，所述各端口包括对外端口和多个对内端口；所述对外端口与电网或其它能量路由器连接；对内端口与源、荷、储设备中的一种或多种连接。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述控制算法模块，还包括：
第一控制算法单元，用于当对内端口连接的设备与对外端口连接的设备归属于同一所有者时采用第一控制算法进行能量管理；
第二控制算法单元，用于当对内端口连接的设备与对外端口连接的设备归属于不同所有者时则采用第二控制算法进行能量管理；
第三控制算法单元，用于当对内端口连接的设备归属于不同所有者时采用第三控制算法进行能量管理。
13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：设定模块，用于控制逻辑的设定；所述设定模块包括：
设定第1控制逻辑单元，用于基于第一控制算法在第一运行情况下进行设置；
设定第2控制逻辑单元，用于基于第一控制算法在第二运行情况下进行设置；
设定第3控制逻辑单元，用于基于第一控制算法在第三运行情况下进行设置；
设定第4控制逻辑单元，用于基于第一控制算法在第四运行情况下进行设置；
设定第5控制逻辑单元，用于基于第二控制算法在第一运行情况下进行设置；
设定第6控制逻辑单元，用于基于第二控制算法在第二运行情况下进行设置；
设定第7控制逻辑单元，用于基于第二控制算法在第三运行情况下进行设置；
设定第8控制逻辑单元，用于基于第二控制算法在第四运行情况下进行设置；
设定第9控制逻辑单元，用于基于第三控制算法在第一运行情况下进行设置；
设定第10控制逻辑单元，用于基于第三控制算法在第二运行情况下进行设置；
设定第11控制逻辑单元，用于基于第三控制算法在第三运行情况下进行设置；
设定第12控制逻辑单元，用于基于第三控制算法在第四运行情况下进行设置。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述设定第11控制逻辑单元，具体用于：
当最大发电量<最大用电需求时，则根据负荷等级对负荷进行切除控制；
当最大发电量>最大用电需求时，则不同所有者的各端口之间根据电价与用能需求来进行电能交易。
15.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述设定第12控制逻辑单元，具体用于：
当储能的所有者与其余各端口连接设备的所有者不同时，则储能基于当前上报的电力交易电价以及储能荷电状态来决定储放能操作；
当储能的所有者与各端口中任一功率输出端口的所有者相同时，则根据预测电价以及储能的荷电状态决定当前储放能操作；
当储能的所有者与各端口中任一功率输入端口的所有者相同时，则在同级端口供电不足的情况下，储能为负荷供电；如果储能需要充电，则比较当前可供电同级端口的供电价格和电网的售电电价确定充电功率，或者基于预测电价在固定时间点为储能进行充电。
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