CN112787330A - 含共享储能的配电网协同运行控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种含共享储能的配电网协同运行控制方法和系统，涉及智能电网技术领域。控制方法包括：获取用电用户的用电数据、发电用户的发电数据和共享储能电站的运行数据；根据用电用户的用电数据、发电用户的发电数据和共享储能电站的运行数据，向用电用户推送供电的发电用户，向发电用户提供共享储能服务，向用电用户提供共享供能服务。该方法和系统结合共享经济思维，将用电用户和发电用户相连，按照不同用电用户的用电需求，向用电用户推送至少一家供电的发电用户和提供共享供能服务，使用电用户能够随时按需选用发电用户，降低用电成本，同时，向发电用户提供共享储能服务，尽量避免了发电用户的弃电量，提高了发电用户的收益。

Description

含共享储能的配电网协同运行控制方法和系统

技术领域

本发明涉及智能电网技术领域，具体而言，涉及一种含共享储能的配电网协同运行控制方法和系统。

背景技术

随着化石能源的消耗和全球变暖等环境问题日益严峻，优先开发利用风能、太阳能等可再生能源对于改变我国能源结构、保障能源安全、提高能源效率具有重要的意义。

在此背景下，提出了两个替代的核心概念：供电侧清洁能源替代化石能源以及消费侧电能替代其他能源，“以电代煤、以电代油、电从远方来、来的是清洁电”是两个替代的具体措施，且提高电能在终端能源消费的比重、促进新能源消纳、保证能源供给安全、解决环境污染问题是两个替代的最终目的。

但具有波动性、不确定性的风力发电、光伏发电等分布式能源的大规模并入，导致电网频率波动加剧，甚至影响电网的安全稳定运行。而储能系统的充放电特性能够对能量进行时空平移，在一定程度上实现削峰填谷。因此，电力系统配置储能系统，将有效解决新能源并网给系统带来的运行压力，并使得原本几乎“刚性”的系统变得“柔性”起来，可实现能量的时空转移，增强系统的灵活性，然而其高成本却限制了其大规模应用，同时传统储能系统中能量流和数据流相互独立，缺乏能量流和数据流在相同尺度的深度融合。

发明内容

本发明的目的包括提供了一种含共享储能的配电网协同运行控制方法和系统，其结合共享经济思维，将用电用户和发电用户相连，使用电用户能够随时按需选用发电用户和接受共享供能服务，降低用电成本，并提高发电用户的收益。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种含共享储能的配电网协同运行控制方法，控制方法包括：

获取用电用户的用电数据、发电用户的发电数据和共享储能电站的运行数据；

根据用电用户的用电数据和发电用户的发电数据，向用电用户推送至少一家供电的发电用户；

根据共享储能电站的运行数据和发电用户的发电数据，向发电用户提供共享储能服务；

根据共享储能电站的运行数据和用电用户的用电数据，向用电用户提供共享供能服务。

在可选的实施方式中，用电用户包括工业园区、商业办公区和居民区。

在可选的实施方式中，发电用户包括风力发电供应区、光伏发电供应区和风光互补发电供应区。

在可选的实施方式中，共享储能电站的运行数据包括共享储能电站的剩余储能容量数据，根据共享储能电站的运行数据和用电用户的用电数据，向用电用户提供共享供能服务包括：

根据共享储能电站的剩余储能容量数据和发电用户的发电数据，向发电用户提供共享供能服务。

在可选的实施方式中，共享储能电站的运行数据包括共享储能电站的储能数据，根据共享储能电站的运行数据和用电用户的用电数据，向用电用户提供共享供能服务包括：

根据共享储能电站的储能数据和用电用户的用电数据，向用电用户提供共享供能服务。

在可选的实施方式中，发电用户的发电数据包括发电量，共享储能电站的储能数据包括储电量，用电用户的用电数据包括用电量，控制方法还包括：

在发电用户的发电量和共享储能电站的储电量之和小于用电用户的用电量的条件下，则向电网购买还缺少的电量，并提供给用电用户。

第二方面，本发明提供一种含共享储能的配电网协同运行控制系统，控制系统包括：

电子仪表，用于多家获取用电用户的用电数据和多家发电用户的发电数据；

中央处理单元，与电子仪表电连接，中央处理单元用于根据用电用户的用电数据和发电用户的发电数据，向用电用户推送至少一家供电的发电用户；

共享储能电站，与中央处理单元电连接，中央处理单元用于获取共享储能电站的运行数据，根据共享储能电站的运行数据和发电用户的发电数据，向发电用户提供共享储能服务，根据共享储能电站的运行数据和用电用户的用电数据，向用电用户提供共享供能服务。

在可选的实施方式中，共享储能电站的运行数据包括共享储能电站的剩余储能容量数据，中央处理单元还用于根据共享储能电站的剩余储能容量数据和发电用户的发电数据，向发电用户提供共享供能服务。

在可选的实施方式中，共享储能电站的运行数据包括共享储能电站的储能数据，中央处理单元还用于根据共享储能电站的储能数据和用电用户的用电数据，向用电用户提供共享供能服务。

在可选的实施方式中，发电用户的发电数据包括发电量，共享储能电站的储能数据包括储电量，用电用户的用电数据包括用电量，中央处理单元还用于在发电用户的发电量和共享储能电站的储电量之和小于用电用户的用电量的条件下，则向电网购买还缺少的电量，并提供给用电用户。

本发明实施例提供的含共享储能的配电网协同运行控制方法和系统的有益效果包括：结合共享经济思维，将用电用户和发电用户相连，按照不同用电用户的用电需求，向用电用户推送供电的发电用户和提供共享供能服务，使用电用户能够随时按需选用发电用户，降低用电成本，同时，向发电用户提供共享储能服务，尽量避免了发电用户的弃电量，提高了发电用户的收益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的含共享储能的配电网协同运行控制方法的流程图；

图2为本发明第二实施例提供的含共享储能的配电网协同运行控制系统的组成框图；

图3为本发明第三实施例提供的含共享储能的配电网协同运行控制系统的组成框图。

图标：1-含共享储能的配电网协同运行控制系统；2-中央处理单元；3-电子仪表；4-共享储能电站。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

第一实施例

请参考图1，本实施例提供了一种含共享储能的配电网协同运行控制方法(以下简称：“控制方法”)，控制方法包括以下步骤：

S1：获取用电用户的用电数据、发电用户的发电数据和共享储能电站的运行数据。

其中，用电用户包括工业园区、商业办公区、居民区等需要用电的主体。用电用户的用电数据包括用电量。

发电用户包括风力发电供应区、光伏发电供应区、风光互补发电供应区等具有发电能力的主体。发电用户的发电数据包括发电量。

共享储能电站的运行数据共享储能电站的剩余储能容量数据和储能数据。

S2：根据用电用户的用电数据和发电用户的发电数据，向用电用户推送供电的发电用户。

这样，用电用户可以按需选择供电的发电用户，不仅可以满足自身用电需求，降低用电成本，还可以避免发电用户弃电。

S3：根据共享储能电站的剩余储能容量数据和发电用户的发电数据，向发电用户提供共享储能服务。

这样，共享储能电站可吸纳各种用户的多余电量，并可以供电量不足的用户提供供电服务，避免电量浪费。

S4：根据共享储能电站的储能数据和用电用户的用电数据，向用电用户提供共享供能服务。

这样，控制系统及时向缺电用户提供供电服务，不仅满足缺电用户的用电需求，还能使发电用户的多余电量充分利用。

S5：在发电用户的发电量和共享储能电站的储电量之和小于用电用户的用电量的条件下，则向电网购买还缺少的电量，并提供给用电用户。

这样，控制系统向用电用户提供成本最低的用电方案，还能使提供电量的用户享受收益，一举两得。

S2～S5的执行顺序没有严格的限定，可以按照用户实际情况灵活限定。

本实施例提供的含共享储能的配电网协同运行控制方法的有益效果包括：结合共享经济思维，将用电用户和发电用户相连，按照不同用电用户的用电需求，向用电用户推送供电的发电用户，使用电用户能够随时按需选用发电用户和接受共享供能服务，降低用电成本，同时，向发电用户提供共享储能服务，尽量避免了发电用户的弃电量，提高了发电用户的收益。

第二实施例

请参阅图2，本实施例提供了一种含共享储能的配电网协同运行控制系统1(以下简称：“控制系统”)，控制系统包括中央处理单元2和电子仪表3，其中，每个电子仪表3用于连接用电用户和发电用户，电子仪表3用于获取用电用户的用电数据和发电用户的发电数据。

其中，用电用户包括工业园区、商业办公区、居民区等需要用电的主体。用电用户的用电数据包括用电量。发电用户包括风力发电供应区、光伏发电供应区、风光互补发电供应区等具有发电能力的主体。发电用户的发电数据包括发电量。

每个电子仪表3均与中央处理单元2电连接，中央处理单元2用于根据用电用户的用电数据和发电用户的发电数据，向用电用户推送供电的发电用户。

中央处理单元2还与共享储能电站4电连接，中央处理单元2用于获取共享储能电站4的剩余储能容量数据和储能数据，还用于根据共享储能电站4的剩余储能容量数据和发电用户的发电数据，向发电用户提供共享储能服务，还用于根据共享储能电站4的储能数据和用电用户的用电数据，向用电用户提供共享供能服务。

具体的，发电用户的发电数据包括发电量，共享储能电站4的储能数据包括储电量，用电用户的用电数据包括用电量，中央处理单元2还与电网连接，中央处理单元2还用于在发电用户的发电量和共享储能电站4的储电量之和小于用电用户的用电量的条件下，则向电网购买还缺少的电量，并提供给用电用户。

第三实施例

请参阅图3，本实施例提供了一种含共享储能的配电网协同运行控制系统1(以下简称：“控制系统”)，其与第二实施例提供的控制系统组成和功能相同，不同之处在于，本实施例中，控制系统还包括共享储能电站4。

其中，共享储能电站4与中央处理单元2电连接，每个电子仪表3用于连接用电用户和发电用户，每个电子仪表3电连接中央处理单元2，中央处理单元2用于连接电网。中央处理单元2中存储有程序，中央处理单元2读取程序可以执行第一实施例提供的控制方法。

本发明实施例提供的含共享储能的配电网协同运行控制系统1的有益效果包括：结合共享经济思维，将用电用户和发电用户相连，按照不同用电用户的用电需求，向用电用户推送供电的发电用户和提供共享供能服务，使用电用户能够随时按需选用发电用户，降低用电成本，同时，向发电用户提供共享储能服务，尽量避免了发电用户的弃电量，提高了发电用户的收益。

本发明的实施例提供的含共享储能的配电网协同运行控制方法和系统，结合共享经济思维，将用户闲置储能装置集中起来管理运行，且与多种类型的用户相连，如工业园区、商业办公区和居民区，进而通过对储能统一建设、统一调度、统一维护，为用户提供更好的储能服务，同时采用合作博弈方法对参与者进行集中管理，提高收益且实现社会福利最大化，该方法使用户可随时、随地、按需使用电网级的共享储能资源，可以显著地降低提供储能服务的成本。

本发明的实施例提供的含共享储能的配电网协同运行控制方法和系统的具体调度或运行策略可以考虑各个用电用户的经济收益，例如工业园区在电网用电高峰时运行少量的工业负荷或不工作，在电网用电低谷时运行大量的工业负荷或满负荷运行，实现电网削峰填谷，则工业园园区的经济收益为：

f₁＝C₁₁*Q₁₁+C₁₂*Q₁₂

式中，f₁为工业园区的经济收益，C₁₁、Q₁₁分别为工业园区低谷时期的电价和用电量，C₁₂、Q₁₂分别为工业园区参与调峰的补助费用和参与调峰少用的电量。

商业办公区在电网用电高峰时进行少量的商业活动或不工作，在电网用电低谷时大量的商业活动或满负荷运行，实现电网削峰填谷，则商业办公区的经济收益为：

f₂＝C₂₁*Q₂₁+C₂₂*Q₂₂

式中，f₂为商业办公区的经济收益，C₂₁、Q₂₁分别为商业办公区低谷时期的电价和用电量，C₂₂、Q₂₂分别为商业办公区参与调峰的补助费用和参与调峰少用的电量。

风力发电供应区采用风力发电供应该地区的用电，若有剩余电量可出售，多余电给储能电站或其它区域，以减小弃风量，若该地区电量供电不足，可从电网其它区域进行购电，实现供需平衡，则风力发电供应区的经济收益为：

f₃＝C₃₁*Q₃₁+C₃₂*Q₃₂-C₃₃

式中，f₃为风力发电供应区的经济收益，C₃₁、Q₃₁分别为风力发电上网电价和上网电量，C₃₂、Q₃₂分别为促进弃风的补偿电价和弃风量，C₃₃为储能使用成本。

光伏发电供应区采用光伏发电供应该地区的用电，若有剩余电量可出售多余电给储能电站或其它区域，若电量供应不足，可从电网其它区域进行购电，实现供需平衡，则光伏发电供应区的经济收益为：

f₄＝C₄₁*Q₄₁+C₄₂*Q₄₂-C₄₃

式中，f₄为光伏发电供应区的经济收益，C₄₁、Q₄₁分别为光伏发电上网电价和上网电量，C₄₂、Q₄₂分别为促进弃光的补偿电价和弃光量，C₄₃为储能使用成本。

电网在系统电量供应不足时，电网出售电给系统，当系统供应电量剩余时，电网购买系统剩余电量，同时维持系统安全稳定运行，则电网的经济收益为：

f₅＝C₅₁*Q₅₁-C₅₂*Q₅₂

式中，f₅为电网的经济收益，C₅₁、Q₅₁分别为电网售给系统的电价和电量，C₅₂、Q₅₂分别为电网吸收系统的电价和电量。

系统服务于工业园区、商业办公区、居民区、风力发电供应区、光伏发电供应区和风光互补发电供应区，且使用共享储能电站满足用户充电和放电的需求，不受时间和容量的限制，用户通过向储能电站运营商缴纳服务费用换取共享储能服务，电站运营商缴纳服务费用换取共享储能服务，则共享储能电站的经济收益为：

f₆＝C₆₁*Q₆₁+C₆₂*Q₆₂

式中，f₆为共享储能电站的经济收益，C₆₁、Q₆₁分别为共享储能放电服务费用和放电容量，C₆₂、Q₆₂分别为共享储能充电服务费用和充电容量。

中央处理单元设计了基于合作博弈的再分配机制的，使参与者的单独决策的均衡结果符合整体决策目标。本实施例提供的控制方法和系统按照不同用户对储能的需求，进行能量管理，通过用户共享储能资源，从而用户可以按照自己的意愿获得共享储能的充电和放电，共享储能电站会做出相应的响应，以此改善用户的负荷曲线，缓解系统供需平衡压力，降低用电成本，控制系统能够聚拢大量的具有互补性的用户，以实现规模效益。用户根据共享储能服务的价格和自己的用电情况决定购买多少储能容量，用户向控制系统购买储能容量使用权之后，在运行中根据自身储能使用需求，向控制系统发出充电和放电指令。控制系统通过合理地选择储能设施的充放电时机以及充放电功率，以期达到尽可能小的自身成本。在运行过程中，电网为共享储能电站充当备用，当共享储能电站中的电能不足以满足用户的放电需求时，共享储能电站从电网直接购买电能供用户使用。用户的负荷不能被储能放电所满足的部分将由用户直接向电网购买。

综上，本发明实施例提供的含共享储能的配电网协同运行控制方法和系统，考虑了储能电站的技术与电力市场环境，借鉴共享经济思维模式，提出了共享式储能，实现能量流和信息流在相同尺度的深度融合以及降低运行成本。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种含共享储能的配电网协同运行控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

获取用电用户的用电数据、发电用户的发电数据和共享储能电站的运行数据；

根据所述用电用户的所述用电数据和所述发电用户的所述发电数据，向所述用电用户推送至少一家供电的所述发电用户；

根据所述共享储能电站的所述运行数据和所述发电用户的所述发电数据，向所述发电用户提供共享储能服务；

根据所述共享储能电站的所述运行数据和所述用电用户的所述用电数据，向所述用电用户提供共享供能服务。

2.根据权利要求1所述的含共享储能的配电网协同运行控制方法，其特征在于，所述用电用户包括工业园区、商业办公区和居民区。

3.根据权利要求1所述的含共享储能的配电网协同运行控制方法，其特征在于，所述发电用户包括风力发电供应区、光伏发电供应区和风光互补发电供应区。

4.根据权利要求1所述的含共享储能的配电网协同运行控制方法，其特征在于，所述共享储能电站的所述运行数据包括所述共享储能电站的剩余储能容量数据，所述根据所述共享储能电站的所述运行数据和所述用电用户的所述用电数据，向所述用电用户提供共享供能服务包括：

根据所述共享储能电站的所述剩余储能容量数据和所述发电用户的所述发电数据，向所述发电用户提供所述共享供能服务。

5.根据权利要求4所述的含共享储能的配电网协同运行控制方法，其特征在于，所述共享储能电站的所述运行数据包括所述共享储能电站的储能数据，所述根据所述共享储能电站的所述运行数据和所述用电用户的所述用电数据，向所述用电用户提供共享供能服务包括：

根据所述共享储能电站的所述储能数据和所述用电用户的所述用电数据，向所述用电用户提供所述共享供能服务。

6.根据权利要求5所述的含共享储能的配电网协同运行控制方法，所述发电用户的所述发电数据包括发电量，所述共享储能电站的所述储能数据包括储电量，所述用电用户的所述用电数据包括用电量，其特征在于，所述控制方法还包括：

在所述发电用户的所述发电量和所述共享储能电站的所述储电量之和小于所述用电用户的所述用电量的条件下，则向电网购买还缺少的电量，并提供给所述用电用户。

7.一种含共享储能的配电网协同运行控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：

电子仪表(3)，用于获取多家用电用户的用电数据和多家发电用户的发电数据；

中央处理单元(2)，与所述电子仪表(3)电连接，所述中央处理单元(2)用于根据所述用电用户的所述用电数据和所述发电用户的所述发电数据，向所述用电用户推送至少一家供电的所述发电用户；

共享储能电站(4)，与所述中央处理单元(2)电连接，所述中央处理单元(2)用于获取共享储能电站(4)的运行数据，根据所述共享储能电站(4)的所述运行数据和所述发电用户的所述发电数据，向所述发电用户提供共享储能服务，根据所述共享储能电站的所述运行数据和所述用电用户的所述用电数据，向所述用电用户提供共享供能服务。

8.根据权利要求7所述的含共享储能的配电网协同运行控制系统，其特征在于，所述共享储能电站的所述运行数据包括所述共享储能电站的剩余储能容量数据，所述中央处理单元(2)还用于根据所述共享储能电站的所述剩余储能容量数据和所述发电用户的所述发电数据，向所述发电用户提供所述共享供能服务。

9.根据权利要求7所述的含共享储能的配电网协同运行控制系统，其特征在于，所述共享储能电站的所述运行数据包括所述共享储能电站的储能数据，所述中央处理单元(2)还用于根据所述共享储能电站的所述储能数据和所述用电用户的所述用电数据，向所述用电用户提供所述共享供能服务。

10.根据权利要求9所述的含共享储能的配电网协同运行控制系统，其特征在于，所述发电用户的所述发电数据包括发电量，所述共享储能电站的所述储能数据包括储电量，所述用电用户的所述用电数据包括用电量，所述中央处理单元(2)还用于在所述发电用户的所述发电量和所述共享储能电站(4)的所述储电量之和小于所述用电用户的所述用电量的条件下，则向电网购买还缺少的电量，并提供给所述用电用户。

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