CN113408892B - 一种保障多能互补微网分层协同调控系统及其调控方法 - Google Patents

一种保障多能互补微网分层协同调控系统及其调控方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种保障多能互补微网分层协同调控系统及其调控方法，包括能源优化互补系统，所述能源优化互补系统通过无线与微网能源管理系统实现双向连接，且微网运行系统通过无线与微网能源管理系统实现双向连接，所述能源优化互补系统包括能源管理中心，且能源管理中心的输出端通过导线与存储单元的输入端电性连接，本发明涉及微网技术领域。该保障多能互补微网分层协同调控系统及其调控方法，通过对再生能源站内部的发电情况进行监测，且综合计算可靠性和性能指标做出评估以及对未来发电情况进行分析优化，在此基础上实现了微网的协同调控技术，通过微网能源管理系统下发控制指令，控制微网中可再生能源的自治调度。

Description

一种保障多能互补微网分层协同调控系统及其调控方法
技术领域
本发明涉及微网技术领域，具体为一种保障多能互补微网分层协同调控系统及其调控方法。
背景技术
微型电网(微电网)有时简称微网：是相对传统大电网的一个概念，是指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络，并通过静态开关关联至常规电网，微电网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行，是智能电网的重要组成部分。
参考中国专利公开号为CN111967786A的一种多能互补微网的分层协同调控方法，通过构建兼顾多能互补微网整体与多能互补微网中电、热、冷、气各能源子系统之间不同利益需求的集成化综合模型，指导多能互补微网的协同规划、优化调控研究，能够实现多能互补微网中多种能量的精细化管理，能够逐级减少多能互补微网中源荷不确定性对系统的影响，提高能量的调控质量，然而该参考专利还存在以下不足：
1)、上述专利中，未对再生能源发电站内部的发电情况进行监测，难以综合微网对发电站未来的发电情况做出分析研究，因此则无法实现能源的优化互补，降低了微网对能源分布协调的能力。
2)、上述专利中，微网中微电源受自然条件影响出力波动较大，当负荷变化时，微电源的调整时间相对较长，微网存在与电网失去联络的风险，从而导致微网无法独立稳定运行。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种保障多能互补微网分层协同调控系统及其调控方法，解决了未对再生能源发电站内部的发电情况进行监测，难以综合微网对发电站未来的发电情况做出分析研究,从而降低微网对能源分布协调的能力以及微网存在与电网失去联络的风险，从而导致微网无法独立稳定运行的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种保障多能互补微网分层协同调控系统，包括能源优化互补系统，所述能源优化互补系统通过无线与微网能源管理系统实现双向连接，且微网运行系统通过无线与微网能源管理系统实现双向连接，所述能源优化互补系统包括能源管理中心，且能源管理中心的输出端通过导线与存储单元的输入端电性连接，所述能源管理中心的输入端通过导线与反馈单元的输出端电性连接，且反馈单元的输入端通过导线与能源数据处理单元的输入端电性连接，所述能源数据处理单元通过无线与再生能源发电站实现双向连接，且再生能源发电站通过无线与发电中心实现双向连接，所述发电中心的输入端通过导线与请求发送模块的输出端电性连接，且请求发送模块的输入端通过导线与能源管理中心的输出端电性连接。
优选的，所述能源数据处理单元包括处理单元，且处理单元的输出端通过导线与分类整理模块的输入端电性连接，所述处理单元包括指标计算模块，且指标计算模块的输入端通过导线分别于光伏电数据接收模块、风力发电数据接收模块以及水电数据接收模块的输出端电性连接。
优选的，所述指标计算模块的输出端通过导线与设备状态分析模块的输入端电性连接，且设备状态分析模块的输出端通过导线与中央处理器的输入端电性连接。
优选的，所述中央处理器的输出端通过导线与检修决策模块的输入端电性连接，所述中央处理器的输出端通过导线与状态预警模块的输入端电性连接。
优选的，所述中央处理器的输出端通过导线与状态评估模块的输入端电性连接，所述再生能源发电站包括光伏电站、水电站和风力发电站。
优选的，所述存储单元包括第一存储库、第二存储库和第三存储库，所述微网运行系统包括预处理单元，所述预处理单元的输出端通过导线与计算单元的输入端电性连接。
优选的，所述计算单元的输出端通过导线与控制单元的输入端电性连接，所述预处理单元包括发电计划获取模块，且发电计划获取模块的输出端通过导线与发电负荷平衡模块的输入端电性连接。
优选的，所述微网能源管理系统包括微网能量平衡模块和自治协同调控模块，所述控制单元包括功率调整模块，且功率调整模块通过导线与功率控制模块的输入端电性连接，所述计算单元包括区域控制偏差计算模块，所述区域控制偏差计算模块的输出端通过导线与调节需求计算模块的输入端电性连接。
本发明还公开了一种保障多能互补微网分层协同调控方法，具体包括以下步骤：
S1、由能源管理中心通过请求发送模块向发电中心发出监测数据请求，通过再生能源发电站内部的光伏电站、水电站和风力发电站分别对该区域内光伏发电、水电以及风力发电的发电情况进行监测，并获取发电情况数据发送至能源数据处理单元内部；
S2、通过处理单元内部光伏电数据接收模块、风力发电数据接收模块以及水电数据接收模块分别将接收的光伏电数据、风力发电数据以及水电数据均发送给指标计算模块内部，通过指标计算模块根据这三类发电情况数据生成可靠性指标和性能指标，通过设备状态分析模块根据可靠性指标和性能指标，对各发电站的状态进行分析，通过状态预警模块对分析出来的不正常状态进行报警，通过状态评估模块根据可靠性指标和性能指标，生成再生能源的状态评估报告；
S3、然后通过能源管理中心将评估报告发送至存储单元内部进行存储，通过存储单元对光伏电、风力发电以及水电评估报告进行分类保存；
S4、通过微网运行系统中预处理单元内部的发电计划获取模块根据S3中的评估报告，制定未来发电情况计划，并且基于优化后的微网发电计划，进行微网联络线功率的自动发电控制，然后通过发电负荷平衡模块平衡微电网的发电和负荷；
S5、通过计算单元内部的区域控制偏差计算模块计算区域控制偏差，进行独立微网内稳定运行的自动发电控制，通过调节需求计算模块计算微网内部功率调节需求，分解功率调节需求到再生能源发电站；
S6、通过控制单元内部的功率调整模块下发到再生能源发电站进行实时功率调整，通过功率控制模块实现微网联络线功率控制。
优选的，存储单元内部的第一存储库、第二存储库和第三存储库对光伏电、风力发电以及水电评估报告进行分类保存。
(三)有益效果
本发明提供了一种保障多能互补微网分层协同调控系统及其调控方法。具备以下有益效果：
(1)、该保障多能互补微网分层协同调控系统及其调控方法，通过对再生能源站内部的发电情况进行监测，且综合计算可靠性和性能指标做出评估以及对未来发电情况进行分析优化，在此基础上实现了微网的协同调控技术，通过微网能源管理系统下发控制指令，控制微网中可再生能源的自治调度，充分发挥了微网能源的集中发电控制能力。
(2)、该保障多能互补微网分层协同调控系统及其调控方法，通过，减轻了微网中微电源受自然条件的影响，且即使微网存在与电网失去联络且相互无关联时，微网也能够独立稳定运行。
(3)、该保障多能互补微网分层协同调控系统及其调控方法，通过微网运行系统包括预处理单元，预处理单元的输出端通过导线与计算单元的输入端电性连接，计算单元的输出端通过导线与控制单元的输入端电性连接，预处理单元包括发电计划获取模块，且发电计划获取模块的输出端通过导线与发电负荷平衡模块的输入端电性连接，微网能源管理系统包括微网能量平衡模块和自治协同调控模块，通过对发电情况数据进行状态分析，并且制成状态评估报告，为后续未来发电情况的优化工作奠定了基础。
(4)、该保障多能互补微网分层协同调控系统及其调控方法，通过能源管理中心的输出端通过导线与存储单元的输入端电性连接，存储单元包括第一存储库、第二存储库和第三存储库，通过存储单元对光伏电、风力发电以及水电评估报告进行分类保存，防止数据丢失，方便后续查找。
附图说明
图1为本发明系统的结构原理框图；
图2为本发明处理单元的结构原理框图；
图3为本发明微网运行系统的结构原理框图；
图4为本发明控制单元的结构原理框图；
图5为本发明计算单元的结构原理框图；
图6为本发明预处理单元的结构原理框图；
图7为本发明微网能源管理系统的结构原理框图；
图8为本发明再生能源发电站的结构原理框图；
图9为本发明能源数据处理单元的结构原理框图；
图10为本发明存储单元的结构原理框图。
图中：1-能源优化互补系统、11-能源管理中心、12-存储单元、121-第一存储库、122-第二存储库、123-第三存储库、13-反馈单元、14-能源数据处理单元、141-处理单元、1411-指标计算模块、1412-光伏电数据接收模块、1413-风力发电数据接收模块、1414-水电数据接收模块、1415-设备状态分析模块、1416-中央处理器、1417-检修决策模块、1418-状态预警模块、1419-状态评估模块、142-分类整理模块、15-再生能源发电站、151-光伏电站、152-水电站、153-风力发电站、16-发电中心、17-请求发送模块、2-微网能源管理系统、21-微网能量平衡模块、220-自治协同调控模块、3-微网运行系统、31-预处理单元、311-发电计划获取模块、312-发电负荷平衡模块、32-计算单元、321-区域控制偏差计算模块、322-调节需求计算模块、33-控制单元、331-功率调整模块、332-功率控制模块。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
请参阅图1-10，本发明实施例提供一种技术方案：一种保障多能互补微网分层协同调控系统，通过对再生能源发电站15内部的发电情况进行监测，且综合计算可靠性和性能指标做出评估以及对未来发电情况进行分析优化，在此基础上实现了微网的协同调控技术，通过微网能源管理系统2下发控制指令，控制微网中可再生能源的自治调度，充分发挥了微网能源的集中发电控制能力，包括能源优化互补系统1，能源优化互补系统1通过无线与微网能源管理系统2实现双向连接，且微网运行系统3通过无线与微网能源管理系统2实现双向连接，能源优化互补系统1包括能源管理中心11，且能源管理中心11的输出端通过导线与存储单元12的输入端电性连接，能源管理中心11的输入端通过导线与反馈单元13的输出端电性连接，且反馈单元13的输入端通过导线与能源数据处理单元14的输入端电性连接，能源数据处理单元14通过无线与再生能源发电站15实现双向连接，且再生能源发电站15通过无线与发电中心16实现双向连接，发电中心16的输入端通过导线与请求发送模块17的输出端电性连接，且请求发送模块17的输入端通过导线与能源管理中心11的输出端电性连接。
本发明实施例中，能源数据处理单元14包括处理单元141，且处理单元141的输出端通过导线与分类整理模块142的输入端电性连接，处理单元141包括指标计算模块1411，且指标计算模块1411的输入端通过导线分别于光伏电数据接收模块1412、风力发电数据接收模块1413以及水电数据接收模块1414的输出端电性连接。
本发明实施例中，指标计算模块1411的输出端通过导线与设备状态分析模块1415的输入端电性连接，且设备状态分析模块1415的输出端通过导线与中央处理器1416的输入端电性连接。
本发明实施例中，中央处理器1416的输出端通过导线与检修决策模块1417的输入端电性连接，中央处理器1416的输出端通过导线与状态预警模块1418的输入端电性连接。
本发明实施例中，中央处理器1416的输出端通过导线与状态评估模块1419的输入端电性连接，再生能源发电站15包括光伏电站151、水电站152和风力发电站153。
本发明实施例中，存储单元12包括第一存储库121、第二存储库122和第三存储库123，防止数据丢失，方便后续查找，微网运行系统3包括预处理单元31，预处理单元31的输出端通过导线与计算单元32的输入端电性连接。
本发明实施例中，计算单元32的输出端通过导线与控制单元33的输入端电性连接，预处理单元31包括发电计划获取模块311，且发电计划获取模块311的输出端通过导线与发电负荷平衡模块312的输入端电性连接。
本发明实施例中，微网能源管理系统2包括微网能量平衡模块21和自治协同调控模块22，控制单元33包括功率调整模块331，且功率调整模块331通过导线与功率控制模块332的输入端电性连接，计算单元32包括区域控制偏差计算模块321，区域控制偏差计算模块321的输出端通过导线与调节需求计算模块322的输入端电性连接，通过对发电情况数据进行状态分析，并且制成状态评估报告，为后续未来发电情况的优化工作奠定了基础。
本发明还公开了一种保障多能互补微网分层协同调控方法，具体包括以下步骤：
S1、由能源管理中心11通过请求发送模块17向发电中心16发出监测数据请求，通过再生能源发电站15内部的光伏电站151、水电站152和风力发电站153分别对该区域内光伏发电、水电以及风力发电的发电情况进行监测，并获取发电情况数据发送至能源数据处理单元14内部；
S2、通过处理单元141内部光伏电数据接收模块1412、风力发电数据接收模块1413以及水电数据接收模块1414分别将接收的光伏电数据、风力发电数据以及水电数据均发送给指标计算模块1411内部，通过指标计算模块1411根据这三类发电情况数据生成可靠性指标和性能指标，通过设备状态分析模块1415根据可靠性指标和性能指标，对各发电站的状态进行分析，通过状态预警模块1418对分析出来的不正常状态进行报警，通过状态评估模块1419根据可靠性指标和性能指标，生成再生能源的状态评估报告；
S3、然后通过能源管理中心11将评估报告发送至存储单元12内部进行存储，通过存储单元12对光伏电、风力发电以及水电评估报告进行分类保存；
S4、通过微网运行系统3中预处理单元31内部的发电计划获取模块311根据S3中的评估报告，制定未来发电情况计划，并且基于优化后的微网发电计划，进行微网联络线功率的自动发电控制，然后通过发电负荷平衡模块312平衡微电网的发电和负荷；
S5、通过计算单元32内部的区域控制偏差计算模块321计算区域控制偏差，进行独立微网内稳定运行的自动发电控制，通过调节需求计算模块322计算微网内部功率调节需求，分解功率调节需求到再生能源发电站；
S6、通过控制单元33内部的功率调整模块331下发到再生能源发电站15进行实时功率调整，通过功率控制模块332实现微网联络线功率控制。
本发明实施例中，通过存储单元12内部的第一存储库121、第二存储库122和第三存储库123对光伏电、风力发电以及水电评估报告进行分类保存。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种保障多能互补微网分层协同调控系统，其特征在于：包括能源优化互补系统(1)，所述能源优化互补系统(1)通过无线与微网能源管理系统(2)实现双向连接，且微网运行系统(3)通过无线与微网能源管理系统(2)实现双向连接，所述能源优化互补系统(1)包括能源管理中心(11)，且能源管理中心(11)的输出端通过导线与存储单元(12)的输入端电性连接，所述能源管理中心(11)的输入端通过导线与反馈单元(13)的输出端电性连接，且反馈单元(13)的输入端通过导线与能源数据处理单元(14)的输入端电性连接，所述能源数据处理单元(14)通过无线与再生能源发电站(15)实现双向连接，且再生能源发电站(15)通过无线与发电中心(16)实现双向连接，所述发电中心(16)的输入端通过导线与请求发送模块(17)的输出端电性连接，且请求发送模块(17)的输入端通过导线与能源管理中心(11)的输出端电性连接；
所述能源数据处理单元(14)包括处理单元(141)，且处理单元(141)的输出端通过导线与分类整理模块(142)的输入端电性连接，所述处理单元(141)包括指标计算模块(1411)，且指标计算模块(1411)的输入端通过导线分别于光伏电数据接收模块(1412)、风力发电数据接收模块(1413)以及水电数据接收模块(1414)的输出端电性连接，所述指标计算模块(1411)的输出端通过导线与设备状态分析模块(1415)的输入端电性连接，且设备状态分析模块(1415)的输出端通过导线与中央处理器(1416)的输入端电性连接，所述中央处理器(1416)的输出端通过导线与检修决策模块(1417)的输入端电性连接，所述中央处理器(1416)的输出端通过导线与状态预警模块(1418)的输入端电性连接，所述中央处理器(1416)的输出端通过导线与状态评估模块(1419)的输入端电性连接，所述再生能源发电站(15)包括光伏电站(151)、水电站(152)和风力发电站(153)；
所述存储单元(12)包括第一存储库(121)、第二存储库(122)和第三存储库(123)，所述微网运行系统(3)包括预处理单元(31)，所述预处理单元(31)的输出端通过导线与计算单元(32)的输入端电性连接，所述计算单元(32)的输出端通过导线与控制单元(33)的输入端电性连接，所述预处理单元(31)包括发电计划获取模块(311)，且发电计划获取模块(311)的输出端通过导线与发电负荷平衡模块(312)的输入端电性连接；
所述微网能源管理系统(2)包括微网能量平衡模块(21)和自治协同调控模块(22)，所述控制单元(33)包括功率调整模块(331)，且功率调整模块(331)通过导线与功率控制模块(332)的输入端电性连接，所述计算单元(32)包括区域控制偏差计算模块(321)，所述区域控制偏差计算模块(321)的输出端通过导线与调节需求计算模块(322)的输入端电性连接。
2.一种保障多能互补微网分层协同调控方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、由能源管理中心(11)通过请求发送模块(17)向发电中心(16)发出监测数据请求，通过再生能源发电站(15)内部的光伏电站(151)、水电站(152)和风力发电站(153)分别对区域内光伏发电、水电以及风力发电的发电情况进行监测，并获取发电情况数据发送至能源数据处理单元(14)内部；
S2、通过处理单元(141)内部光伏电数据接收模块(1412)、风力发电数据接收模块(1413)以及水电数据接收模块(1414)分别将接收的光伏电数据、风力发电数据以及水电数据均发送给指标计算模块(1411)内部，通过指标计算模块(1411)根据这三类发电情况数据生成可靠性指标和性能指标，通过设备状态分析模块(1415)根据可靠性指标和性能指标，对各发电站的状态进行分析，通过状态预警模块(1418)对分析出来的不正常状态进行报警，通过状态评估模块(1419)根据可靠性指标和性能指标，生成再生能源的状态评估报告；
S3、然后通过能源管理中心(11)将评估报告发送至存储单元(12)内部进行存储，通过存储单元(12)对光伏电、风力发电以及水电评估报告进行分类保存；
S4、通过微网运行系统(3)中预处理单元(31)内部的发电计划获取模块(311)根据S3中的评估报告，制定未来发电情况计划，并且基于优化后的微网发电计划，进行微网联络线功率的自动发电控制，然后通过发电负荷平衡模块(312)平衡微电网的发电和负荷；
S5、通过计算单元(32)内部的区域控制偏差计算模块(321)计算区域控制偏差，进行独立微网内稳定运行的自动发电控制，通过调节需求计算模块(322)计算微网内部功率调节需求，分解功率调节需求到再生能源发电站；
S6、通过控制单元(33)内部的功率调整模块(331)下发到再生能源发电站(15)进行实时功率调整，通过功率控制模块(332)实现微网联络线功率控制。
3.根据权利要求2所述的一种保障多能互补微网分层协同调控方法，其特征在于：通过存储单元(12)内部的第一存储库(121)、第二存储库(122)和第三存储库(123)对光伏电、风力发电以及水电评估报告进行分类保存。
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