CN113922422B - 一种恒功率柔性运行控制方法、系统、设备和存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种恒功率柔性运行控制方法、系统、设备和存储介质，包括以下步骤：对配电系统中具有负荷调控能力的源荷种类进行分析，并确定配电系统内的功率关系；基于预设的负荷调节规则以及配电系统内的功率关系，对各源荷的充放电状态进行控制，实现配电系统稳定的恒功率柔性运行。本发明以充分发挥分布式光伏发电能力为基础，通过对储能装置及可控负荷的协调控制，减少区域内购电成本，实现建筑节能减排，降低建设投资成本，提升清洁能源消纳能力。本发明可以广泛应用于建筑配电系统建设领域。

Description

一种恒功率柔性运行控制方法、系统、设备和存储介质
技术领域
本发明涉及电力电子技术应用领域，尤其涉及基于光储直柔的低压直流建筑领域，特别是一种基于光、储、新能源汽车协调的恒功率柔性运行控制方法、系统、设备和存储介质。
背景技术
对于电力系统而言，为适应“双碳”目标下建筑楼宇高比例清洁能源渗透及多用户差异化用电需求等特点，建设新一代灵活、高效、安全、可靠的建筑配电系统成为了配网领域未来发展的重点之一。相比于现有的交流系统，建筑配电系统多采用直流组网形式，更易于实现分布式电源的灵活接入及多类型源荷的协调互补消纳，具备良好的发展前景。
针对商业负荷这种特定时间段内用电功率不易发生巨大波动的特点，通常选择特定时段内的恒功率取电运行模式作为直流商务楼宇典型供电模式的优选目标。然而，针对恒功率取电运行模式中各可控源荷如何调控中出现的各个问题，如怎样选取调控源荷，如何进行协调控制，新能源汽车的加入使得调控难度大大提升等，目前还没有明确的研究，所以亟待提出一种新的恒功率柔性运行模式。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于光、储、新能源汽车协调的恒功率柔性运行控制方法、系统、设备和存储介质，通过对直流建筑配电系统中光、储、新能源汽车协调控制，实现配电系统稳定的恒功率柔性运行。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
本发明的第一个方面，是提供一种恒功率柔性运行控制方法，包括以下步骤：
对配电系统中具有负荷调控能力的源荷种类进行分析，并确定配电系统内的功率关系；
基于预设的负荷调节规则以及配电系统内的功率关系，对各源荷的充放电状态进行控制，实现配电系统稳定的恒功率柔性运行。
优选地，所述配电系统中具有负荷调控能力的源荷种类包括分布式光伏、储能装置和新能源汽车三类。
优选地，所述配电系统内各功率关系如下：
Pset＝Pe-Ppv-Pstore-Pev
式中，Pset为电网恒功率值；Pe为实际用电功率；Ppv为分布式光伏的发电功率；Pstore为储能装置的功率；Pev为当前时刻期望的新能源汽车充电功率。
优选地，所述预设的负荷调节规则为：
当实际用电功率大于电网恒功率值且分布式光伏的发电功率大于实际用电功率与电网恒功率值之间的功率差额时，则将分布式光伏的发电功率与功率差额做差计算得到第一剩余电能，根据第一剩余电能控制储能装置充电，若储能装置的充电功率小于第一剩余电能，则对新能源汽车的充电功率进行调节；
当实际用电功率大于电网恒功率值且分布式光伏的发电功率小于实际用电功率与电网恒功率值之间的功率差额时，则将功率差额与分布式光伏的发电功率做差计算得到第二剩余电能，根据第二剩余电能控制储能装置进行放电，若储能装置的放电容量大于第二剩余电能，则对新能源汽车的充电功率进行调节；
当实际用电功率小于电网恒功率值且分布式光伏处于发电状态时，控制储能装置进行充电，并根据分布式光伏的发电功率与储能装置的充电功率的差值对新能源汽车的充电功率进行调节。
优选地，所述对新能源汽车的充电功率进行调节时，包括：
计算需调节的新能源汽车充电功率、根据需调节的新能源汽车充电功率对新能源汽车的充电功率进行调节。
优选地，所述需调节的新能源汽车充电功率为：
ΔPcharge＝Pev-Pcharge
式中，ΔPcharge为需调节的新能源汽车的充电功率；Pev为当前时刻期望的新能源汽车充电功率；Pcharge为新能源汽车的实际总充电功率。
优选地，所述根据需调节的新能源汽车充电功率对新能源汽车的充电功率进行调节时：若ΔPcharge＞0，则需要增加充电功率；若ΔPcharge＝0，则充电功率不变；若ΔPcharge＜0，则减少充电功率。
本发明的第二个方面，是提供一种恒功率柔性运行控制系统，其包括：
源荷种类分析及功率关系确定模块，用于对配电系统中具有负荷调控能力的源荷种类进行分析，并确定配电系统内的功率关系；
源荷调节模块，用于基于预设的负荷调节规则以及配电系统内的功率关系，对各源荷的充放电状态进行控制，实现稳定的恒功率柔性运行。
本发明的第三个方面，是提供一种处理设备，所述处理设备至少包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时执行以实现所述恒功率柔性运行控制方法的步骤。
本发明的第四个方面，是提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行以实现所述恒功率柔性运行控制方法的步骤。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
(1)提高发电机组，尤其是分布式发电机组的发电效率。本发明在配电系统中采用恒功率柔性控制，通过对分布式光伏、储能装置和新能源汽车的充电功率进行调节，使得电力输出尽可能的保持稳定，电站以稳定效率运行，提高了能源利用率，同时减少分布式发电机组启停，节省维修费用。
(2)减少调峰电站安装容量。本发明通过恒功率柔性运行，由于设置的分布式光伏降低了建筑用电峰值，从而减少调峰电站安装容量，不仅节省成本满足经济性要求，同时也能节省土地资源与一次能源，对城镇电网发展有着重要的意义。
(3)减少建筑/区域配电容量。当用户用电负荷曲线被控制为恒功率时，用电峰值将被降低，在该情形下，配电系统将不再需要过大的配电容量以保障用电需求，因此可减少配电容量降低配电设备装机成本。不仅如此，恒功率运行还能为用户节省按单月最大功率所收取的容量费用。
因此，本发明可以广泛应用于基于光储直柔的低压直流建筑领域。
附图说明
图1是本发明实施例提供的恒功率柔性运行控制模式示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
实施例1
本实施例提供的一种恒功率柔性运行控制方法，其包括以下步骤：
步骤1：对配电系统中能够充当负荷调控的源荷种类进行分析，并确定配电系统内的功率关系。
本实施例中，确定的能够充当配电系统恒功率柔性运行模式下负荷调控的源荷种类包括分布式光伏、储能装置和新能源汽车三类。
具体的，分布式光伏用于承担削峰作用；储能装置作为充放电设施，用于调节用户负荷曲线峰谷差；新能源汽车的充电功率用于调节不同时段的充电电价，通过控制新能源汽车的充电数量、控制充电桩功率等方式进行调整，实现挪峰填谷。
其中，配电系统内各功率关系如下：
Pset＝Pe-Ppv-Pstore-Pev
式中，Pset为电网恒功率值；Pe为实际用电功率；Ppv为分布式光伏的发电功率；Pstor为储能装置的功率，且Ppv和Pstore值均可预测；Pev为该时刻下期望的新能源汽车充电功率。
在一些实施例中，储能装置接入直流母线，采用超级电容作为储能元件。
步骤2：基于预设的负荷调节规则以及配电系统内的功率关系，对各源荷的充放电状态进行控制，实现稳定的恒功率柔性运行。
具体的，如图1所示，预设的负荷调节规则为：
当实际用电功率大于电网恒功率值且分布式光伏的发电功率大于实际用电功率与电网恒功率值之间的功率差额时，则将分布式光伏的发电功率与功率差额做差计算得到第一剩余电能，根据第一剩余电能控制储能装置充电，若储能装置的充电功率小于第一剩余电能，则对新能源汽车的充电功率进行调节；
当实际用电功率大于电网恒功率值且分布式光伏的发电功率小于实际用电功率与电网恒功率值之间的功率差额时，则将功率差额与分布式光伏的发电功率做差计算得到第二剩余电能，根据第二剩余电能控制储能装置进行放电，若储能装置的放电容量大于第二剩余电能，则对新能源汽车的充电功率进行调节；
当实际用电功率小于电网恒功率值且分布式光伏处于发电状态时，控制储能装置进行充电，并根据分布式光伏的发电功率与储能装置的充电功率的差值对新能源汽车的充电功率进行调节。
具体的，配电系统的恒功率运行模式的典型类型，如下表1所示。
表1是恒功率运行模式典型类型
在一些实施例中，对新能源汽车的充电功率进行调节时，包括：计算需调节的新能源汽车充电功率、根据需调节的新能源汽车充电功率对新能源汽车的充电功率进行调节。
在一些实施例中，需调节的新能源汽车的充电功率为：
ΔPcharge＝PeV-Pcharge
式中，ΔPcharge为需调节的新能源汽车的充电功率；Pev为该时刻下期望的新能源汽车充电功率；Pcharge为新能源汽车的实际总充电功率，其计算公式为：
式中，Pcharge为新能源汽车的实际总充电功率，k为充电桩种类，Ni、Pcharge_i分别为第i类充电桩的总充电功率。
在一些实施例中，根据需调节的新能源汽车充电功率对新能源汽车的充电功率进行调节时：若ΔPcharge＞0，则需要增加充电功率；若ΔPcharge＝0，则充电功率不变；若ΔPcharge＜0，则减少充电功率。
实施例2
上述实施例1提供了一种恒功率柔性运行控制方法，与之相对应地，本实施例提供一种恒功率柔性运行控制系统。本实施例提供的识别系统可以实施实施例1的恒功率柔性运行控制方法，该控制系统可以通过软件、硬件或软硬结合的方式来实现。例如，该系统可以包括集成的或分开的功能模块或功能单元来执行实施例1各方法中的对应步骤。由于本实施例的识别系统基本相似于方法实施例，所以本实施例描述过程比较简单，相关之处可以参见实施例1的部分说明即可，本实施例的系统的实施例仅仅是示意性的。
本实施例提供的一种恒功率柔性运行控制系统，包括：
源荷种类分析及功率关系确定模块，用于对配电系统中能够充当负荷调控的源荷种类进行分析，并确定配电系统内的功率关系；
源荷调节模块，用于基于预设的负荷调节规则以及配电系统内的功率关系，对各源荷的充放电状态进行控制，实现稳定的恒功率柔性运行。
实施例3
本实施例提供一种与本实施例1所提供的一种恒功率柔性运行控制方法对应的处理设备，处理设备可以是用于客户端的处理设备，例如手机、笔记本电脑、平板电脑、台式机电脑等，以执行实施例1的识别方法。
所述处理设备包括处理器、存储器、通信接口和总线，处理器、存储器和通信接口通过总线连接，以完成相互间的通信。存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时执行本实施例1所提供的一种恒功率柔性运行控制方法。
在一些实现中，存储器可以是高速随机存取存储器(RAM：Random AccessMemory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
在另一些实现中，处理器可以为中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)等各种类型通用处理器，在此不做限定。
实施例4
本实施例1的一种恒功率柔性运行控制方法可被具体实现为一种计算机程序产品，计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本实施例1所述的声音识别方法的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意组合。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。
最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本发明后依然可对发明的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在发明待批的权利要求保护范围之内。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (5)

1.一种恒功率柔性运行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
确定配电系统中具有负荷调控能力的源荷种类，并确定配电系统内的功率关系；
所述配电系统中具有负荷调控能力的源荷种类包括分布式光伏、储能装置和新能源汽车三类；
配电系统内各功率关系如下：
Pset＝Pe-Ppv-Pstore-Pev
式中，Pset为电网恒功率值；Pe为实际用电功率；Ppv为分布式光伏的发电功率；Pstore为储能装置的功率；Pev为当前时刻期望的新能源汽车充电功率；
基于预设的负荷调节规则以及配电系统内的功率关系，对各源荷的充放电状态进行控制，实现配电系统稳定的恒功率柔性运行；
所述预设的负荷调节规则为：
当实际用电功率大于电网恒功率值且分布式光伏的发电功率大于实际用电功率与电网恒功率值之间的功率差额时，则将分布式光伏的发电功率与功率差额做差计算得到第一剩余电能，根据第一剩余电能控制储能装置充电，若储能装置的充电功率小于第一剩余电能，则对新能源汽车的充电功率进行调节；
当实际用电功率大于电网恒功率值且分布式光伏的发电功率小于实际用电功率与电网恒功率值之间的功率差额时，则将功率差额与分布式光伏的发电功率做差计算得到第二剩余电能，根据第二剩余电能控制储能装置进行放电，若储能装置的放电容量大于第二剩余电能，则对新能源汽车的充电功率进行调节；
当实际用电功率小于电网恒功率值且分布式光伏处于发电状态时，控制储能装置进行充电，并根据分布式光伏的发电功率与储能装置的充电功率的差值对新能源汽车的充电功率进行调节；
所述对新能源汽车的充电功率进行调节时，包括：
计算需调节的新能源汽车充电功率，根据需调节的新能源汽车充电功率对新能源汽车的充电功率进行调节；
所述需调节的新能源汽车充电功率为：
ΔPcharge＝Pev-Pcharge
式中，ΔPcharge为需调节的新能源汽车的充电功率；Pcharge为新能源汽车的实际总充电功率；
式中，k为充电桩种类，Pcharge_i为第i类充电桩的总充电功率，Ni为第i类充电桩的数量。
2.如权利要求1所述的一种恒功率柔性运行控制方法，其特征在于：所述根据需调节的新能源汽车充电功率对新能源汽车的充电功率进行调节时：若ΔPcharge>0，则需要增加充电功率；若ΔPcharge＝0，则充电功率不变；若ΔPcharge<0，则减少充电功率。
3.一种恒功率柔性运行控制系统，其特征在于，包括：
源荷种类分析及功率关系确定模块，用于确定配电系统中具有负荷调控能力的源荷种类，并确定配电系统内的功率关系；
所述配电系统中具有负荷调控能力的源荷种类包括分布式光伏、储能装置和新能源汽车三类；
配电系统内各功率关系如下：
Pset＝Pe-Ppv-Pstore-Pev
式中，Pset为电网恒功率值；Pe为实际用电功率；Ppv为分布式光伏的发电功率；Pstore为储能装置的功率；Pev为当前时刻期望的新能源汽车充电功率；
源荷调节模块，用于基于预设的负荷调节规则以及配电系统内的功率关系，对各源荷的充放电状态进行控制，实现稳定的恒功率柔性运行；
所述预设的负荷调节规则为：
当实际用电功率大于电网恒功率值且分布式光伏的发电功率大于实际用电功率与电网恒功率值之间的功率差额时，则将分布式光伏的发电功率与功率差额做差计算得到第一剩余电能，根据第一剩余电能控制储能装置充电，若储能装置的充电功率小于第一剩余电能，则对新能源汽车的充电功率进行调节；
当实际用电功率大于电网恒功率值且分布式光伏的发电功率小于实际用电功率与电网恒功率值之间的功率差额时，则将功率差额与分布式光伏的发电功率做差计算得到第二剩余电能，根据第二剩余电能控制储能装置进行放电，若储能装置的放电容量大于第二剩余电能，则对新能源汽车的充电功率进行调节；
当实际用电功率小于电网恒功率值且分布式光伏处于发电状态时，控制储能装置进行充电，并根据分布式光伏的发电功率与储能装置的充电功率的差值对新能源汽车的充电功率进行调节；
所述对新能源汽车的充电功率进行调节时，包括：
计算需调节的新能源汽车充电功率，根据需调节的新能源汽车充电功率对新能源汽车的充电功率进行调节；
所述需调节的新能源汽车充电功率为：
ΔPcharge＝Pev-Pcharge
式中，ΔPcharge为需调节的新能源汽车的充电功率；Pcharge为新能源汽车的实际总充电功率；
式中，k为充电桩种类，Pcharge_i为第i类充电桩的总充电功率，Ni为第i类充电桩的数量。
4.一种处理设备，所述处理设备至少包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器运行所述计算机程序时执行以实现权利要求1或2所述恒功率柔性运行控制方法的步骤。
5.一种计算机存储介质，其特征在于，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行以实现根据权利要求1或2所述恒功率柔性运行控制方法的步骤。
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