CN114243802B - 一种台区光储充协同控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种台区光储充协同控制方法及系统，包括，能源互联网关进行光储充控制模式检测，模式检测的数据从能源接入终端处通过宽带电力线载波获取；将模式检测的数据进行数据异常的判断及处理；控制策略，根据台区配变负载率的大小判断并计算台区负荷有功功率的需求；本发明实现了对光储充资源进行协调控制，实现台区的电能质量优化、光伏的高效消纳、削峰填谷。

Description

一种台区光储充协同控制方法及系统

技术领域

本发明涉及协同控制的技术领域，尤其涉及一种台区光储充协同控制方法及系统。

背景技术

目前分布式光伏大量接入低压台区，存在容量小、数量多、分布不均衡、管理困难等问题，且用户侧电网中分布式光伏、储能、负荷、充电桩或拓扑结构不同，无法针对低压台区的运行状态进行有效地协调控制，现有的光储充协调控制主要是在协调光储充设备之间的控制，提高光储充的利用效率，但是并未考虑光储充设备协调控制对低压台区整体的稳定运行的影响，原先的控制技术可能由于光储充的控制而导致台区电能质量的波动，降低低压台区供电可靠性。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明提供了一种台区光储充协同控制方法，能够避免台区电能质量的波动，实现台区的电能质量优化、光伏的高效消纳、削峰填谷。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括，能源互联网关进行光储充控制模式检测，模式检测的数据从能源接入终端处通过宽带电力线载波获取；将所述模式检测的数据进行数据异常的判断及处理；根据台区配变负载率的大小判断并计算台区负荷有功功率的需求。

作为本发明所述的台区光储充协同控制方法的一种优选方案，其中：所述模式检测的数据包括，光伏数据、储能数据、充电桩数据和配变数据；所述光伏数据包括：并网点电流、并网点电压、发电功率和并网点功率因数；所述储能数据包括：并网点电流、并网点电压、有功功率、无功功率、储能电池SOC和运行模式；所述充电桩数据包括：充电桩充电功率、电流、电压、充电桩充电模式和累计充电电量；所述配变数据包括：三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因数和配变负载率。

作为本发明所述的台区光储充协同控制方法的一种优选方案，其中：所述数据异常的判断及处理包括死数据的判断、电压的异常数据判断、电流异常数据的判断和TTU交采数据/光伏/储能异常值的处理；所述死数据的判断包括：某个字段的数据采样点数据连续3次不变，则判断为死数据；所述电压的异常数据判断包括：当相电压值≥286V或≤154V时，则判定为异常数据；所述电流异常数据的判断包括：ABC相电流，若相电流>1.5*变压器额定电流，则判定该条电流数据为异常数据；

所述TTU交采数据/光伏/储能异常值的处理为：若三相电压为死数据，则直接删除该条数据；三相电压若全为0或者其中两相为0，则直接删除该条数据；若其中有一相数据为0或者异常值，则针对该相的异常数据进行修补处理；所述修补处理为取该相该条采样数据的前5条，然后取平均值作为该条数据缺失或者异常值的修补值。

作为本发明所述的台区光储充协同控制方法的一种优选方案，其中：还包括判据触发条件；根据预设的台区电压限值和负载率限值进行判断，当达到限值时则进入判据触发；所述台区电压限值为100V～300V,所述负载率限值为100％-150％。

作为本发明所述的台区光储充协同控制方法的一种优选方案，其中：还包括预评估策略；若台区电能质量有提升和台区负载率有优化则执行有效果将控制命令下发，否则返回所述能源互联网关进行光储充控制模式检测。

作为本发明所述的台区光储充协同控制方法的一种优选方案，其中：还包括下发控制命令；将控制策略的决策命令分发给各个设备。

作为本发明所述的台区光储充协同控制方法的一种优选方案，其中：还包括，对执行结果进行动作后评估，实际效果和预评估效果对比，差异过大时反馈给网关，优化控制策略。

作为本发明所述的台区光储充协同控制方法的一种优选方案，其中：所述根据台区配变负载率的大小判断并计算台区负荷有功功率的需求包括，当负载率大于配变负荷正常运行负载率的上限时，启动储能参与有功功率的调节；当负载率大于配变负荷正常运行负载率的上限且大于储能系统调节能力时，启动充电桩参与有功功率的调节；当储能和充电桩调节能力不能满足负荷调节需求时，则调节光伏有功功率进行降载运行；当台区负载率在正常范围内运行，光伏和储能不参与有功功率的调节，此时调节储能系统的有功功率，进而起到削峰填谷的作用；当台区负载率小于0时，使得储能系统工作在充电模式或光伏进行有功降载运行实现台区负载率≥0；当台区首端出现无功需求或者电压越限时，启动储能系统参与无功的调节，若储能系统的无功调节能力不能满足台区无功的需求时，则启动光伏系统参与台区无功调节，实现台区无功的平衡和电压的合格。

作为本发明所述的台区光储充协同控制方法的一种优选方案，其中：包括，能源接入终端，用于采集光伏、储能、充电桩和集配变数据；能源互联网关，与所述能源接入终端连接，将所述光伏、储能、充电桩和集配变数据进行处理，若满足触发条件则进行控制。

本发明的有益效果：实现对光储充资源进行协调控制，实现台区的电能质量优化、光伏的高效消纳、削峰填谷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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它的附图。其中：

图1为本发明第一个实施例所述的台区光储充协同控制方法的流程示意图；

图2为本发明第一个实施例所述的台区光储充协同控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”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，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。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参照图1，为本发明的第一个实施例，该实施例提供了一种台区光储充协同控制方法，包括：

S1：能源互联网关进行光储充控制模式检测，模式检测的数据从能源接入终端处通过宽带电力线载波获取。

模式检测的数据包括，光伏数据、储能数据、充电桩数据和配变数据；

(1)光伏数据包括：并网点电流、并网点电压、发电功率和并网点功率因数；

(2)储能数据包括：并网点电流、并网点电压、有功功率、无功功率、储能电池SOC和运行模式；

(3)充电桩数据包括：充电桩充电功率、电流、电压、充电桩充电模式和累计充电电量；

(4)配变数据包括：三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因数和配变负载率。

S2：将模式检测的数据进行数据异常的判断及处理。

数据异常的判断及处理包括死数据的判断、电压的异常数据判断、电流异常数据的判断和TTU交采数据/光伏/储能异常值的处理；

(1)死数据的判断包括：某个字段的数据采样点数据连续3次不变，则判断为死数据；

(2)电压的异常数据判断包括：当相电压值≥286V或≤154V时，则判定为异常数据；

(3)电流异常数据的判断包括：ABC相电流，若相电流>1.5*变压器额定电流，则判定该条电流数据为异常数据；

(4)TTU交采数据/光伏/储能异常值的处理为：若三相电压为死数据，则直接删除该条数据；三相电压若全为0或者其中两相为0，则直接删除该条数据；若其中有一相数据为0或者异常值，则针对该相的异常数据进行修补处理；

(5)修补处理为取该相该条采样数据的前5条，然后取平均值作为该条数据缺失或者异常值的修补值。

S3：判据触发条件，根据预设的台区电压限值100V～300V和负载率限值-100％～150％进行判断，当达到限值时则进入控制策略。

S4：控制策略，根据台区配变负载率的大小判断并计算台区负荷有功功率的需求。

当负载率大于配变负荷正常运行负载率的上限时，启动储能参与有功功率的调节；

当负载率大于配变负荷正常运行负载率的上限且大于储能系统调节能力时，启动充电桩参与有功功率的调节；

当储能和充电桩调节能力不能满足负荷调节需求时，则调节光伏有功功率进行降载运行；

当台区负载率在正常范围内运行，光伏和储能不参与有功功率的调节，此时调节储能系统的有功功率，进而起到削峰填谷的作用；

当台区负载率小于0时，使得储能系统工作在充电模式或光伏进行有功降载运行实现台区负载率≥0；

当台区首端出现无功需求或者电压越限时，启动储能系统参与无功的调节，若储能系统的无功调节能力不能满足台区无功的需求时，则启动光伏系统参与台区无功调节，实现台区无功的平衡和电压的合格。

S5：预评估策略，若台区电能质量有提升(高电压时电压下降、低电压时电压提升)、台区负载率有优化(高负载率时负载率下降、负负载率时负载率正向提升)则执行下发控制命令，否则返回能源互联网关进行光储充控制模式检测。

S6：下发控制命令，将控制策略的决策命令分发给光伏、储能、充电桩设备。

S7：对执行结果进行动作后评估，实际效果和预评估策略的效果对比，差异过大时反馈给网关，优化控制策略。

实施例2

为了对本方法中采用的技术效果加以验证说明，本实施例中将采用传统的光储充协调控制和本方法进行对比测试，以科学论证的手段对比试验结果，以验证本方法所具有的真实效果。

参照图2，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是，提供了一种台区光储充协同控制系统，包括，

能源接入终端，用于采集光伏、储能、充电桩和集配变数据；能源互联网关，与能源接入终端连接，将光伏、储能、充电桩和集配变数据进行处理，若满足触发条件则进行控制。

场景一：

(白天，光储协调控制)

1.能源互联网关进行光储充控制模式检测，检测到光储充控制模式投入。

2.能源互联网关通过HPLC(HLPC-宽带电力线载波)从能源接入终端处获取光伏、储能、充电桩的数据。配变容量400KVA,台区负载率-20％,台区有功功率-80Kw,台区无功功率-50KVAR，功率因数-0.85，台区变压器低压侧电压240V,有10个光伏用户，每个光伏用户当前发电量20KW，储能容量50kwh,某光伏用户并网点电压250V。

3.数据异常的判断及处理，数据正常。

4.台区电压限值预设值为190V-240V和负载率限值为0-70％，达到限值进入判据触发。

5.控制策略运行，计算出控制命令储能(优先吸收光伏)，输出有功功率设置为-50kw,输出无功方式设置为“无功功率调节”，输出无功功率设置为-10KVAR。10个光伏用户每个调整有功使能(支持远程控制发电)，有功输出调整为17KW，调整无功使能(支持远程控制无功)，无功输出设定为-4KVAR。

6.预评估策略执行效果，调整后台区负载率为0，完全消纳光伏，台区功率因数为1，台区变压器低压侧电压238V,用户并网点电压235V。

7.控制命令下发，将控制指令分发给各个设备，分别为控制命令储能(优先吸收光伏)，输出有功功率设置为-50kw,输出无功方式设置为“无功功率调节”，输出无功功率设置为-10KVAR。10个光伏用户每个调整有功使能(支持远程控制发电)，有功输出调整为17KW，调整无功使能(支持远程控制无功)，无功输出设定为-4KVAR。

8.各个设备执行完成后将执行的结果返回，所有设备均按照指令执行。

9.对执行结果进行动作后评估，控制效果为台区负载率为0，完全消纳光伏，台区功率因数为1，台区变压器低压侧电压238V,用户并网点电压235V，与预评估结果一致，控制完成。

(白天，传统方式)：

1.光、储、充设备的控制器分别获取数据，获得配变容量400KVA,台区负载率-20％,台区有功功率-80Kw,功率因数-0.85有10个光伏用户，每个光伏用户当前发电量20KW，储能容量50kwh。

2.各个设备控制器下发控制，分别为控制命令储能(优先吸收光伏)，输出有功功率设置为-50kw。10个光伏用户每个调整有功使能(支持远程控制发电)，有功输出调整为17KW。

3.调整效果，台区负载率为0，完全消纳光伏，台区功率因数为-0.85，台区变压器低压侧电压240V,用户并网点电压250V。

场景二：

(晚上，光储充协调控制)：

1.能源互联网关进行光储充控制模式检测，检测到光储充控制模式投入。

2.能源互联网关通过HPLC(HLPC-宽带电力线载波)从能源接入终端处获取光伏、储能、充电桩的数据。配变容量400KVA,台区负载率110％,台区有功功率440Kw,台区无功功率250KVAR，功率因数0.87，台区变压器低压侧电压225V,有10个充电桩功率均为7KW，有10个光伏用户，每个光伏用户光伏额定发电量为20KW，储能容量50kwh，用户并网点电压200V。

3.数据异常的判断及处理，数据正常。

4.台区电压限值预设值为190V-240V和负载率限值为0-70％，达到限值进入判据触发。

5.控制策略运行，计算出储能(优先放电)，输出有功功率设置为50kw,输出无功方式设置为“无功功率调节”，输出无功功率设置为10KVAR。10个充电桩，读取“充电策略参数”，其中5个充电桩为“自动充满”策略，下发“充电桩系统功率限制”至2KW，5个充电桩为“按时间”策略，进行错峰充电，下发“充放电控制”至“停止”状态。10个光伏用户调整无功使能(支持远程控制无功)，无功输出设定为10KVAR。

6.预评估策略执行效果，调整后台区有功功率为330Kw，台区负载率降为82.5％，台区无功功率140KVAR，台区功率因数为0.92，台区变压器低压侧电压227V,用户并网点电压215V。

7.控制命令下发。将控制指令分发给各个设备，分别为储能(优先放电)，输出有功功率设置为50kw,输出无功方式设置为“无功功率调节”，输出无功功率设置为10KVAR。10个充电桩，读取“充电策略参数”，其中5个充电桩为“自动充满”策略，下发“充电桩系统功率限制”至2KW，5个充电桩为“按时间”策略，进行错峰充电，下发“充放电控制”至“停止”状态。10个光伏用户调整无功使能(支持远程控制无功)，无功输出设定为10KVA。

8.各个设备执行完成后将执行的结果返回，所有设备均按照指令执行。

9.对执行结果进行动作后评估，控制效果为台区有功功率为330Kw，台区负载率降为82.5％，台区无功功率140KVAR，台区功率因数为0.92，台区变压器低压侧电压227V,用户并网点电压215V，与预评估结果一致，控制完成。

(晚上，传统方式)

1.光、储、充设备的控制器分别获取数据，获得配变容量400KVA,台区负载率110％,台区有功功率440Kw,台区无功功率250KVAR，功率因数0.87，有10个充电桩功率均为7KW，有10个光伏用户，每个光伏用户光伏额定发电量为20KW，储能容量50kwh。

2.各个设备控制器下发控制，分别为储能(优先放电)，输出有功功率设置为50kw。10个充电桩，读取“充电策略参数”，其中5个充电桩为“自动充满”策略，下发“充电桩系统功率限制”至2KW，5个充电桩为“按时间”策略，进行错峰充电，下发“充放电控制”至“停止”状态。

3.调整效果，控制效果为台区有功功率为330Kw，台区负载率降为82.5％，台区区无功功率250KVAR，功率因数0.87，台区变压器低压侧电压225V,用户并网点电压200V。

可以发现本方法稳定性超过了传统方法，特别是在台区负载率和有功功率相同的情况下本方法无功功率、功率因数更低且台区变压器低压侧电压和用户并网点电压更稳定；若仅考虑同一实验条件下的复现结果，那么本方法在所有指标上都超过了传统方法。

应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。

此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。

进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。

如在本申请所使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”等等旨在指代计算机相关实体，该计算机相关实体可以是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或者运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行中的线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以存在于执行中的过程和/或线程中，并且组件可以位于一个计算机中以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些组件能够从在其上具有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)的信号，以本地和/或远程过程的方式进行通信。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种台区光储充协同控制方法，其特征在于：包括，

能源互联网关进行光储充控制模式检测，模式检测的数据从能源接入终端处通过宽带电力线载波获取；

将所述模式检测的数据进行数据异常的判断及处理；

其中，所述数据异常的判断及处理包括死数据的判断、电压的异常数据判断、电流异常数据的判断和TTU交采数据/光伏/储能异常值的处理；

所述死数据的判断包括：某个字段的数据采样点数据连续3次不变，则判断为死数据；

所述电压的异常数据判断包括：当相电压值≥286V或≤154V时，则判定为异常数据；

所述电流异常数据的判断包括：ABC相电流，若相电流>1.5*变压器额定电流，则判定该条电流数据为异常数据；

所述TTU交采数据/光伏/储能异常值的处理为：若三相电压为死数据，则直接删除该条数据；三相电压若全为0或者其中两相为0，则直接删除该条数据；若其中有一相数据为0或者异常值，则针对该相的异常数据进行修补处理；

所述修补处理为取该相该条采样数据的前5条，然后取平均值作为该条数据缺失或者异常值的修补值；

判据触发条件，根据预设的台区电压限值和负载率限值进行判断，当达到限值时则进入下述控制策略；

所述台区电压限值为100V～300V,所述负载率限值为100％-150％；

控制策略，根据台区配变负载率的大小判断并计算台区负荷有功功率的需求；

当负载率大于配变负荷正常运行负载率的上限时，启动储能参与有功功率的调节；

当负载率大于配变负荷正常运行负载率的上限且大于储能系统调节能力时，启动充电桩参与有功功率的调节；

当储能和充电桩调节能力不能满足负荷调节需求时，则调节光伏有功功率进行降载运行；

当台区负载率在正常范围内运行，光伏和储能不参与有功功率的调节，此时调节储能系统的有功功率，进而起到削峰填谷的作用；

当台区负载率小于0时，使得储能系统工作在充电模式或光伏进行有功降载运行实现台区负载率≥0；

当台区首端出现无功需求或者电压越限时，启动储能系统参与无功的调节，若储能系统的无功调节能力不能满足台区无功的需求时，则启动光伏系统参与台区无功调节，实现台区无功的平衡和电压的合格；

预评估策略，若台区电能质量有提升和台区负载率有优化则执行下发控制命令，否则返回所述能源互联网关进行光储充控制模式检测；

所述模式检测的数据包括，光伏数据、储能数据、充电桩数据和配变数据；

所述光伏数据包括：并网点电流、并网点电压、发电功率和并网点功率因数；

所述储能数据包括：并网点电流、并网点电压、有功功率、无功功率、储能电池SOC和运行模式；

所述充电桩数据包括：充电桩充电功率、电流、电压、充电桩充电模式和累计充电电量；

所述配变数据包括：三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因数和配变负载率；

还包括下发控制命令；

将控制策略的决策命令分发给各个设备；

还包括，

对执行结果进行动作后评估，实际效果和预评估策略的效果对比，差异过大时反馈给网关，优化控制策略。

2.一种实现如权利要求1所述的台区光储充协同控制方法的系统，其特征在于:包括，

能源接入终端，用于采集光伏、储能、充电桩和集配变数据；

能源互联网关，与所述能源接入终端连接，将所述光伏、储能、充电桩和集配变数据进行处理，若满足触发条件则进行控制。