CN114825602A - 一种基于充分自治受控共享的微电网集群系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种基于充分自治受控共享的微电网集群系统及控制方法，通过事先约定的受控共享原则，由各微电网系统在受控共享约束条件下自治运行，本发明考虑了安全性、经济性、合理性，将每一天24小时作为一个周期分成多个运行时间段T，每一个运行时段采用电能调节申报并统一核准受控执行的方法，按核准的功率和电量限额自治执行与电网交互电能；各微电网系统通过自身的能量管理系统EMS，实现自治管控及运行管理，按照微电网集群系统的总控系统GEMS发出的电能调剂指令，各微电网系统按照受控共享原则自主进行与电力总线交互电量，使得微电网集群中的各微电网系统能够充分自治自主调控运行、自主交互电能，提高各微电网系统的资源利用率、增加投资效益。

Description

一种基于充分自治受控共享的微电网集群系统及控制方法
技术领域
本发明属于微电网技术领域，具体涉及一种基于充分自治受控共享的微电网集群系统及控制方法。
背景技术
能源结构的变革促进了新能源特别是分布式可再生能源的广泛应用；同时分布式可再生能源的不确定性和波动性给电力及电网的平稳运行增加了极大的挑战。对此，采用局域性微电网将分布式可再生能源、储能、负荷连接在一起就地平衡、就近消纳，是分布式可再生能源高效应用的有效方法之一。由于分布式可再生能源能量密度比较低，适于分散安装就地应用，例如利用建筑物建设的太阳能发电系统并结合削峰填谷的储能套利构成微电网系统，而且不同业主和投资商根据自身条件在不同时间不同地点投资建设，形成分布式新能源微电网系统应用是一个逐渐增多、逐步发展的过程，一个区域建设多个微电网系统的现象开始显现，因此研究多个分散的微电网连接起来构成微电网集群系统整体运行资源共享，是分布式可再生能源应用的一个发展趋势，微电网集群系统技术复杂且处在一个初期阶段，目前没有一种成熟有效的微电网集群系统构成方式与运行控制方法。
发明内容
为了探索微电网集群系统构成的有效运行控制方式，实现将多个分散的微电网连接起来构成微电网集群系统并合理、稳定的控制微电网集群系统整体运行和资源共享，本发明根据微电网的主要技术特性和联网特点，实现各微电网系统充分自治和受控共享；本发明具体公布了一种基于充分自治受控共享的微电网集群系统及控制方法，其特征是：
在约定的共享原则约束下，各独立运行微电网系统分别通过受控开关与同一条电力总线连接构成微电网集群系统；主要包括：电网通过电网电力开关连接电网电力线，电网电力线分别通过第1微电网系统接入开关连接第1微电网系统、通过第2微电网接入开关连接第2微电网系统、通过第i微电网接入开关连接第i微电网系统、通过第n微电网接入开关连接第n微电网系统，同时微电网集群能量管控系统GEMS通过通信线路分别连接第1微电网控制系统EMS、第2微电网控制系统EMS、第i微电网控制系统EMS、第n微电网控制系统EMS以及第1微电网系统接入开关、第2微电网系统接入开关、第i微电网系统接入开关、第n微电网系统接入开关，并离网运行的微电网集群系统，其特征是：微电网集群能量管控系统GEMS并通过通信网络与各独立运行微电网系统EMS连接，并且各微电网系统按照受控共享原则调剂电能的余缺，控制达到微电网集群系统的整体能量平衡及稳定运行。
所述的一种基于充分自治受控共享的微电网集群系统及控制方法，其特征是受控共享原则将每一天24小时分成多个运行时间段T，首个运行时间段各微电网独立自治运行并保持电能为0调剂，在下一个运行时间段达到前t时间；通过EMS向GEMS申报下一个运行时间段T(i+1)调剂余缺的电能即功率及电量；GEMS统计计算后确定各微电网系统之间实际调剂电能的数量指令并通知各EMS系统，各微电网执行确定调节电能指令的限额并自治控制运行；其中：T≤60分钟，t≤0.1T。
所述的一种基于充分自治受控共享的微电网集群系统及控制方法，其特征是微电网之间调剂电能需要满足：各微电网系统上网功率合计Pg＝下网功率合计Pd，不相等时，以功率合计小的功率为准，两者功率合计多出的功率差额Pgd，按照申报的比例核减，微电网i申报上网功率合计Pgi、下网功率合计Pdi，核减量＝Pgi/Pg*Pgd，或者核减量＝Pdi/Pd*Pgd。
所述的一种基于充分自治受控共享的微电网集群系统及控制方法，其特征是各微电网自治控制运行申报调剂电能时，调剂上网电能与调剂下网电能在连续两个运行时段应该交叉申报，当前运行时段为调剂上网电能则申报下一运行时段为调剂下网电能，反之当前运行时段为调剂下网电能则申报下一运行时段为调剂上网电能，并且一天24小时累计调剂上网电能与调剂下网电能应该差值≤10％。
所述的一种基于充分自治受控共享的微电网集群系统及控制方法，其特征是微电网集群运行控制流程为：
1)微电网集群能量管控系统GEMS连接各微电网系统的EMS，确认各微电网系统独立自治运行正常；
2)依据共享原则，微电网集群能量管控系统GEMS按运行时间段节拍获取各微电网系统申报调剂电能数量，统计计算并核准及发送实际调剂电能数量的指令给各微电网；
3)按照共享原则微电网集群能量管控系统GEMS按运行时间段节拍获取各微电网系统申报调剂电能数量，统计计算并核准及发送实际调剂电能的数量指令给各微电网；
4)微电网集群能量管控系统GEMS监测各微电网系统自治运行以及执行受控共享原则的状况；
5)微电网集群能量管控系统GEMS监测微电网系统是否存在违反受控共享原则？是继续执行⑥；否则执行⑨；
6)微电网集群能量管控系统GEMS通知相应违反受控共享原则的微电网系统的EMS，要求其立即纠正相应的违规状况；
7)微电网集群能量管控系统GEMS监测该微电网系统是否纠正违规状况？否，没有纠正执行⑧；是，则执行⑨；
8)微电网集群能量管控系统GEMS通过相应受控开关强制断开该微电网系统与电网电力线的连接，停止违约的相应微电网系统接入微电网集群系统；完成后转④；
9)微电网集群能量管控系统GEMS监测与判断是否到下一申报时间？是，转
Figure BSA0000231496770000041
；否则，转④；
10)微电网集群能量管控系统GEMS监测微电网集群系统运行是否异常及是否报警、需要停止运行？是，监测到报警、停运时执行
Figure BSA0000231496770000042
；否则转②；
11)微电网集群能量管控系统GEMS控制微电网集群系统执行报警、停运。
本发明一种基于充分自治受控共享的微电网集群系统及控制方法，通过事先约定的受控共享原则，由各微电网系统在受控共享约束条件下自治运行，本发明考虑了安全性、经济性、合理性，将每一天24小时作为一个周期分成多个运行时间段T，每一个运行时段采用电能调节申报并统一核准受控执行的方法，按核准的功率和电量限额自治执行与电网交互电能；各微电网系统通过自身的能量管理系统EMS，实现自治管控及运行管理，按照微电网集群系统的总控系统GEMS发出的电能调剂指令，各微电网系统按照受控共享原则自主进行与电力总线交互电量，使得微电网集群中的各微电网系统能够充分自治自主调控运行、自主交互电能，提高各微电网系统的资源利用率、增加投资效益。
附图说明
图1为一种基于充分自治受控共享的微电网集群系统原理示意图框图。
图2为一种基于充分自治受控共享的微电网集群系统的控制流程图。
具体实施方式
作为实施例子，结合附图对一种基于充分自治受控共享的微电网集群系统及控制方法给予说明，但是，所描述的实施例是本发明应用于一种基于充分自治受控共享的微电网集群系统及控制方法的一部分实施例，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。本发明的技术与方案不限于本实施例子给出的内容。
如图1所示，一种基于充分自治受控共享的微电网集群系统及控制方法，其特征是：
在约定的共享原则约束下，各独立运行微电网系统分别通过受控开关与同一条电力总线连接构成微电网集群系统；主要包括：电网(4)通过电网电力开关(5)连接电网电力线(1)，电网电力线(1)分别通过第1微电网系统接入开关(31)连接第1微电网系统(11)、通过第2微电网接入开关(32)连接第2微电网系统(12)、通过第i微电网接入开关(3i)连接第i微电网系统(1i)、通过第n微电网接入开关(3n)连接第n微电网系统(1n)，同时微电网集群能量管控系统GEMS(2)通过通信线路(6)分别连接第1微电网控制系统EMS(21)、第2微电网控制系统EMS(22)、第i微电网控制系统EMS(2i)、第n微电网控制系统EMS(2n)以及第1微电网系统接入开关(31)、第2微电网系统接入开关(32)、第i微电网系统接入开关(3i)、第n微电网系统接入开关(3n)，并离网运行的微电网集群系统，其特征是：微电网集群能量管控系统GEMS(2)并通过通信网络与各独立运行微电网系统EMS连接，并且各微电网系统按照受控共享原则调剂电能的余缺，控制达到微电网集群系统的整体能量平衡及稳定运行。
所述的一种基于充分自治受控共享的微电网集群系统及控制方法，其特征是受控共享原则将每一天24小时分成多个运行时间段T，首个运行时间段各微电网独立自治运行并保持电能为0调剂，在下一个运行时间段达到前t时间；通过EMS向微电网集群能量管控系统GEMS(2)申报下一个运行时间段T(i+1)调剂余缺的电能即功率及电量；微电网集群能量管控系统GEMS(2)统计计算后确定各微电网系统之间实际调剂电能的数量指令并通知各EMS系统，各微电网执行确定调节电能指令的限额并自治控制运行；其中：T≤60分钟，t≤0.1T。
所述的一种基于充分自治受控共享的微电网集群系统及控制方法，其特征是微电网之间调剂电能需要满足：各微电网系统上网功率合计Pg＝下网功率合计Pd，不相等时，以功率合计小的功率为准，两者功率合计多出的功率差额Pgd，按照申报的比例核减，微电网i申报上网功率合计Pgi、下网功率合计Pdi，核减量＝Pgi/Pg*Pgd，或者核减量＝Pdi/Pd*Pgd。
所述的一种基于充分自治受控共享的微电网集群系统及控制方法，其特征是各微电网自治控制运行申报调剂电能时，调剂上网电能与调剂下网电能在连续两个运行时段应该交叉申报，当前运行时段为调剂上网电能则申报下一运行时段为调剂下网电能，反之当前运行时段为调剂下网电能则申报下一运行时段为调剂上网电能，并且一天24小时累计调剂上网电能与调剂下网电能应该差值≤10％。
如图2所示，所述的一种基于充分自治受控共享的微电网集群系统及控制方法，其特征是微电网集群运行控制流程为：
1)微电网集群能量管控系统GEMS(2)连接各微电网系统的EMS，确认各微电网系统独立自治运行正常；
2)依据共享原则，微电网集群能量管控系统GEMS(2)按运行时间段节拍获取各微电网系统申报调剂电能数量，统计计算并核准及发送实际调剂电能数量的指令给各微电网；
3)按照共享原则微电网集群能量管控系统GEMS(2)按运行时间段节拍获取各微电网系统申报调剂电能数量，统计计算并核准及发送实际调剂电能的数量指令给各微电网；
4)微电网集群能量管控系统GEMS(2)监测各微电网系统自治运行以及执行受控共享原则的状况；
5)微电网集群能量管控系统GEMS(2)监测微电网系统是否存在违反受控共享原则？是继续执行⑥；否则执行⑨；
6)微电网集群能量管控系统GEMS(2)通知相应违反受控共享原则的微电网系统的EMS，要求其立即纠正相应的违规状况；
7)微电网集群能量管控系统GEMS(2)监测该微电网系统是否纠正违规状况？否，没有纠正执行⑧；是，则执行⑨；
8)微电网集群能量管控系统GEMS(2)通过相应受控开关强制断开该微电网系统与电网电力线(1)的连接，停止违约的相应微电网系统接入微电网集群系统；完成后转④；
9)微电网集群能量管控系统GEMS(2)监测与判断是否到下一申报时间？是，转
Figure BSA0000231496770000071
；否则，转④；
10)微电网集群能量管控系统GEMS(2)监测微电网集群系统运行是否异常及是否报警、需要停止运行？是，监测到报警、停运时执行
Figure BSA0000231496770000072
；否则转②；
11)微电网集群能量管控系统GEMS(2)控制微电网集群系统执行报警、停运。
本发明一种基于充分自治受控共享的微电网集群系统及控制方法，通过事先约定的受控共享原则，由各微电网系统在受控共享约束条件下自治运行，本发明考虑了安全性、经济性、合理性，将每一天24小时作为一个周期分成多个运行时间段T，每一个运行时段采用电能调节申报并统一核准受控执行的方法，按核准的功率和电量限额自治执行与电网交互电能；各微电网系统通过自身的能量管理系统EMS，实现自治管控及运行管理，按照微电网集群系统的总控系统GEMS发出的电能调剂指令，各微电网系统按照受控共享原则自主进行与电力总线交互电量，使得微电网集群中的各微电网系统能够充分自治自主调控运行、自主交互电能，提高各微电网系统的资源利用率、增加投资效益。

Claims (5)

1.一种基于充分自治受控共享的微电网集群系统及控制方法，其特征是：
在约定的共享原则约束下，各独立运行微电网系统分别通过受控开关与同一条电力总线连接构成微电网集群系统；主要包括：电网(4)通过电网电力开关(5)连接电网电力线(1)，电网电力线(1)分别通过第1微电网系统接入开关(31)连接第1微电网系统(11)、通过第2微电网接入开关(32)连接第2微电网系统(12)、通过第i微电网接入开关(3i)连接第i微电网系统(1i)、通过第n微电网接入开关(3n)连接第n微电网系统(1n)，同时微电网集群能量管控系统GEMS(2)通过通信线路(6)分别连接第1微电网控制系统EMS(21)、第2微电网控制系统EMS(22)、第i微电网控制系统EMS(2i)、第n微电网控制系统EMS(2n)以及第1微电网系统接入开关(31)、第2微电网系统接入开关(32)、第i微电网系统接入开关(3i)、第n微电网系统接入开关(3n)，并离网运行的微电网集群系统，其特征是：微电网集群能量管控系统GEMS(2)并通过通信网络与各独立运行微电网系统EMS连接，并且各微电网系统按照受控共享原则调剂电能的余缺，控制达到微电网集群系统的整体能量平衡及稳定运行。
2.根据权利要求1所述的一种基于充分自治受控共享的微电网集群系统及控制方法，其特征是受控共享原则将每一天24小时分成多个运行时间段T，首个运行时间段各微电网独立自治运行并保持电能为0调剂，在下一个运行时间段达到前t时间；通过EMS向微电网集群能量管控系统GEMS(2)申报下一个运行时间段T(i+1)调剂余缺的电能即功率及电量；微电网集群能量管控系统GEMS(2)统计计算后确定各微电网系统之间实际调剂电能的数量指令并通知各EMS系统，各微电网执行确定调节电能指令的限额并自治控制运行；其中：T≤60分钟，t≤0.1T。
3.根据权利要求1所述的一种基于充分自治受控共享的微电网集群系统及控制方法，其特征是微电网之间调剂电能需要满足：各微电网系统上网功率合计Pg＝下网功率合计Pd，不相等时，以功率合计小的功率为准，两者功率合计多出的功率差额Pgd，按照申报的比例核减，微电网i申报上网功率合计Pgi、下网功率合计Pdi，核减量＝Pgi/Pg*Pgd，或者核减量＝Pdi/Pd*Pgd。
4.根据权利要求1所述的一种基于充分自治受控共享的微电网集群系统及控制方法，其特征是各微电网自治控制运行申报调剂电能时，调剂上网电能与调剂下网电能在连续两个运行时段应该交叉申报，当前运行时段为调剂上网电能则申报下一运行时段为调剂下网电能，反之当前运行时段为调剂下网电能则申报下一运行时段为调剂上网电能，并且一天24小时累计调剂上网电能与调剂下网电能应该差值≤10％。
5.根据权利要求1所述的一种基于充分自治受控共享的微电网集群系统及控制方法，其特征是微电网集群运行控制流程为：
1)微电网集群能量管控系统GEMS(2)连接各微电网系统的EMS，确认各微电网系统独立自治运行正常；
2)依据共享原则，微电网集群能量管控系统GEMS(2)按运行时间段节拍获取各微电网系统申报调剂电能数量，统计计算并核准及发送实际调剂电能数量的指令给各微电网；
3)按照共享原则微电网集群能量管控系统GEMS(2)按运行时间段节拍获取各微电网系统申报调剂电能数量，统计计算并核准及发送实际调剂电能的数量指令给各微电网；
4)微电网集群能量管控系统GEMS(2)监测各微电网系统自治运行以及执行受控共享原则的状况；
5)微电网集群能量管控系统GEMS(2)监测微电网系统是否存在违反受控共享原则？是继续执行⑥；否则执行⑨；
6)微电网集群能量管控系统GEMS(2)通知相应违反受控共享原则的微电网系统的EMS，要求其立即纠正相应的违规状况；
7)微电网集群能量管控系统GEMS(2)监测该微电网系统是否纠正违规状况？否，没有纠正执行⑧；是，则执行⑨；
8)微电网集群能量管控系统GEMS(2)通过相应受控开关强制断开该微电网系统与电力总线的连接，停止违约的相应微电网系统接入微电网集群系统；完成后转④；
9)微电网集群能量管控系统GEMS(2)监测与判断是否到下一申报时间？是，转
Figure FSA0000231496760000031
否则，转④；
10)微电网集群能量管控系统GEMS(2)监测微电网集群系统运行是否异常及是否报警、需要停止运行？是，监测到报警、停运时执行
Figure FSA0000231496760000032
否则转②；
11)微电网集群能量管控系统GEMS(2)控制微电网集群系统执行报警、停运。
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