CN116154969A - 一种智能电网综合管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能电网综合管理系统，属于智能电网技术领域，该管理系统能够根据用户端用电数据以及发电模块的发电数据对未来一段时间内用户端的用电策略进行调整，从而降低由用户端、发电模块以及储电单元形成的内部循环生态对电网的冲击，保证在一段时间内稳定的进行分布式电力上网以及电网电能的获取，从而降低电网的维稳成本，另外本发明还能够使储电单元蓄电量尽可能处于健康蓄电量范围，避免对储电单元频繁的过充与过放，提升储电单元的循环性能，降低储电单元的维护成本。

Description

一种智能电网综合管理系统

技术领域

本发明属于智能电网技术领域，具体的，涉及一种智能电网综合管理系统。

背景技术

新能源发电技术的快速优质发展降低了成本，这也促进了分布式发电技术的发展，然后分布式发电技术主要以光伏发电以及小型风力发电为主，这两种新能源发电方式都存在输出不稳定的缺点，电力质量较差，因此在实际使用过程中，需要接入蓄电池作为缓冲，通过蓄电池对转化得到的电能进行存储，在使用时，再根据蓄电池电量进行上网以及自用。

然而现有的分布式发电上网技术在控制时，忽略了对蓄电池本身的保护，导致蓄电池长时间处于过充和/或过放，对蓄电池的容量以及循环寿命造成不可挽回的负面影响，另外，蓄电池上网的功率波动较大，不利于电网的稳定性，提升了电网的维护难度，为了解决上述问题，提供一种能够对蓄电池进行保护且能够降低上网操作对电网的冲击的方法，本发明提供了以下技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能电网综合管理技术，解决现有技术中分布式发电系统对蓄电池伤害较大且进行上网操作时对电网冲击较大，造成电网稳定性维护难度大的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种智能电网综合管理系统，包括：

储电单元，用于对发电模块转换得到的电能进行存储，还能够为用户负载进行供电；

发电模块，包含多个分布设置的发电单元，发电单元用于将清洁能源转换为电能后传输至储电单元进行存储；

每个发电单元对应一个用户；

气候预测单元，与天气预报信息源连接，实时接收天气预报信息源的天气预报信息，得到未来一段时间内的环境信息数据，并将其传输至控制中心；

负载监控单元，用于采集各用户的用电习惯数据，并将其传输至控制中心；

负载预测单元，用于根据用户的用电习惯数据预测各用户在未来一段时间内的用电量；

供电调整单元，用于对储电单元单位时间充放电量进行调整；

控制中心，用于输出储电单元在一个调节区间内的单位时间充放电量数据；

所述控制中心输出储电单元在一个调节区间内的单位时间充放电量数据的方法为：

S1、控制中心根据环境信息数据与发电单元发电效率之间的关系，从而获取发电模块的预测瞬时发电量Qy与时间之间的关系；

通过负载预测单元对各用户在未来一段时间内的用电量进行预测，从而获取用户端的预测瞬时用电量Ry与时间之间的关系；

建立平面直角坐标系，以一天的0至24时为横坐标，电量数据为纵坐标，建立预测瞬时发电量Qy随时间t变化的关系曲线，将该曲线标记为第一曲线，将其表示为f1(t)；

建立预测瞬时用电量Ry随时间t变化的关系曲线，将该曲线标记为第二曲线，将其表示为f2(t)；

将一天从0至24h划分为若干个调节区间；

在一个调节区间开始时，根据第一曲线计算得到在该调节区间内的预测总发电量Qyz；

根据第二曲线计算得到在该调节区间内的预测总用电量Ryz；

S3、获取储电单元的剩余储电空间C以及储电单元的当前储电量C1；

计算使不等式β*(C+C1)≤C1+f1(t)-f2(t)+v*t≤C+C1能够始终成立时，v的取值范围；

在v的取值范围内，均匀选取m个v值代入上述不等式中，具体的，将选取的各v值依次标记为v1、v2、…、vm；

计算当v取值为vk时，C1+f1(t)-f2(t)+v*t处于β1*(C+C1)至β2*(C+C1)这一范围内的时长tk；

1≤k≤m；

选取对应tk值最大的vk作为最终结果；

其中β为预设的系数；β1与β2为根据储电单元的最佳储电量范围来确定的预设系数；

其中v为储电单元的单位时间充放电量，当储电单元充电时，v取正值，当储电单元放电时，v取负值；

所述的储电单元充电是指用户端在用电时，按照对应的v从电网进行电能获取，用户端负载所需电能不足的部分由储电单元提供；

所述的储电单元放电是指储电单元按照对应的v将储电单元中的电能上网至电网；用户端负载由储电单元提供电能；

作为本发明的进一步方案，该管理系统能够进行发电效率异常的发电单元的识别，并通过供电调整单元阻断发电单元与储电单元之间的电力连接；

发电效率异常的发电单元的识别的方法包括如下步骤：

将各发电单元依次标记为F1、F2、…、Fn，其中n为发电模块内发电单元的数量；

通过气候预测模块对未来T1时间内的环境信息数据进行预测，并将得到的环境信息数据传输至控制中心，控制中心根据环境信息数据与发电单元发电效率之间的关系获得预测的未来T1时间内各发电单元的发电量wi；其中1≤i≤n，T1为预设值；

在经过T1时间后，获取发电单元Fi在过去T时间内的实际发电量wi1，当wi1≥ω*wi时，则认为发电单元Fi在过去的T1时间内的发电效率正常，若wi1＜ω*wi时，则根据公式xi＝(wi-wi1)/wi计算得到发电单元Fi在过去的T1时间内的发电效率误差系数xi；其中ω为预设的参数值；

随机获取若干个其他发电单元的发电效率误差系数，计算其平均值后得到xp；

当xi≥ω1*xp成立时，则认为对应发电单元Fi在过去的T1时间内的发电效率正常，反之，则认为对应发电单元Fi在过去的T1时间内的发电效率存在异常；其中ω1为预设的参数值。

作为本发明的进一步方案，在一个调节区间开始时，对第一曲线进行更新。

作为本发明的进一步方案，所述β取值为10％；所述β1取值为35％，所述β2取值为85％。

作为本发明的进一步方案，在进入下一调节区间时，按照步骤S2至步骤S3的方法计算得到对应的单位时间充放电量v取值范围为vj1≤v≤vj2，若vj1≤vk≤vj2成立，则在所述的下一调节区间内，供电调整单元按照vk继续进行储电单元的充放电。

作为本发明的进一步方案，若不等式β*(C+C1)≤C1+f1(t)-f2(t)+v*t≤C+C1无法始终成立，则将对应调节区间按照时间划分为两个子调节区间，在各子调节区间内按照步骤S2至步骤S3的方法确定各子调节区间内的单位时间充放电量。

作为本发明的进一步方案，当在一个调节区间内，储电单元的当前储电量C1≤a1时，则调整为全部由电网进行用户端的供电，直至C1≥a3或进入下一调节区间；

当C1≥a2成立时，则按照步骤S2至步骤S3中的方法进行vk值的更新；

a1为5％*(C+C1)，a2取值为99％(C+C1)。

本发明的有益效果：

1、本发明能够根据用户端用电数据以及发电模块的发电数据对未来一段时间内用户端的用电策略进行调整，从而降低由用户端、发电模块以及储电单元形成的内部循环生态对电网的冲击，保证在一段时间内稳定的进行分布式电力上网以及电网电能的获取，从而降低电网的维稳成本，

2、本发明能够使储电单元蓄电量尽可能处于健康蓄电量范围，避免对储电单元频繁的过充与过放，提升储电单元的循环性能，降低储电单元的维护成本；

3、本发明通过将一个发电单元的预测发电量与实际发电量之比与发电模块整体的或者其中随机选取的部分发电单元的预测发电量与实际发电量之比进行对比，以此来判断对应发电单元的发电效率是否正常，充分来考虑到了环境因素的不确定性对发电单元发电效率的影响，从而提升判断准确性，降低误判几率。

具体实施方式

下面将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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

一种智能电网综合管理系统，包括：

储电单元，用于对发电模块转换得到的电能进行存储，还能够为用户负载进行供电；

发电模块，包含多个分布设置的发电单元，发电单元用于将清洁能源转换为电能后传输至储电单元进行存储；

每个发电单元对应一个用户；

气候预测单元，与天气预报信息源连接，实时接收天气预报信息源的天气预报信息，得到未来一段时间内的环境信息数据，并将其传输至控制中心；

负载监控单元，用于采集各用户的用电习惯数据，并将其传输至控制中心；

负载预测单元，用于读取控制中心中各用户的用电习惯数据，并根据用户的用电习惯数据预测各用户在未来一段时间内的用电量；

其中用电习惯数据是指用户的用电量与温度、光照强度以及时间等因素的关系，从而能够较为准确的对未来一段时间内的用电量进行估计；

供电调整单元，用于对储电单元以及各发电单元之间的电性连接关系进行改变，还用于对储电单元单位时间充放电量进行调整；

控制中心，用于对数据进行处理，输出储电单元的单位时间充放电量数据；

报警单元，当存在发电效率存在异常的发电单元时，报警单元发出报警信息以提示对应工作人员进行检修；

S1、判断存在发电效率异常的发电单元，并通过供电调整单元阻断对应发电单元与储电单元之间的电力连接；

将各发电单元依次标记为F1、F2、…、Fn，其中n为发电模块内发电单元的数量；

通过气候预测模块对未来T1时间内的环境信息数据进行预测，并将得到的环境信息数据传输至控制中心，控制中心根据环境信息数据与发电单元发电效率之间的关系获得预测的未来T1时间内各发电单元的发电量wi；

其中1≤i≤n，T1为预设值；

在经过T1时间后，获取发电单元Fi在过去T时间内的实际发电量wi1，当wi1≥ω*wi时，则认为发电单元Fi在过去的T1时间内的发电效率正常，若wi1＜ω*wi时，则根据公式xi＝(wi-wi1)/wi计算得到发电单元Fi在过去的T1时间内的发电效率误差系数xi；

其中ω为预设的参数值；

随机获取若干个其他发电单元的发电效率误差系数，计算其平均值后得到xp；

当xi≥ω1*xp成立时，则认为对应发电单元Fi在过去的T1时间内的发电效率正常，反之，则认为对应发电单元Fi在过去的T1时间内的发电效率存在异常，报警单元发出报警信息；

其中ω1为预设的参数值；

该步骤通过将一个发电单元的预测发电量与实际发电量之比与发电模块整体的或者其中随机选取的部分发电单元的预测发电量与实际发电量之比进行对比，以此来判断对应发电单元的发电效率是否正常，这种方法充分来考虑到了环境因素的不确定性对发电单元发电效率的影响，从而提升判断准确性，降低误判几率；

S2、对储电模块的充放电策略进行确定；

具体的：

控制中心根据环境信息数据与发电单元发电效率之间的关系，从而获取发电模块的预测瞬时发电量Qy与时间之间的关系；

通过负载预测单元对各用户在未来一段时间内的用电量进行预测，从而获取用户端的预测瞬时用电量Ry与时间之间的关系；

建立平面直角坐标系，以一天的0至24时为横坐标，电量数据为纵坐标，建立预测瞬时发电量Qy随时间t变化的关系曲线，将该曲线标记为第一曲线，将其表示为f1(t)；

建立预测瞬时用电量Ry随时间t变化的关系曲线，将该曲线标记为第二曲线，将其表示为f2(t)；

将一天从0至24h划分为若干个调节区间；

需要注意的是，在一个调节区间开始时，需要对第一曲线进行更新，提升对未来一段时间内的预测总发电量Qy的预测准确性；

在一个调节区间开始时，根据第一曲线计算得到在该调节区间内的预测总发电量Qyz；

根据第二曲线计算得到在该调节区间内的预测总用电量Ryz；

S3、获取储电单元的剩余储电空间C以及储电单元的当前储电量C1；

所述剩余储电空间是指储电单元在当前储电量的条件下，还能够存储的电量；

计算使不等式β*(C+C1)≤C1+f1(t)-f2(t)+v*t≤C+C1能够始终成立时，v的取值范围；

在v的取值范围内，均匀选取m个v值代入上述不等式中，具体的，将选取的各v值依次标记为v1、v2、…、vm；

计算当v取值为vk时，C1+f1(t)-f2(t)+v*t处于β1*(C+C1)至β2*(C+C1)这一范围内的时长tk；

1≤k≤m；

选取对应tk值最大的vk作为最终结果；

其中β为预设的系数；

在本发明的一个实施例中，所述β取值为10％；

β1与β2根据储电单元的最佳储电量范围来确定，在本发明的一个实施例中，所述β1取值为35％，所述β2取值为85％；

其中v为储电单元的单位时间充放电量，当储电单元充电时，v取正值，当储电单元放电时，v取负值；

所述的储电单元充电是指用户端在用电时，按照对应的v从电网进行电能获取，用户端负载所需电能不足的部分由储电单元提供；

所述的储电单元放电是指储电单元按照对应的v将储电单元中的电能上网至电网；用户端负载由储电单元提供电能；

S4、供电调整单元根据计算得到的vk值对储电单元的充电与放电速率进行调整；

上述步骤能够根据用户端用电数据以及发电模块的发电数据对未来一段时间内用户端的用电策略进行调整，从而降低由用户端、发电模块以及储电单元形成的内部循环生态对电网的冲击，保证在一段时间内稳定的进行分布式电力上网以及电网电能的获取，从而降低电网的维稳成本，同时，整个过程中使储电单元蓄电量尽可能处于健康蓄电量范围，避免对储电单元频繁的过充与过放，提升储电单元的循环性能，降低储电单元的维护成本。

S5、在进入下一调节区间时，按照步骤S2至步骤S3的方法计算得到对应的单位时间充放电量v取值范围为vj1≤v≤vj2，若vj1≤vk≤vj2成立，则在所述的下一调节区间内，供电调整单元按照vk继续进行储电单元的充放电；

该步骤通过延续上一周期的调控方式，在不对储电单元造成明显伤害的同时，进一步降低了电力上网过程中对电网的冲击；

在步骤S3中，若不等式β*(C+C1)≤C1+f1(t)-f2(t)+v*t≤C+C1无法始终成立，则将对应调节区间按照时间划分为两个子调节区间，在各子调节区间内按照步骤S2至步骤S3的方法确定各子调节区间内的单位时间充放电量；

另外，若频繁发生不等式无法成立的情况，则可以考虑对储电单元的储电容量进行扩大，使其在一个调节区间内能够适应较大的波动；

需要注意的是，当在一个调节区间内，储电单元的当前储电量C1≤a1时，则调整为全部由电网进行用户端的供电，直至C1≥a3或进入下一调节区间；

当C1≥a2成立时，则按照步骤S2至步骤S3中的方法进行vk值的更新。

在本发明的一个实施例中，a1为5％*(C+C1)，a2取值为99％(C+C1)。

这样能够实现对储电单元的保护，避免由于天气预报的误差造成对储电单元的伤害，使用户端的正常用电不会被影响。

在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种智能电网综合管理系统，其特征在于，包括：

储电单元，用于对发电模块转换得到的电能进行存储，还能够为用户负载进行供电；

发电模块，包含多个分布设置的发电单元，发电单元用于将清洁能源转换为电能后传输至储电单元进行存储；

每个发电单元对应一个用户；

气候预测单元，与天气预报信息源连接，实时接收天气预报信息源的天气预报信息，得到未来一段时间内的环境信息数据，并将其传输至控制中心；

负载监控单元，用于采集各用户的用电习惯数据，并将其传输至控制中心；

负载预测单元，用于根据用户的用电习惯数据预测各用户在未来一段时间内的用电量；

供电调整单元，用于对储电单元单位时间充放电量进行调整；

控制中心，用于输出储电单元在一个调节区间内的单位时间充放电量数据；

所述控制中心输出储电单元在一个调节区间内的单位时间充放电量数据的方法为：

S1、控制中心根据环境信息数据与发电单元发电效率之间的关系，从而获取发电模块的预测瞬时发电量Qy与时间之间的关系；

通过负载预测单元对各用户在未来一段时间内的用电量进行预测，从而获取用户端的预测瞬时用电量Ry与时间之间的关系；

建立平面直角坐标系，以一天的0至24时为横坐标，电量数据为纵坐标，建立预测瞬时发电量Qy随时间t变化的关系曲线，将该曲线标记为第一曲线，将其表示为f1(t)；

建立预测瞬时用电量Ry随时间t变化的关系曲线，将该曲线标记为第二曲线，将其表示为f2(t)；

将一天从0至24h划分为若干个调节区间；

在一个调节区间开始时，根据第一曲线计算得到在该调节区间内的预测总发电量Qyz；

根据第二曲线计算得到在该调节区间内的预测总用电量Ryz；

S3、获取储电单元的剩余储电空间C以及储电单元的当前储电量C1；

计算使不等式β*(C+C1)≤C1+f1(t)-f2(t)+v*t≤C+C1能够始终成立时，v的取值范围；

在v的取值范围内，均匀选取m个v值代入上述不等式中，具体的，将选取的各v值依次标记为v1、v2、…、vm；

计算当v取值为vk时，C1+f1(t)-f2(t)+v*t处于β1*(C+C1)至β2*(C+C1)这一范围内的时长tk；

1≤k≤m；

选取对应tk值最大的vk作为最终结果；

其中β为预设的系数；β1与β2为根据储电单元的最佳储电量范围来确定的预设系数；

其中v为储电单元的单位时间充放电量，当储电单元充电时，v取正值，当储电单元放电时，v取负值；

所述的储电单元充电是指用户端在用电时，按照对应的v从电网进行电能获取，用户端负载所需电能不足的部分由储电单元提供；

所述的储电单元放电是指储电单元按照对应的v将储电单元中的电能上网至电网；用户端负载由储电单元提供电能。

2.根据权利要求1所述的一种智能电网综合管理系统，其特征在于，该管理系统能够进行发电效率异常的发电单元的识别，并通过供电调整单元阻断发电单元与储电单元之间的电力连接；

发电效率异常的发电单元的识别的方法包括如下步骤：

将各发电单元依次标记为F1、F2、…、Fn，其中n为发电模块内发电单元的数量；

通过气候预测模块对未来T1时间内的环境信息数据进行预测，并将得到的环境信息数据传输至控制中心，控制中心根据环境信息数据与发电单元发电效率之间的关系获得预测的未来T1时间内各发电单元的发电量wi；其中1≤i≤n，T1为预设值；

在经过T1时间后，获取发电单元Fi在过去T时间内的实际发电量wi1，当wi1≥ω*wi时，则认为发电单元Fi在过去的T1时间内的发电效率正常，若wi1＜ω*wi时，则根据公式xi＝(wi-wi1)/wi计算得到发电单元Fi在过去的T1时间内的发电效率误差系数xi；其中ω为预设的参数值；

随机获取若干个其他发电单元的发电效率误差系数，计算其平均值后得到xp；

当xi≥ω1*xp成立时，则认为对应发电单元Fi在过去的T1时间内的发电效率正常，反之，则认为对应发电单元Fi在过去的T1时间内的发电效率存在异常；其中ω1为预设的参数值。

3.根据权利要求1所述的一种智能电网综合管理系统，其特征在于，在一个调节区间开始时，对第一曲线进行更新。

4.根据权利要求1所述的一种智能电网综合管理系统，其特征在于，所述β取值为10％；所述β1取值为35％，所述β2取值为85％。

5.根据权利要求1所述的一种智能电网综合管理系统，其特征在于，在进入下一调节区间时，按照步骤S2至步骤S3的方法计算得到对应的单位时间充放电量v取值范围为vj1≤v≤vj2，若vj1≤vk≤vj2成立，则在所述的下一调节区间内，供电调整单元按照vk继续进行储电单元的充放电。

6.根据权利要求1所述的一种智能电网综合管理系统，其特征在于，若不等式β*(C+C1)≤C1+f1(t)-f2(t)+v*t≤C+C1无法始终成立，则将对应调节区间按照时间划分为两个子调节区间，在各子调节区间内按照步骤S2至步骤S3的方法确定各子调节区间内的单位时间充放电量。

7.根据权利要求1所述的一种智能电网综合管理系统，其特征在于，当在一个调节区间内，储电单元的当前储电量C1≤a1时，则调整为全部由电网进行用户端的供电，直至C1≥a3或进入下一调节区间；

当C1≥a2成立时，则按照步骤S2至步骤S3中的方法进行vk值的更新；

a1为5％*(C+C1)，a2取值为99％(C+C1)。