CN116169717A - 分布式能源发电与电网负荷动态平衡系统、方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于能源管理技术领域，公开了一种分布式能源发电与电网负荷动态平衡系统、方法及装置，分布式能源发电模块利用分布式能源发电；发电数据的信息加密后传输至大数据统计分析模块；大数据统计分析模块对发电数据传输模块传输的加密信息解密后，实时计算分布式能源发电模块发电的电能、下游需电客户电能需求、储能需求；储能模块对分布式能源发电模块产电的部分电能进行储存备用；能源控制模块对分布式能源发电模块产电进行弹性智能负荷、电能输出和储电的电能分布进行分配产电。本发明可以有效地将大量的数据同时传输，提升用户管理效率，有效保证能源的不间断供给，降低能源和电力系统的运营成本，提高系统的安全性。
Description
技术领域
本发明属于能源管理技术领域，尤其涉及一种分布式能源发电与电网负荷动态平衡系统、方法及装置。
背景技术
目前，分布式能源发电，主要是以分布式装置的形式，即在用户数量较多的地区完成优质电源的安装，同时通过功率调节，调节发电量，为指定地区的用户提供满意的电力服务，作为集中式发电的补充。目前的电力供应形式是相对固定的，依赖于集中的电网系统，随着社会化程度的提高，对电力的需求也在逐日增加。在这样的趋势下，传统的发电方式，导致发电量低下，不能满足现代发展的供电要求，在此基础上，需要加强对发电方法的研究，合理控制能源消耗，优质提高电能质量。
随着“双碳”进程加快与能源转型深入推进，传统电力系统正在向清洁低碳、安全可控、灵活高效、开放互动、智能友好的新型电力系统演进。但新能源发电具有波动性、间歇性和反调峰等特性，将导致电力系统面临灵活调节能力提升、系统安全稳定运行、可持续高质量发展三方面挑战。我国早期的分布式能源管理系统主要负责对能源存储进行控制，并根据社会发展需求对能源供应进行限制。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
传统的新能源发电具有波动性、间歇性和反调峰等特性，将导致电力系统面临灵活调节能力提升、系统安全稳定运行、可持续高质量发展三方面挑战。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种分布式能源发电与电网负荷动态平衡系统、方法及装置。
本发明是这样实现的，一种分布式能源发电与电网负荷动态平衡方法，所述分布式能源发电与电网负荷动态平衡方法包括：
步骤一，数据采集模块采集各个能源站利用的设备信息、能源站的电能数据信息以及其他信息；电网负荷计算模块获取历史负荷数据并根据获取的历史负荷数据预测下一时间段的电网负荷需求；
步骤二，分布式能源发电模块利用分布式能源进行初始发电；稳定性分析模块根据分布式能源的实时初始发电数据进行各个能源的稳定性分析；
步骤三，数据加密模块将发电数据的信息加密；发电数据传输模块将加密后的发电数据传输至大数据统计分析模块；
步骤四，大数据统计分析模块对发电数据传输模块传输的加密信息解密后，实时计算分布式能源发电模块发电的电能、下游需电客户电能需求、储能需求；
步骤五，能源控制模块根据大数据统计分析模块的计算结果以及各个能源的稳定性分析结果以及能源站的电能数据对分布式能源发电模块产电进行弹性智能负荷、电能输出和储电的电能分布进行分配产电；
步骤六，电能输出模块利用电力网络对产电进行分配输出；储能模块对分布式能源发电模块产电的部分电能进行储存备用。
进一步，所述步骤一中的电网负荷计算模块获取历史负荷数据并根据获取的历史负荷数据预测下一时间段的电网负荷需求包括：
首先，获取电网的同一历史时间段的负荷数据，并按照负荷类型不同进行电网历史数据的分类；
其次，分析不同类别的电网负荷的影响因素以及稳定状态；根据所述影响因素以及稳定状态结合获取的电网当前数据判断各个类型的负荷的变化偏差率；
然后，根据所述各个类型的负荷的变化偏差率计算各个电网负荷的动态变化值；根据历史负荷数据以及不同负荷的影响因素确定电网各个负荷的基准值；
最后，根据各个电网负荷的动态变化值以及基准值得到下一时间段的电网负荷需求。
进一步，所述电网负荷包括工业负荷、交通负荷和生活用电负荷，所述电力网络包括输电网络和配电网络。
进一步，所述各个能源站包括光伏发电站、风力发电站、燃油发电站以及发电机组。
进一步，步骤四中的大数据统计分析模块建立以用户为中心的服务模式，通过用户需求挖掘，确保各用户之间的信息对接；在移动互联网技术下，建立互动双向平台，将能源供应商和用户进行实时对接，为用户提供能源利用意见、APP查询服务。
进一步，储能模块与电力网络进行电能交换，本部分能量流动平衡公式如下式所示：
pt+pw，t+ppv，t+pc，t+pchp，t+pGT，t+pbt，t＝pL，t+pp2G，t+pEB，t+ploss，t
式中：pt为t时刻区域内所有常规发电机组有功功率之和；pw，t为t时刻区域内所有风电机组有功功率之和；ppv，t为t时刻区域内所有光伏机组有功功率之和；pc，t为t时刻区域内所有碳捕集机组有功功率之和；pchp，t为t时刻区域内所有热电联产机组有功功率之和；pGT，t为t时刻区域内所有燃气机组有功功率之和；pbt，t为t时刻区域内所有储电装置有功功率之和，功率为正表示放电，为负表示充电；pL，t为t时刻区域内所有电负荷之和；pp2G，t为t时刻区域内所有电转气厂站消耗有功功率之和；pEB，t为t时刻区域内所有电锅炉消耗有功功率之和；ploss，t为t时刻区域内总的网络损失。
本发明的另一目的在于提供一种用于实施所述的分布式能源发电与电网负荷动态平衡方法的分布式能源发电与电网负荷动态平衡系统，所述分布式能源发电与电网负荷动态平衡系统包括：
数据采集模块，用于采集多个能源站的的信息；所述能源站的信息包括各个能源站利用的设备信息、能源站的电能数据信息以及其他信息；
电网负荷计算模块，用于获取历史负荷数据并根据获取的历史负荷数据预测下一时间段的电网负荷需求；
分布式能源发电模块，用于利用分布式能源进行初始发电；
稳定性分析模块，用于根据分布式能源的实时初始发电数据进行各个能源的稳定性分析；
数据加密模块，用于将发电数据进行加密；
发电数据传输模块，用于将加密后的发电数据传输至大数据统计分析模块；
大数据统计分析模块，用于对发电数据传输模块传输的加密信息解密后，实时计算分布式能源发电模块发电的电能、下游需电客户电能需求、储能需求；
能源控制模块，用于根据大数据统计分析模块的计算结果以及各个能源的稳定性分析结果以及能源站的电能数据对分布式能源发电模块产电进行弹性智能负荷、电能输出和储电的电能分布进行分配产电；
储能模块，用于对分布式能源发电模块产电的部分电能进行储存备用；
弹性智能负荷模块，用于根据实际情况对不同的用电负荷进行强度调节；
电能输出模块，用于利用电力网络对产电进行分配输出。
本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述的分布式能源发电与电网负荷动态平衡方法的步骤。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述的分布式能源发电与电网负荷动态平衡方法的步骤。
本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理装置，所述信息数据处理装置用于实现所述的分布式能源发电与电网负荷动态平衡方法。
结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
本发明以提高能源利用率为目标，能够改善能源生产模式，打破单一能源管控方法，通过多种能源生产要素的调整、工序优化、过程预测，制定具有针对性的能源配置方案。优化需求侧消费模式。在综合智慧能源管理系统下，建立以用户为中心的服务模式，通过用户需求挖掘，确保各用户之间的信息对接。在移动互联网技术下，建立互动双向平台，更好地将能源供应商和用户进行实时对接，为用户提供能源利用意见、APP查询等新服务，给与用户参与能源管理的机会，提高能源供应服务质量和效率，实现能源供需平衡。该系统可以促使动态能源价格机制的形成，通过储存装置、电动汽车负荷调节等，在电力需求不足阶段储存电能，在电力需求高峰期销售电能，在获取一定经济效益的基础上，促使电力系统稳定运行。
通过采用互联网技术，可以有效地将大量的数据同时传输，还可以进行监测，提升管理性能。使用云端管理，提升用户管理效率，使系统设备运行更加稳定。利用大数据技术，可以寻找能源消耗数据规律并进行分析，建立能耗设备模型，及时发现运行问题并进行预警，减少能源消耗。
本发明利用大数据分析模块实时跟踪各个分布式新能源发电模块的产电情况，有效保证能源的不间断供给，降低能源和电力系统的运营成本，提高系统的安全性。
第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
为了更好地促使能源管理稳定运行，提出了建立能源系统模型，形成了综合智慧能源管理系统。这是一种以空间范围为载体进行智能信息化管理的系统，该管理系统可以有效节约电能，提高能源利用率，减轻环境污染。为了推动综合智慧能源管理系统的应用，使其打破不同能源品种单独规划、单独设计、单独运行的传统模式，提供了区域综合能源一体化解决方案，以实现横向能源多品种之间及纵向“源－网－荷－储－用”能源多供应环节之间的生产协同、管廊协同、需求协同及生产和消费者间的良性互动。
附图说明
图1是本发明实施例提供的分布式能源发电与电网负荷动态平衡方法流程图；
图2是本发明实施例提供的电网负荷计算模块获取历史负荷数据并根据获取的历史负荷数据预测下一时间段的电网负荷需求的方法流程图；
图3是本发明实施例提供的分布式能源发电与电网负荷动态平衡系统结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供的分布式能源发电与电网负荷动态平衡方法包括：
S101，数据采集模块采集各个能源站利用的设备信息、能源站的电能数据信息以及其他信息；电网负荷计算模块获取历史负荷数据并根据获取的历史负荷数据预测下一时间段的电网负荷需求；
S102，分布式能源发电模块利用分布式能源进行初始发电；稳定性分析模块根据分布式能源的实时初始发电数据进行各个能源的稳定性分析；
S103，数据加密模块将发电数据的信息加密；发电数据传输模块将加密后的发电数据传输至大数据统计分析模块；
S104，大数据统计分析模块对发电数据传输模块传输的加密信息解密后，实时计算分布式能源发电模块发电的电能、下游需电客户电能需求、储能需求；
S105，能源控制模块根据大数据统计分析模块的计算结果以及各个能源的稳定性分析结果以及能源站的电能数据对分布式能源发电模块产电进行弹性智能负荷、电能输出和储电的电能分布进行分配产电；
S106，电能输出模块利用电力网络对产电进行分配输出；储能模块对分布式能源发电模块产电的部分电能进行储存备用。
如图2所示，本发明实施例提供的电网负荷计算模块获取历史负荷数据并根据获取的历史负荷数据预测下一时间段的电网负荷需求包括：
S201，获取电网的同一历史时间段的负荷数据，并按照负荷类型不同进行电网历史数据的分类；
S202，分析不同类别的电网负荷的影响因素以及稳定状态；根据所述影响因素以及稳定状态结合获取的电网当前数据判断各个类型的负荷的变化偏差率；
S203，根据所述各个类型的负荷的变化偏差率计算各个电网负荷的动态变化值；根据历史负荷数据以及不同负荷的影响因素确定电网各个负荷的基准值；
S204，根据各个电网负荷的动态变化值以及基准值得到下一时间段的电网负荷需求。
本发明实施例提供的电网负荷包括工业负荷、交通负荷和生活用电负荷，所述电力网络包括输电网络和配电网络。
本发明实施例提供的各个能源站包括光伏发电站、风力发电站、燃油发电站以及发电机组。
本发明实施例提供的步骤四中的大数据统计分析模块建立以用户为中心的服务模式，通过用户需求挖掘，确保各用户之间的信息对接；在移动互联网技术下，建立互动双向平台，将能源供应商和用户进行实时对接，为用户提供能源利用意见、APP查询服务。
本发明实施例提供的储能模块与电力网络进行电能交换，本部分能量流动平衡公式如下式所示：
pt+pw，t+ppv，t+pc，t+pchp，t+pGT，t+pbt，t＝pL，t+pp2G，t+pEB，t+ploss，t
式中：pt为t时刻区域内所有常规发电机组有功功率之和；pw，t为t时刻区域内所有风电机组有功功率之和；ppv，t为t时刻区域内所有光伏机组有功功率之和；pc，t为t时刻区域内所有碳捕集机组有功功率之和；pchp，t为t时刻区域内所有热电联产机组有功功率之和；pGT，t为t时刻区域内所有燃气机组有功功率之和；pbt，t为t时刻区域内所有储电装置有功功率之和，功率为正表示放电，为负表示充电；pL，t为t时刻区域内所有电负荷之和；pp2G，t为t时刻区域内所有电转气厂站消耗有功功率之和；pEB，t为t时刻区域内所有电锅炉消耗有功功率之和；ploss，t为t时刻区域内总的网络损失。
如图3所示，本发明实施例提供的分布式能源发电与电网负荷动态平衡系统包括：
数据采集模块，用于采集多个能源站的的信息；所述能源站的信息包括各个能源站利用的设备信息、能源站的电能数据信息以及其他信息；
电网负荷计算模块，用于获取历史负荷数据并根据获取的历史负荷数据预测下一时间段的电网负荷需求；
分布式能源发电模块，用于利用分布式能源进行初始发电；
稳定性分析模块，用于根据分布式能源的实时初始发电数据进行各个能源的稳定性分析；
数据加密模块，用于将发电数据进行加密；
发电数据传输模块，用于将加密后的发电数据传输至大数据统计分析模块；
大数据统计分析模块，用于对发电数据传输模块传输的加密信息解密后，实时计算分布式能源发电模块发电的电能、下游需电客户电能需求、储能需求；
能源控制模块，用于根据大数据统计分析模块的计算结果以及各个能源的稳定性分析结果以及能源站的电能数据对分布式能源发电模块产电进行弹性智能负荷、电能输出和储电的电能分布进行分配产电；
储能模块，用于对分布式能源发电模块产电的部分电能进行储存备用；
弹性智能负荷模块，用于根据实际情况对不同的用电负荷进行强度调节；
电能输出模块，用于利用电力网络对产电进行分配输出。
基于本发明实施例提供的分布式能源发电与电网负荷动态平衡系统可建立全景能源调度控制中心，通过能源监测系统的动态指标显示，对不同类型的能源进行常态化监测。其一，对工厂电网运行进行监测。通过发电监测、各区域负荷调度监测、变电站接线图监测等，准确显示整个电网的运行情况。其二，该系统可以联合地理信息系统、数据采集和监控系统、设备管理系统等，结合用户运营服务流程，以管网生产线运行调度为中心进行构建，优化调度程序，解决故障问题。其三，调度中心可直接获取管网信息，自动存储在数据库中，根据社会需求输送信息，实现数据共享。其四，综合智慧能源系统可以通过冷热能源管理规划功能模块对冷热负荷进行预测、监测、管理。
应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种分布式能源发电与电网负荷动态平衡方法，其特征在于，所述分布式能源发电与电网负荷动态平衡方法包括：
步骤一，数据采集模块采集各个能源站利用的设备信息、能源站的电能数据信息以及其他信息；电网负荷计算模块获取历史负荷数据并根据获取的历史负荷数据预测下一时间段的电网负荷需求；
步骤二，分布式能源发电模块利用分布式能源进行初始发电；稳定性分析模块根据分布式能源的实时初始发电数据进行各个能源的稳定性分析；
步骤三，数据加密模块将发电数据的信息加密；发电数据传输模块将加密后的发电数据传输至大数据统计分析模块；
步骤四，大数据统计分析模块对发电数据传输模块传输的加密信息解密后，实时计算分布式能源发电模块发电的电能、下游需电客户电能需求、储能需求；
步骤五，能源控制模块根据大数据统计分析模块的计算结果以及各个能源的稳定性分析结果以及能源站的电能数据对分布式能源发电模块产电进行弹性智能负荷、电能输出和储电的电能分布进行分配产电；
步骤六，电能输出模块利用电力网络对产电进行分配输出；储能模块对分布式能源发电模块产电的部分电能进行储存备用。
2.如权利要求1所述的分布式能源发电与电网负荷动态平衡方法，其特征在于，所述步骤一中的电网负荷计算模块获取历史负荷数据并根据获取的历史负荷数据预测下一时间段的电网负荷需求包括：
首先，获取电网的同一历史时间段的负荷数据，并按照负荷类型不同进行电网历史数据的分类；
其次，分析不同类别的电网负荷的影响因素以及稳定状态；根据所述影响因素以及稳定状态结合获取的电网当前数据判断各个类型的负荷的变化偏差率；
然后，根据所述各个类型的负荷的变化偏差率计算各个电网负荷的动态变化值；根据历史负荷数据以及不同负荷的影响因素确定电网各个负荷的基准值；
最后，根据各个电网负荷的动态变化值以及基准值得到下一时间段的电网负荷需求。
3.如权利要求1所述的分布式能源发电与电网负荷动态平衡方法，其特征在于，所述电网负荷包括工业负荷、交通负荷和生活用电负荷，所述电力网络包括输电网络和配电网络。
4.如权利要求1所述的分布式能源发电与电网负荷动态平衡方法，其特征在于，所述各个能源站包括光伏发电站、风力发电站、燃油发电站以及发电机组。
5.如权利要求1所述的分布式能源发电与电网负荷动态平衡方法，其特征在于，步骤四中的大数据统计分析模块建立以用户为中心的服务模式，通过用户需求挖掘，确保各用户之间的信息对接；在移动互联网技术下，建立互动双向平台，将能源供应商和用户进行实时对接，为用户提供能源利用意见、APP查询服务。
6.如权利要求1所述的分布式能源发电与电网负荷动态平衡方法，其特征在于，储能模块与电力网络进行电能交换，本部分能量流动平衡公式如下式所示：
pt+pw，t+ppv，t+pc，t+pchp，t+pGT，t+pbt，t＝pL，t+pp2G，t+pEB，t+ploss，t
式中：pt为t时刻区域内所有常规发电机组有功功率之和；pw，t为t时刻区域内所有风电机组有功功率之和；ppv，t为t时刻区域内所有光伏机组有功功率之和；pc，t为t时刻区域内所有碳捕集机组有功功率之和；pchp，t为t时刻区域内所有热电联产机组有功功率之和；pGT，t为t时刻区域内所有燃气机组有功功率之和；pbt，t为t时刻区域内所有储电装置有功功率之和，功率为正表示放电，为负表示充电；pL，t为t时刻区域内所有电负荷之和；pp2G，t为t时刻区域内所有电转气厂站消耗有功功率之和；pEB，t为t时刻区域内所有电锅炉消耗有功功率之和；ploss，t为t时刻区域内总的网络损失。
7.一种用于实施权利要求1～6任意一项所述的分布式能源发电与电网负荷动态平衡方法的分布式能源发电与电网负荷动态平衡系统，其特征在于，所述分布式能源发电与电网负荷动态平衡系统包括：
数据采集模块，用于采集多个能源站的的信息；所述能源站的信息包括各个能源站利用的设备信息、能源站的电能数据信息以及其他信息；
电网负荷计算模块，用于获取历史负荷数据并根据获取的历史负荷数据预测下一时间段的电网负荷需求；
分布式能源发电模块，用于利用分布式能源进行初始发电；
稳定性分析模块，用于根据分布式能源的实时初始发电数据进行各个能源的稳定性分析；
数据加密模块，用于将发电数据进行加密；
发电数据传输模块，用于将加密后的发电数据传输至大数据统计分析模块；
大数据统计分析模块，用于对发电数据传输模块传输的加密信息解密后，实时计算分布式能源发电模块发电的电能、下游需电客户电能需求、储能需求；
能源控制模块，用于根据大数据统计分析模块的计算结果以及各个能源的稳定性分析结果以及能源站的电能数据对分布式能源发电模块产电进行弹性智能负荷、电能输出和储电的电能分布进行分配产电；
储能模块，用于对分布式能源发电模块产电的部分电能进行储存备用；
弹性智能负荷模块，用于根据实际情况对不同的用电负荷进行强度调节；
电能输出模块，用于利用电力网络对产电进行分配输出。
8.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1～6任意一项所述的分布式能源发电与电网负荷动态平衡方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1～6任意一项所述的分布式能源发电与电网负荷动态平衡方法的步骤。
10.一种信息数据处理装置，其特征在于，所述信息数据处理装置用于实现如权利要求1～6任意一项所述的分布式能源发电与电网负荷动态平衡方法。
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