CN117060422B - 一种光储直柔建筑控制方法、系统、计算机设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光储直柔建筑控制方法、系统、计算机设备及存储介质，包括：构建光储直柔建筑中不同设备参与柔性调节时的P‑U特性曲线；获取当前时刻电网所需的光储直柔建筑与电网之间的需求交互功率和光储直柔建筑当前时刻与电网的实际交互功率；计算需求交互功率与实际交互功率之间功率差额，并基于该功率差额，得到母线电压的变化量：基于母线电压的变化量与当前时刻的本地电压值，得出下一时刻的直流母线电压值；以母线电压的变化量为调控信号，光储直柔建筑中各设备基于各自的P‑U特性曲线，指导末端负荷增加/减少净用电功率，以及各设备执行对应的调控策略，使母线电压调整至直流母线电压值。
Description
技术领域
本发明属于建筑能源系统优化控制技术领域，具体为一种计及多种设备P-U特性的光储直柔建筑控制方法、系统、计算机设备及存储介质。
背景技术
建筑领域是实现碳达峰、碳中和目标的关键组成，面向碳中和和能源革命目标，建筑用能系统面临变革性发展要求。“光储直柔”建筑配电系统可有效解决电力系统零碳化转型的两个关键问题，即增加分布式可再生能源发电的装机容量和有效消纳波动的可再生能源发电量。
未来建筑将从单纯的用能负载转为综合能源/电力生产、消费、调蓄功能“三位一体”的柔性负载，“光储直柔”即是面向碳中和目标需求提出的新型建筑用能系统解决方案，旨在构建全新的建筑用能系统架构，促使建筑承担起充分利用自身+有效消纳外部可再生能源、并实现用能柔性调节的多重功能，成为助力实现碳中和目标的重要可实施技术路径。
目前，采用基于功率信号控制光伏直柔系统存在成本高、控制策略复杂、响应受通信速率影响高等问题，因此关于光伏直柔系统的具体拓扑结构和其相应的与优化控制策略研究亟待开展。
发明内容
发明目的：针对传统基于功率信号控制所存在的成本高、控制策略复杂、响应受通信速率影响高等问题，本发明提出了一种计及多种设备P-U特性的光储直柔建筑控制方法、系统、计算机设备及存储介质，各设备基于变动的母线电压信号，实现分布式控制策略，该策略通过分布式控制方式，各设备以本地电压为基准，进行独立控制，为直流系统容量配置和建筑各设备实际运行方式提供指导，为新型建筑用能系统的发展提供技术支撑和双碳目标的实现增添动力。
技术方案：一种光储直柔建筑控制方法，包括以下步骤：
步骤1：依据光储直柔建筑中不同设备的柔性资源特性，构建各设备参与柔性调节时的P-U特性曲线；
步骤2：获取当前时刻电网所需的光储直柔建筑与电网之间的需求交互功率和光储直柔建筑当前时刻与电网的实际交互功率/>；
步骤3：计算需求交互功率与实际交互功率/>之间功率差额/>，并基于该功率差额/>，得到母线电压的变化量/>：
（2）；
式中，为调节系数；
步骤4：基于母线电压的变化量与当前时刻的本地电压值，得出下一时刻的直流母线电压值/>；
步骤5：以母线电压的变化量为调控信号，光储直柔建筑中各设备基于各自的P-U特性曲线，指导末端负荷增加/减少净用电功率，以及各设备执行对应的调控策略，使母线电压调整至直流母线电压值/>。
进一步的，所述的光储直柔建筑中不同设备包括：光伏设备、储能设备、不可控负载、可切断负载和可调节负载。
进一步的，所述的获取当前时刻电网所需的光储直柔建筑与电网之间的需求交互功率，具体包括：
获取来自当地电网提供的分时电价信息，通过优化模型，确定满足电费成本最小化时的需求交互功率；或者
从现有电力调度系统中直接获取需求交互功率；或者
基于集中光伏或风力电站预测的发电量，确定需求交互功率。
进一步的，步骤5具体包括：
当母线电压的变化量为负值时，光储直柔建筑中各设备基于各自的P-U特性曲线，指导各末端负荷减少净用电功率，以及指导相应设备向电网释放功率，使母线电压降低至直流母线电压值/>；
当母线电压的变化量为正值时，光储直柔建筑中各设备基于各自的P-U特性曲线，指导各末端负荷增加净用电功率，以及指导储能设备充电和/或指导光伏设备执行弃光策略，使母线电压降低至直流母线电压值/>。
进一步的，步骤5中，所述的以母线电压的变化量为调控信号，光储直柔建筑中各设备基于各自的P-U特性曲线，指导末端负荷增加/减少净用电功率，具体包括：
对于光伏设备，当当前时刻的母线电压不超过限额时，采用最大功率跟踪控制策略最大化光伏设备的发电量；当当前时刻的母线电压超过限额/>时，指导光伏设备执行弃光策略，减少光伏设备输入光储直柔建筑的电能，直至母线电压恢复到限额以内；
对于储能设备，当当前时刻的母线电压在中心死区（）之间时，储能设备不进行动作；当当前时刻的母线电压在死区两侧的下垂区（/>，）时，储能设备基于母线电压选择相应的充放电量；当当前时刻的母线电压在下垂区两侧的恒定区（/>，/>）时，储能设备的充放电量不再变化；其中，/>为光储直柔建筑所在节点的额定电压值，/>、/>、/>、/>分别为储能设备的P-U特性曲线的四个分界点；
对于不可控负载，其功率不受母线电压变化影响；
对于可切断负载，仅当母线电压低于设定值时，切断可切断负载；
对于可调节负载，基于其P-U特性，当当前时刻的母线电压在，的范围内时，随母线电压的变化，升高/降低其所消耗的功率；当当前时刻的母线电压在/>范围内时，可调节负载不动作，/>、/>、/>、/>分别为可调节负载的P-U特性曲线的四个分界点。
进一步的，所述、/>和/>依据不同光储直柔建筑的情况和光储直柔建筑中不同设备的优先级，自行定义。
进一步的，步骤5中，所述的使母线电压调整至直流母线电压值，包括：
在单位时间内进行循环调节，使母线电压调整至直流母线电压值。
进一步的，所述的在单位时间内进行循环调节，使母线电压调整至直流母线电压值，具体包括：
设定单次调节的电压偏差在一个限定范围内，并在每个调节周期内循环调节，每次循环后，获取当前时刻与电网的实际交互功率，并结合需求交互功率/>，获得新的母线电压的变化量/>，并再次进行调节，直至母线电压逼近直流母线电压值/>；
若单次调节中的新的母线电压的变化量超出范围，则限定该次电压偏差调节量为范围内的最值。
本发明公开了一种光储直柔建筑控制系统，包括：
P-U特性曲线构建模块，用于依据光储直柔建筑中不同设备的柔性资源特性，构建各设备参与柔性调节时的P-U特性曲线；
功率获取模块，用于获取当前时刻电网所需的光储直柔建筑与电网之间的需求交互功率和光储直柔建筑当前时刻与电网的实际交互功率/>；
母线电压的变化量计算模块，用于计算需求交互功率与实际交互功率/>之间功率差额/>，并基于该功率差额/>，得到母线电压的变化量/>：
（2）；
式中，为调节系数；
母线电压目标值计算模块，用于基于母线电压的变化量与当前时刻的本地电压值，得出下一时刻的直流母线电压值/>；
调控指导模块，用于以母线电压的变化量为调控信号，光储直柔建筑中各设备基于各自的P-U特性曲线，指导末端负荷增加/减少净用电功率，以及各设备执行对应的调控策略，使母线电压调整至直流母线电压值/>。
进一步的，在功率获取模块中，所述的获取当前时刻电网所需的光储直柔建筑与电网之间的需求交互功率，具体包括：
获取来自当地电网提供的分时电价信息，通过优化模型，确定满足电费成本最小化时的需求交互功率；或者
从现有电力调度系统中直接获取需求交互功率；或者
基于集中光伏或风力电站预测的发电量，确定需求交互功率。
进一步的，所述的光储直柔建筑中不同设备包括：光伏设备、储能设备、不可控负载、可切断负载和可调节负载；
在调控指导模块中，所述的以母线电压的变化量为调控信号，光储直柔建筑中各设备基于各自的P-U特性曲线，指导末端负荷增加/减少净用电功率，具体包括：
对于光伏设备，当当前时刻的母线电压不超过限额时，采用最大功率跟踪控制策略最大化光伏设备的发电量；当当前时刻的母线电压超过限额/>时，指导光伏设备执行弃光策略，减少光伏设备输入光储直柔建筑的电能，直至母线电压恢复到限额以内；
对于储能设备，当当前时刻的母线电压在中心死区（）之间时，储能设备不进行动作；当当前时刻的母线电压在死区两侧的下垂区（/>，）时，储能设备基于母线电压选择相应的充放电量；当当前时刻的母线电压在下垂区两侧的恒定区（/>，/>）时，储能设备的充放电量不再变化；其中，/>为光储直柔建筑所在节点的额定电压值，/>、/>、/>、/>分别为储能设备的P-U特性曲线的四个分界点；
对于不可控负载，其功率不受母线电压变化影响；
对于可切断负载，仅当母线电压低于设定值时，切断可切断负载；
对于可调节负载，基于其P-U特性，当当前时刻的母线电压在，的范围内时，随母线电压的变化，升高/降低其所消耗的功率；当当前时刻的母线电压在/>范围内时，可调节负载不动作，/>、/>、/>、/>分别为可调节负载的P-U特性曲线的四个分界点。
进一步的，在调控指导模块中，所述的在单位时间内进行循环调节，使母线电压调整至直流母线电压值，具体包括：
设定单次调节的电压偏差在一个限定范围内，并在每个调节周期内循环调节，每次循环后，获取当前时刻与电网的实际交互功率，并结合需求交互功率/>，获得新的母线电压的变化量/>，并再次进行调节，直至母线电压逼近直流母线电压值/>；
若单次调节中的新的母线电压的变化量超出范围，则限定该次电压偏差调节量为范围内的最值。
本发明公开了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现一种光储直柔建筑控制方法的步骤。
本发明公开了一种存储介质，所述存储介质存储有控制方法的程序，所述控制方法的程序被至少一个处理器执行时实现一种光储直柔建筑控制方法的步骤。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）本发明通过依据光储直柔建筑中不同柔性资源特性，构建各柔性资源参与柔性调节时的P-U特性曲线，实现光储直柔建筑中各直流组件调节策略与母线电压关系的描述，使得各设备可基于母线电压变化独立、快速的进行反应，从而提高光储直柔建筑的调节能力与速度；
（2）本发明在调动光储直柔建筑的柔性资源时，基于各自的P-U特性曲线，独立控制各自单元，对电力需求曲线甚至电力供应曲线进行调节，降低二者间的不匹配关系，以满足光储直柔建筑的运行要求，有效提高建筑负荷的可调节能力，并且具备提高建筑用电经济性的潜力。
附图说明
图1为各部件 P-U特性曲线图；
图2为光储直柔建筑中各设备的AC/DC控制电压模式示意图；
图3为光储直柔建筑的负荷、储能以及电压曲线图；
图4为光储直柔建筑的电压、光伏、电网需求功率以及储能充放电功率的曲线图。
具体实施方式
现结合附图和实施例进一步阐述本发明的技术方案。
实施例1
本实施例公开了一种计及多种设备P-U特性的光储直柔建筑控制方法，本方法应用于光储直柔建筑，在光储直柔建筑中，用电全部实现直流化，照明、插座、空调、电梯和办公电器等用电设备直接与直流母线相连接，光伏、储能、充电桩也和直流母线相连接，通过光伏、储能、负载和充电桩等各个设备的协同调控实现柔性调节，提高建筑的光伏消纳能力和负荷自满足能力，并具备和电网的友好互动的能力；具体包括以下步骤：
步骤1：依据光储直柔建筑中不同柔性资源特性，构建各柔性资源参与柔性调节时的P-U特性曲线；在本实施例中，柔性资源包括光伏、储能、不可控负载、可切断负载和可调节负载这5类。图1示出了各部件 P-U特性曲线图。
步骤2：对于光储直柔建筑，光储直柔建筑的电力需求与供应之间存在不匹配特性，存在电力供应不足和电力供应过剩两种时段，本实施例以直流母线电压为信号，通过调动光储直柔建筑的柔性资源，基于各自的P-U特性曲线，独立控制各自单元，对电力需求曲线甚至电力供应曲线进行调节，降低二者间的不匹配关系，以满足光储直柔建筑的运行要求。
图2示出了光储直柔建筑中各设备的AC/DC控制电压模式示意图，电网AC/DC根据光储直柔建筑的实际取用电功率与电网需求功率之间的差值比例调节直流母线电压，以实现光储直柔建筑参与需求响应的能力，提高电网建筑负荷侧的灵活性。其主要流程包括：
Step1：系统实时检测光储直柔建筑与电网之间的交互功率，接收电网调控系统传达的需求响应信号，从而获取该时刻电网所需的光储直柔建筑与电网之间的需求交互功率以及光储直柔建筑当前与电网的实际交互功率/>。
Step2：求解需求交互功率与实际交互功率的功率差额，并基于该功率差额，得出母线电压的变化量。公式包括：
（1）；
（2）；
式中，为调节系数，实现将功率差额与母线电压的变化量之间的关联。
Step3：基于母线电压的变化量与当前的电压值得出下一时刻的直流母线电压值/>，其中直流母线电压需在80%~105%/>范围内， />为光储直柔建筑所在节点的额定电压值。
Step4：当确定好下一时刻的直流母线电压值后，执行下述调控策略：
当光储直柔建筑当前与电网的实际交互功率超过需求交互功率时，直流母线电压降低，以此为信号，各设备基于各自的P-U特性曲线，指导各末端负荷减少净用电功率以及指导储能等调节设备向电网释放功率。
当光储直柔建筑当前与电网的实际交互功率低于需求交互功率时，直流母线电压升高，以此为信号，各设备基于各自的P-U特性曲线，指导末端负荷增加净用电功率，同时基于电压升高情况指导储能充电以及光伏弃光策略的执行。
在上述控制中，输入参数为计算周期内需求交互功率、光伏、负载功率曲线、日内车充电量等，光伏、负载功率曲线、日内车充电量则是用来判断当前时刻的实际交互功率，因为光储直柔系统中每个元件都是基于电压独立调节的，整个系统本质上是给光伏、负荷提供下一个时刻的电压指标，然后他们基于该电压指标进行独立动作，这样有可能导致动作完毕后实际电压与目标电压存在一定的偏差，故需要借助实际的光伏、负载功率曲线、日内车充电量获取调节完毕后的实际交互功率/>，以判断是否电压偏差是否在允许范围内，若不是，则再次调节。
为了避免较大引起系统稳定性问题，设定单次调节的电压偏差值/>在一个限定范围内(该范围可以根据系统实际稳定性情况来确定)，并在每个调节周期内循环调节，每次循环后基于实际的系统光伏、负载功率曲线、日内车充电量等数据，获取系统实际交互功率，并结合需求交互功率，获得新的电压偏差值/>，并再次进行调节，直至母线电压逼近目标值/>。若单次调节中的电压偏差值/>超出范围，则限定该次电压偏差调节量为范围内的最值，即/>或/>（若电压偏差超出最大值，则取/>，反之则取）。每次循环都要基于电网需求功率（由电网给定，单个调节周期内为定值）和系统实际交互功率（这个会随着每次的调节有变化）来确定电压偏差值/>，并基于此进行调节。
此处，光储直柔建筑各设备的具体调节策略构成如下：
在电网层，电网系统主要负责为光储直柔建筑提出一个需求交互功率，也可以是分时电价、碳排放因子等参数以便于这样光储直柔建筑构建模型获得需求交互功率/>的取值，考虑到不同电网的情况差异，/>的获取有如下三种方法：
（1）基于分时电价：如果当地电网提供了分时电价信息，那么光储直柔建筑可提前构建优化模型以确定其电力需求曲线(即一天内的) ，来最小化电费成本，基于该方式，光储直柔建筑可起到削峰填谷的作用；
（2）与现有电力调度系统互动：即电网基于自身需求以及对光储直柔建筑内可调资源（如电动汽车、光伏）信息的了解，直接给光储直柔建筑发送所需的需求交互功率，从而让光储直柔建筑灵活参与需求响应；
（3）与集中光伏或风力电站互动：当电网仅注重于系统低碳运行时，可将集中光伏或风力电站与“光储直柔”系统连接，基于预测发电量提前确定需求交互功率。如果“光储直柔”建筑的实际取电功率完全符合/> ，那么该建筑完全可被视为“零碳运行”的建筑，从而减少系统的碳排放量。
在设备层，基于不同设备P-U特性的差异，可以分为如下5个设备进行调控：
（1）光伏电源设备的控制策略如下：
由于光伏本身的输出功率主要受温度、辐照度等环境因素的影响，因此，当母线电压不超过限额时，光伏电源主要采用最大功率跟踪(MPPT) 控制策略，以实现光伏发电量的最大化，而当超过限额/>时，意味着光伏发出的电量严重过剩，此时需采取弃光策略，逐步减少光伏输入光储直柔的电能，直至母线电压恢复到限值以内。
（2）储能设备的控制策略如下：
对于储能设备，主要采用传统分级控制策略以实现调节，该策略的主函数由三个区域组成，即中心死区、死区两侧的下垂区(稳定母线电压)以及下垂区两侧的恒定区，具体含义为：储能设备的P-U特性曲线有四个分界点，当母线电压在之间时，储能不进行动作，以避免电压波动引起的频繁充放电，在死区两侧的下垂区（/>，）储能基于电压情况选择相应的充放电量，在下垂区两侧的恒定区恒定区（，/>）时，储能的充放电量受其额定充放电功率的限制，不再变化。其中，/>为光储直柔建筑所在节点的额定电压值，/>、/>、/>、/>分别为储能设备的P-U特性曲线的四个分界点。
（3）不可控负载的控制策略为：由于其不可控的特性，故其功率不受母线电压变化的影响。
（4）可切断负载的控制策略为：当母线电压低于设定值时，将其切断，将其切断，使其所消耗的功率变为零；
（5）可调节负载的控制策略为：基于其P-U特性，同样采取三段式控制，当母线电压在在，/>的范围内时，随母线电压的变化升高/降低其所消耗的功率，在/>范围内时不动作，以避免因电压微小、频繁波动引起负荷消耗功率的频繁波动。/>、/>、/>、/>分别为可调节负载的P-U特性曲线的四个分界点。
另外，考虑到光储直柔建筑中各设备的调节都在本地基于母线电压自主运行，对于上述设备中所提及的母线电压设定值，可以依据不同光储直柔建筑的情况以及对优先级的要求而自行定义，比如说，当母线电压升高时，若想先进行储能充电调节后进行可调节负载调节以及光伏削减，我们可以使储能充电行为开始的临界电压低于可调节负载增加功率消耗以及光伏弃光操作的临界电压/>和/>。
图3和图4共同展示了电池初始容量为20%时的一处光储直柔建筑的日均负荷计算结果，其中，图3为光储直柔建筑的负荷、储能以及电压曲线图，图4为光储直柔建筑的电压、光伏、电网需求功率以及储能充放电功率的曲线。通过对光伏、储能、建筑负荷以及负荷的功率调节，调动建筑柔性资源，最大化满足电网需求功率。其中光伏弃光主要发生在午间光伏功率峰值阶段，同时增大用电负荷；夜间光伏资源匮乏，控制策略主动降低负荷，最大程度满足电网需求取电功率。同时由图3和图4中的电压曲线可知，光储直柔建筑当前与电网的实际交互功率与需求交互功率/>的差异主要发生在夜间等建筑柔性资源匮乏阶段。
本实施例可以有效提高建筑负荷的可调节能力，并且具备提高建筑用电经济性的潜力。
实施例2
本实施例公开了一种计及多种设备P-U特性的光储直柔建筑控制系统，包括：
P-U特性曲线构建模块，用于依据光储直柔建筑中不同设备的柔性资源特性，构建各设备参与柔性调节时的P-U特性曲线；
功率获取模块，用于获取当前时刻电网所需的光储直柔建筑与电网之间的需求交互功率和光储直柔建筑当前时刻与电网的实际交互功率/>；
母线电压的变化量计算模块，用于计算需求交互功率与实际交互功率/>之间功率差额/>，并基于该功率差额/>，得到母线电压的变化量/>：
（2）；
式中，为调节系数；
母线电压目标值计算模块，用于基于母线电压的变化量与当前时刻的本地电压值，得出下一时刻的直流母线电压值/>；
调控指导模块，用于以母线电压的变化量为调控信号，光储直柔建筑中各设备基于各自的P-U特性曲线，指导末端负荷增加/减少净用电功率，以及各设备执行对应的调控策略，使母线电压调整至直流母线电压值/>。
在功率获取模块中，所述的获取当前时刻电网所需的光储直柔建筑与电网之间的需求交互功率，具体包括：
获取来自当地电网提供的分时电价信息，通过优化模型，确定满足电费成本最小化时的需求交互功率；或者
从现有电力调度系统中直接获取需求交互功率；或者
基于集中光伏或风力电站预测的发电量，确定需求交互功率。
光储直柔建筑中不同设备包括：光伏设备、储能设备、不可控负载、可切断负载和可调节负载；
在调控指导模块中，所述的以母线电压的变化量为调控信号，光储直柔建筑中各设备基于各自的P-U特性曲线，指导末端负荷增加/减少净用电功率，具体包括：
对于光伏设备，当当前时刻的母线电压不超过限额时，采用最大功率跟踪控制策略最大化光伏设备的发电量；当当前时刻的母线电压超过限额/>时，指导光伏设备执行弃光策略，减少光伏设备输入光储直柔建筑的电能，直至母线电压恢复到限额以内；
对于储能设备，当当前时刻的母线电压在中心死区（）之间时，储能设备不进行动作；当当前时刻的母线电压在死区两侧的下垂区（/>，）时，储能设备基于母线电压选择相应的充放电量；当当前时刻的母线电压在下垂区两侧的恒定区（/>，/>）时，储能设备的充放电量不再变化；其中，/>为光储直柔建筑所在节点的额定电压值，/>、/>、/>、/>分别为储能设备的P-U特性曲线的四个分界点；
对于不可控负载，其功率不受母线电压变化影响；
对于可切断负载，仅当母线电压低于设定值时，切断可切断负载；
对于可调节负载，基于其P-U特性，当当前时刻的母线电压在，的范围内时，随母线电压的变化，升高/降低其所消耗的功率；当当前时刻的母线电压在/>范围内时，可调节负载不动作，/>、/>、/>、/>分别为可调节负载的P-U特性曲线的四个分界点。
在调控指导模块中，所述的在单位时间内进行循环调节，使母线电压调整至直流母线电压值，具体包括：
设定单次调节的电压偏差在一个限定范围内，并在每个调节周期内循环调节，每次循环后，获取当前时刻与电网的实际交互功率，并结合需求交互功率/>，获得新的母线电压的变化量/>，并再次进行调节，直至母线电压逼近直流母线电压值/>；
若单次调节中的新的母线电压的变化量超出范围，则限定该次电压偏差调节量为范围内的最值。
实施例3
本实施例公开了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任意一实施例公开的步骤。
实施例4
本实施例公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任意一实施例公开的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器（Static Random Access Memory，SRAM）或动态随机存取存储器（Dynamic Random Access Memory，DRAM）等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种光储直柔建筑控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：依据光储直柔建筑中不同设备的柔性资源特性，构建各设备参与柔性调节时的P-U特性曲线；
步骤2：获取当前时刻电网所需的光储直柔建筑与电网之间的需求交互功率P*和光储直柔建筑当前时刻与电网的实际交互功率P；
步骤3：计算需求交互功率P*与实际交互功率P之间功率差额ΔP＝P*－P，并基于该功率差额ΔP，得到母线电压的变化量ΔU：
ΔU＝ΔP/K (2)
式中，K为调节系数；
步骤4：基于母线电压的变化量ΔU与当前时刻的本地电压值，得出下一时刻的直流母线电压值Udc；
步骤5：以母线电压的变化量ΔU为调控信号，光储直柔建筑中各设备基于各自的P-U特性曲线，指导末端负荷增加/减少净用电功率，以及各设备执行对应的调控策略，使母线电压调整至直流母线电压值Udc；
步骤5中，所述的使母线电压调整至直流母线电压值Udc，包括：
在单位时间内进行循环调节，使母线电压调整至直流母线电压值Udc，具体包括：
设定单次调节的电压偏差在一个限定范围内，并在每个调节周期内循环调节，每次循环后，获取当前时刻与电网的实际交互功率P，并结合需求交互功率P*，获得新的母线电压的变化量ΔU，并再次进行调节，直至母线电压逼近直流母线电压值Udc；
若单次调节中的新的母线电压的变化量ΔU超出范围，则限定该次电压偏差调节量为范围内的最值。
2.根据权利要求1所述的一种光储直柔建筑控制方法，其特征在于：所述的光储直柔建筑中不同设备包括：光伏设备、储能设备、不可控负载、可切断负载和可调节负载。
3.根据权利要求1所述的一种光储直柔建筑控制方法，其特征在于：所述的获取当前时刻电网所需的光储直柔建筑与电网之间的需求交互功率P*，具体包括：
获取来自当地电网提供的分时电价信息，通过优化模型，确定满足电费成本最小化时的需求交互功率P*；或者
从现有电力调度系统中直接获取需求交互功率P*；或者
基于集中光伏或风力电站预测的发电量，确定需求交互功率P*。
4.根据权利要求1所述的一种光储直柔建筑控制方法，其特征在于：步骤5具体包括：
当母线电压的变化量ΔU为负值时，光储直柔建筑中各设备基于各自的P-U特性曲线，指导各末端负荷减少净用电功率，以及指导相应设备向电网释放功率，使母线电压降低至直流母线电压值Udc；
当母线电压的变化量ΔU为正值时，光储直柔建筑中各设备基于各自的P-U特性曲线，指导各末端负荷增加净用电功率，以及指导储能设备充电和/或指导光伏设备执行弃光策略，使母线电压降低至直流母线电压值Udc。
5.根据权利要求2所述的一种光储直柔建筑控制方法，其特征在于：步骤5中，所述的以母线电压的变化量ΔU为调控信号，光储直柔建筑中各设备基于各自的P-U特性曲线，指导末端负荷增加/减少净用电功率，具体包括：
对于光伏设备，当当前时刻的母线电压不超过限额UPV1时，采用最大功率跟踪控制策略最大化光伏设备的发电量；当当前时刻的母线电压超过限额UPV1时，指导光伏设备执行弃光策略，减少光伏设备输入光储直柔建筑的电能，直至母线电压恢复到限额UPV1以内；
对于储能设备，当当前时刻的母线电压在中心死区(UES2～UES3)之间时，储能设备不进行动作；当当前时刻的母线电压在死区两侧的下垂区(UES1～UES2，UES3～UES4)时，储能设备基于母线电压选择相应的充放电量；当当前时刻的母线电压在下垂区两侧的恒定区(0.8U0～UES1，UES4～1.05U0)时，储能设备的充放电量不再变化；其中，U0为光储直柔建筑所在节点的额定电压值，UES1、UES2、UES3、UES4分别为储能设备的P-U特性曲线的四个分界点；
对于不可控负载，其功率不受母线电压变化影响；
对于可切断负载，仅当母线电压低于设定值UL1时，切断可切断负载；
对于可调节负载，基于其P-U特性，当当前时刻的母线电压在ULa1～-ULa2，ULa3～ULa4的范围内时，随母线电压的变化，升高/降低其所消耗的功率；当当前时刻的母线电压在ULa2～-ULa3范围内时，可调节负载不动作。
6.根据权利要求5所述的一种光储直柔建筑控制方法，其特征在于：所述UES1、ULa3和UPV1依据不同光储直柔建筑的情况和光储直柔建筑中不同设备的优先级，自行定义。
7.一种光储直柔建筑控制系统，其特征在于：包括：
P-U特性曲线构建模块，用于依据光储直柔建筑中不同设备的柔性资源特性，构建各设备参与柔性调节时的P-U特性曲线；
功率获取模块，用于获取当前时刻电网所需的光储直柔建筑与电网之间的需求交互功率P*和光储直柔建筑当前时刻与电网的实际交互功率P；
母线电压的变化量计算模块，用于计算需求交互功率P*与实际交互功率P之间功率差额ΔP＝P*－P，并基于该功率差额ΔP，得到母线电压的变化量ΔU：
ΔU＝ΔP/K (2)
式中，K为调节系数；
母线电压目标值计算模块，用于基于母线电压的变化量ΔU与当前时刻的本地电压值，得出下一时刻的直流母线电压值Udc；
调控指导模块，用于以母线电压的变化量ΔU为调控信号，光储直柔建筑中各设备基于各自的P-U特性曲线，指导末端负荷增加/减少净用电功率，以及各设备执行对应的调控策略，使母线电压调整至直流母线电压值Udc；
在调控指导模块中，所述的使母线电压调整至直流母线电压值Udc，包括：
设定单次调节的电压偏差在一个限定范围内，并在每个调节周期内循环调节，每次循环后，获取当前时刻与电网的实际交互功率P，并结合需求交互功率P*，获得新的母线电压的变化量ΔU，并再次进行调节，直至母线电压逼近直流母线电压值Udc；
若单次调节中的新的母线电压的变化量ΔU超出范围，则限定该次电压偏差调节量为范围内的最值。
8.根据权利要求7所述的一种光储直柔建筑控制系统，其特征在于：在功率获取模块中，所述的获取当前时刻电网所需的光储直柔建筑与电网之间的需求交互功率P*，具体包括：
获取来自当地电网提供的分时电价信息，通过优化模型，确定满足电费成本最小化时的需求交互功率P*；或者
从现有电力调度系统中直接获取需求交互功率P*；或者
基于集中光伏或风力电站预测的发电量，确定需求交互功率P*。
9.根据权利要求7所述的一种光储直柔建筑控制系统，其特征在于：所述的光储直柔建筑中不同设备包括：光伏设备、储能设备、不可控负载、可切断负载和可调节负载；
在调控指导模块中，所述的以母线电压的变化量ΔU为调控信号，光储直柔建筑中各设备基于各自的P-U特性曲线，指导末端负荷增加/减少净用电功率，具体包括：
对于光伏设备，当当前时刻的母线电压不超过限额UPV1时，采用最大功率跟踪控制策略最大化光伏设备的发电量；当当前时刻的母线电压超过限额UPV1时，指导光伏设备执行弃光策略，减少光伏设备输入光储直柔建筑的电能，直至母线电压恢复到限额UPV1以内；
对于储能设备，当当前时刻的母线电压在中心死区(UES2～UES3)之间时，储能设备不进行动作；当当前时刻的母线电压在死区两侧的下垂区(UES1～UES2，UES3～UES4)时，储能设备基于母线电压选择相应的充放电量；当当前时刻的母线电压在下垂区两侧的恒定区(0.8U0～UES1，UES4～1.05U0)时，储能设备的充放电量不再变化；其中，U0为光储直柔建筑所在节点的额定电压值，UES1、UES2、UES3、UES4分别为储能设备的P-U特性曲线的四个分界点；
对于不可控负载，其功率不受母线电压变化影响；
对于可切断负载，仅当母线电压低于设定值UL1时，切断可切断负载；
对于可调节负载，基于其P-U特性，当当前时刻的母线电压在ULa1～ULa2，ULa3～ULa4的范围内时，随母线电压的变化，升高/降低其所消耗的功率；当当前时刻的母线电压在ULa2～ULa3范围内时，可调节负载不动作，Ula1、Ula2、Ula3、Ula4分别为储能设备的P-U特性曲线的四个分界点。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6任意一项所述的一种光储直柔建筑控制方法的步骤。
11.一种存储介质，所述存储介质存储有控制方法的程序，所述控制方法的程序被至少一个处理器执行时实现权利要求1至6任意一项所述的一种光储直柔建筑控制方法的步骤。
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