CN211480995U

CN211480995U - 分布式资源聚合装置及系统

Info

Publication number: CN211480995U
Application number: CN201921928055.3U
Authority: CN
Inventors: 杨志强; 苏阳; 杨宗军
Original assignee: Hefei Sungrow New Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Sungrow Renewables Development Co Ltd
Priority date: 2019-11-07
Filing date: 2019-11-07
Publication date: 2020-09-11
Anticipated expiration: 2029-11-07

Abstract

本申请涉及一种分布式资源聚合装置及系统。所述装置包括：控制主板、控制总线以及通信接口，所述控制主板通过控制总线与所述通信接口连接，所述通信接口采集分布式资源的数据，并由控制总线输出至控制主板进行数据处理。通过上述装置能够提高虚拟电厂的整合性能、工作效率的分布式资源聚合装置。

Description

分布式资源聚合装置及系统

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种分布式资源聚合装置及系统。

背景技术

随着我国能源结构改革的深入，越来越多的分布式资源并入电力系统。由于分布式资源具有低惯性、发电随机性等特点，对电力系统的安全运行造成了巨大的挑战。

虚拟电厂(Virtual Power Plant,VPP)作为一种新的分布式资源聚合方式，可以统筹管理不同种类、不同地理位置的分布式资源。通过虚拟电厂对于分布式资源的协同调度可以整体参与电力市场交易及辅助服务。

但是，由于分布式资源种类众多，不同分布式资源的运行特性、通信机制等条件的限制难以被虚拟电厂聚集并接受虚拟电厂的协同调度，导致虚拟电厂对分布式资源的调度难、效率低等问题。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高虚拟电厂的整合性能、工作效率的分布式资源聚合装置及系统。

一种分布式资源聚合装置，所述装置包括：

控制主板、控制总线以及通信接口，所述控制主板通过控制总线与所述通信接口连接，所述通信接口采集分布式资源的数据，并由控制总线输出至控制主板进行数据处理。

在其中一个实施例中，所述控制主板包括：

中央处理器、数据存储模块和无线通信模块，所述中央处理器通过无线通信模块与虚拟电厂控制中心通信连接，所述中央处理器还与所述数据存储模块连接。

在其中一个实施例中，所述中央处理器包括：

标准通信服务模块、环境采集服务模块、边界配置服务模块和模式配置服务模块，

所述模式配置服务模块与标准通信服务模块连接，虚拟电厂控制中心通过所述标准服务模块下发运行模式确认指令到模式配置服务模块，所述模式配置模块配置分布式资源的运行模式，并通过所述标准服务模块向虚拟电厂控制中心发送运行模式上传参数，其中，所述运行模式上传参数经所述标准通信服务模块转化为第一数据格式，并将转化为第一数据格式的所述运行模式上传参数传输至虚拟电厂控制中心，其中，第一数据格式为虚拟电厂统一协议的数据格式。

在其中一个实施例中，所述环境采集服务模块分别与模式配置服务模块和标准通信服务模块连接，当所述模式配置模块确认分布式资源的运行模式为加入VPP时，向所述环境采集服务模块发送环境参数采集指令，所述环境参数采集指令通过所述标准通信服务模块转化为第二数据格式，并将转化为第二数据格式的所述环境参数采集指令传输至运行模式为加入VPP的分布式资源；运行模式为加入VPP的分布式资源将各自的环境参数通过所述标准通信服务模块转化成第一数据格式，并将转化为第一数据格式的所述环境参数传输至虚拟电厂控制中心；

所述边界配置服务模块分别与模式配置服务模块和标准通信服务模块连接，所述边界配置服务模块对加入VPP的分布式资源进行现场配置后，所述模式配置服务模块向所述边界配置服务模块发送边界参数上传指令，所述边界参数上传指令通过所述标准通信服务模块转化为第一数据格式，并将转化为第一数据格式的所述边界参数传输至虚拟电厂控制中心，所述虚拟电厂控制中心根据所述边界参数进行边界校验；

其中，第二数据格式为分布式资源中各个资源对应的数据格式。

在其中一个实施例中，所述数据存储模块包括临时数据存储模块和历史数据存储模块。

在其中一个实施例中，所述临时数据存储模块中存储的计量数据，经标准通信服务模块转化为第一数据格式，并将转化为第一数据格式的所述计量数据传输至虚拟电厂控制中心。

在其中一个实施例中，所述通信接口包括模拟量输入接口、模拟量输出接口、数字量输入接口、数字量输出接口、RS485接口和Ethernet接口。

在其中一个实施例中，所述装置还包括：

Ethernet接口，所述控制主板还通过Ethernet接口与虚拟电厂控制中心进行通信。

在其中一个实施例中，所述装置还包括：

断路器和直流源，所述断路器与所述直流源连接，所述直流源还与所述控制主板连接。

一种分布式资源聚合系统，所述系统至少包括如上任意一项所述的分布式资源聚合装置。

上述分布式资源聚合装置及系统，所述装置包括：控制主板、控制总线以及通信接口，所述控制主板通过控制总线与所述通信接口连接，所述通信接口采集分布式资源的数据，并由控制总线输出至控制主板进行数据处理。通过上述装置能够提高虚拟电厂的整合性能、工作效率的分布式资源聚合装置。

附图说明

图1为一个实施例中一种分布式资源聚合装置的结构示意图；

图2为一个实施例中中央处理器各模块交互示意图；

图3为一个实施例中智能计量服务流程示意图；

图4为一个实施例中环境监测参数计量流程示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

现有技术的缺点和本申请提案要解决的技术问题

1、虚拟电厂作为一种新型的资源聚合方式需要聚集不同种类的分布式资源，因此需要取得分布式资源的数据采集权及功率控制权。目前不同的分布式资源都配有专门的采集及控制设备如逆变器、EMS、智能电表等。不同的设备运行机制不同，数据交换的通信协议不同，因此虚拟电厂控制中心缺乏标准化、高效地分布式资源数据采集及功率控制通道。

目前可能涉及到的通讯协议包括Modbus TCP/RTU、IEC 60870系列协议、DL/T 645通讯协议等。需要虚拟电厂终端设备在采集数据时先对不同的设备按照不同的通讯协议机制进行数据解析，然后将解析后的数据依照统一通信协议进行传输到虚拟电厂控制中心。本申请提出的分布式资源聚合装置包含不同协议间的协议解析包，可以现场选择合适的协议转换包进行数据解析与传输，保证分布式资源至虚拟电厂控制中心的数据传输标准化。

2、预测技术是虚拟电厂的关键技术之一，虚拟电厂需要分布式资源现场的环境参数进行发电或符合预测。目前，各种分布式资源的终端设备缺乏相应的环境参数采集功能或传输接口，由于云层、地形等因素的影响，数据预测中心购买的气象数据难以描述分布式资源的真实环境，因此会对预测的精度造成不良影响。本申请提出的分布式资源聚合装置具有环境参数采集及处理功能，保证了预测基础数据的精确性，减小了虚拟电厂中心的数据处理压力。

3、虚拟电厂运行优化计算需要分布式资源的边界参数作为安全校验条件，边界约束参数一般由虚拟电厂控制中心统一设置，现有装置缺乏本地边界设置功能。本申请提出的分布式资源聚合装置会对分布式资源进行边界参数配置服务，一方面将配置参数传输到虚拟电厂控制中心可以实现“即插即用”式的拓扑结构边界确定，另一方面边界配置参数是分布式资源的本地边界约束条件，一旦分布式资源的运行工况超过边界约束条件，聚合装置可下发调节或停机指令，防止安全事故的发生。

4、虚拟电厂可以聚合分布式资源参与电力市场交易及辅助服务，现有的分布式资源控制终端缺乏相应的功能支持。本申请提出的分布式资源聚合装置具有不同的模式设置功能，分布式资源可以选择灵活的运行模式。

参见图1，一种分布式资源聚合装置，所述装置包括：

控制主板、控制总线以及通信接口，所述控制主板通过控制总线与所述通信接口连接，所述通信接口采集分布式资源的数据，并由控制总线输出至控制主板进行数据处理。本申请通过通信接口采集分布式资源的数据，具有多种分布式资源的运行及环境信息的采集功能，实现了底层分布式资源与虚拟电厂控制中心信息交互标准化，提高了虚拟电厂的建设与运行效率。

所述控制主板包括：中央处理器、数据存储模块和通信模块，所述中央处理器通过通信模块与所述虚拟电厂控制中心通信连接，所述中央处理器还与所述数据存储模块连接。分布式资源的信息数据通过各种接口传输至控制主板，通信模块包括4G/5G通讯模块。由中央处理器实现标准通信服务、环境采集服务、边界配置服务、模式配置服务。中央处理器采集或处理后的数据一部分会存储至数据存储模块，一部分会传输至虚拟电厂控制中心。分布式资源聚合装置和虚拟电厂控制中心进行信息通讯时可以选择通过Ethernet接口传输或通过4G/5G通讯模块进行传输。

所述数据存储模块包括临时数据存储模块和历史数据存储模块。历史数据存储模块主要存储负荷历史数据、发电历史数据、历史环境数据。临时数据存储模块主要存储计量采集数据及计划出力数据。

所述通信接口包括模拟量输入接口、模拟量输出接口、数字量输入接口、数字量输出接口、RS485接口和Ethernet接口。其中，模拟量输入接口负责采集电压、电流等电气模拟输入量，数字量输出接口负责需求响应时开关动作信号的输出、RS485接口及Ethernet接口负责环境检测仪、逆变器、本地控制器等其他设备的通信传输，模拟量输出接口及数字量输入接口属于冗余配置。

所述装置还包括：Ethernet接口，所述控制主板还通过Ethernet接口与虚拟电厂控制中心进行通信。断路器和直流源，所述断路器与所述直流源连接，所述直流源还与所述控制主板连接，直流源为控制主板供电。

分布式资源聚合装置目的是聚合底层分布式资源，其核心数据处理功能在中央处理器内完成。中央处理器可以实现不同功能以满足虚拟电厂运行的需求，不同服务模块交互示意图如图2所示。所述中央处理器包括：

标准通信服务模块、环境采集服务模块、边界配置服务模块和模式配置服务模块，其中，边界配置服务模块不仅提高虚拟电厂拓扑建模的便捷性、分布式资源运行安全性以及用户参与虚拟电厂的灵活性。

所述模式配置服务模块与标准通信服务模块连接，虚拟电厂控制中心通过所述标准服务模块下发运行模式确认指令到模式配置服务模块，所述模式配置模块配置分布式资源的运行模式，并通过所述标准服务模块向虚拟电厂控制中心发送运行模式上传参数，其中，所述运行模式上传参数经所述标准通信服务模块转化为第一数据格式，并将转化为第一数据格式的所述运行模式上传参数传输至虚拟电厂控制中心；

所述环境采集服务模块分别与模式配置服务模块和标准通信服务模块连接，当所述模式配置模块确认分布式资源的运行模式为加入VPP时，向所述环境采集服务模块发送环境参数采集指令，所述环境参数采集指令通过所述标准通信服务模块转化为第二数据格式，并将转化为第二数据格式的所述环境参数采集指令传输至运行模式为加入VPP的分布式资源；运行模式为加入VPP的分布式资源将各自的环境参数通过所述标准通信服务模块转化成第一数据格式，并将转化为第一数据格式的所述环境参数传输至虚拟电厂控制中心；

其中，第一数据格式为虚拟电厂统一协议的数据格式，第二数据格式为分布式资源中各个资源对应的数据格式。

中央处理器具有的服务功能及流程有：

1)标准通信服务模块提供的标准通信服务功能

分布式资源聚合装置实现智能计量是虚拟电厂对底层采集控制设备必要的功能要求，而标准通讯服务是实现多设备智能计量的重要前提。

智能计量服务流程如图3所示，进行信号采集时，首先需要判断信号采集是模拟量输入方式还是通讯采集方式。

当信号采集方式为通讯采集方式时，配置的标准通信功能可以突破不同分布式资源的通信协议的限制，根据分布式资源的原有通信协议现场选择合适的协议解析包，协议解析包可以实现Modbus TCP协议、104协议等当前常用协议到虚拟电厂统一协议解析等。在配置合适的协议解析包后，分布式资源聚合装置可以将计量数据存入临时数据存储模块，各分布式资源的测量信号如表1所示。然后，所述临时数据存储模块中存储的计量数据经所述标准通信服务模块转化为第一数据格式，并将转化为第一数据格式的所述计量数据传输至虚拟电厂控制中心。具体地，通过虚拟电厂统一协议报文的形式将计量数据发送至虚拟电厂计量中心。

当信号采集方式为模拟量输入采集时，只需将模拟量数据存入临时数据存储模块后，将数据映射为虚拟电厂统一协议的数据格式进行通信传输。

表1分布式资源计量参数表

序号	测量信号	单位
			1	有功功率	kW
2	无功功率	kVar
			3	A相电流	A
4	B相电流	A
			5	C相电流	A
6	AB线电压	V
			7	BC线电压	V
8	CA线电压	V
			9	A相电压	V
10	B相电压	V
			11	C相电压	V
12	频率	Hz
			13	功率因数
14	剩余可充电电量	kWh
			15	剩余可放电电量	kWh
16	辐射量
			17	温度
18	风速
			19	风向
20	湿度

2)环境采集服务模块提供的环境采集服务功能

发电、负荷预测是虚拟电厂进行电力交易、需求侧响应等服务的重要支撑部分，本申请提出的分布式资源聚合装置可以进行环境参数采集服务，采集的参数包括温度、风速、风向、辐射量、湿度，可以向虚拟电厂控制中心提供更为精确的预测输入环境数据。

环境参数计量流程如图4所示，首先分布式资源聚合装置应判断环境监测仪是否有信号输入。若有信号输入，在进行环境监测参数上传前，需要对监测量进行标准化处理。在虚拟电厂终端装置进行监测量的标准化处理可以减小虚拟电厂控制中心的计算量。对监测量进行标准化处理前，需要从历史数据存储模块导出监测量的历史最大值与最小值。监测量的标准化处理公式为：

式中：x′为标准化处理后的监测量，x_max、x_min为历史监测最大值与最小值。

当环境监测仪无信号输入、出现通信故障时，该分布式资源的环境参数由其相邻的符合预测精度容忍度的分布式资源的环境参数的加权平均值决定。预测精度容忍度以分布式资源间的距离作为参照量。环境监测参数替代值的计算公式为：

式中：L_j表示第j个分布式资源与第i个分布式资源的距离，ε为预测精度容忍度，x_i′环境参数替代值。

3)边界配置服务功能提供的边界配置服务功能

虚拟电厂需要将加入其控制范围内的分布式资源进行可视化拓扑建模，这些拓扑建模边界的信息由终端装置进行现场配置，边界配置信息表如表2所示。

并且虚拟电厂控制中心进行安全边界校验时，控制中心会调用边界配置信息表内的信息。在分布式资源运行时，分布式资源聚合装置也会调用边界配置信息表内的信息对运行工况实时监测，保证了分布式资源的安全性。

表2边界配置信息表

4)模式配置服务模块提供的模式配置服务功能

分布式资源聚合装置提供了加入VPP、退出VPP及检修三种模式设置。

在设置为加入VPP模式时，表明用户与虚拟电厂已签约，虚拟电厂获得其分布式资源的控制权。并且根据签约内容，可以设置虚拟电厂对于分布式资源可调度的时间段。

在虚拟电厂运行时，可以根据最大经济收益、最小运行成本、最小碳排放等目标进行优化调度。分布式资源聚合装置可以在加入VPP模式时，设置拥有的分布式资源的优化目标，并且单个或多个分布式资源的优化目标可以与虚拟电厂整体优化目标不同。

在设置为退出VPP模式时，表明用户的分布式资源不受虚拟电厂控制。并且在退出VPP模式下，用户可设置分布式资源的运行计划表。

在设置为检修模式下，用户需要设置检修时间段，并且虚拟电厂控制中心会依据检修计划表重新进行模型计算、编写调度计划。

当用户拥有多个分布式资源时，用户可对不同分布式资源设置不同的运行模式。

本申请还提出一种分布式资源聚合系统，所述系统包括：

所述控制主板包括：

所述中央处理器包括：

所述数据存储模块包括临时数据存储模块和历史数据存储模块。

所述临时数据存储模块中存储的计量数据，经标准通信服务模块转化为第一数据格式，并将转化为第一数据格式的所述计量数据传输至虚拟电厂控制中心。

所述无线通信模块为4G/5G通讯模块。

所述通信接口包括模拟量输入接口、模拟量输出接口、数字量输入接口、数字量输出接口、RS485接口和Ethernet接口。

所述装置还包括：

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

1.一种分布式资源聚合装置，其特征在于，所述装置包括：

控制主板、控制总线以及通信接口，所述控制主板通过控制总线与所述通信接口连接，所述通信接口采集分布式资源的数据，并由控制总线输出至控制主板进行数据处理，所述控制主板包括：

2.根据权利要求1所述的分布式资源聚合装置，其特征在于，所述数据存储模块包括临时数据存储模块和历史数据存储模块。

3.根据权利要求1所述的分布式资源聚合装置，其特征在于，所述通信接口包括模拟量输入接口、模拟量输出接口、数字量输入接口、数字量输出接口、RS485接口和Ethernet接口。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的分布式资源聚合装置，其特征在于，所述装置还包括：

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的分布式资源聚合装置，其特征在于，所述装置还包括：

6.一种分布式资源聚合系统，其特征在于，所述系统至少包括权利要求1-5中任意一项所述的分布式资源聚合装置。