基于模型自適應(yīng)的微電網(wǎng)能量優(yōu)化控制系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于模型自適應(yīng)的微電網(wǎng)能量優(yōu)化控制系統(tǒng)，還涉及一種基于模型自適應(yīng)的微電網(wǎng)能量優(yōu)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，屬于微電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]新能源微電網(wǎng)是基于局部配電網(wǎng)建設(shè)的，風(fēng)、光、天然氣等各類分布式能源多能互補(bǔ)，具備較高新能源電力接入比例，可通過能量存儲(chǔ)和優(yōu)化配置實(shí)現(xiàn)本地能源生產(chǎn)與用能負(fù)荷基本平衡，可根據(jù)需要與公共電網(wǎng)靈活互動(dòng)且相對獨(dú)立運(yùn)行的智慧型能源綜合利用局域網(wǎng)。新能源微電網(wǎng)可以是單個(gè)新能源微電網(wǎng)，也可以是某一區(qū)域內(nèi)多個(gè)新能源微電網(wǎng)構(gòu)成的微電網(wǎng)群。微電網(wǎng)采用先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)及信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)和使用的智能化匹配及協(xié)同運(yùn)行，形成高效清潔的能源利用新載體。
[0003]目前，針對微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的研究主要包括:采用側(cè)重于監(jiān)測系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況的 SCADA (Supervisory Control And Data Acquisit1n)進(jìn)行信息采集與監(jiān)控，對各分布式電源進(jìn)行實(shí)時(shí)化、多目標(biāo)的運(yùn)行優(yōu)化控制；基于包含設(shè)備層、管理層和優(yōu)化層這三個(gè)邏輯層次的分層保護(hù)策略及信息交互模型實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)能量管理；基于中央控制器分層控制的微電網(wǎng)能量管理策略，分析微電網(wǎng)運(yùn)行的兩種市場政策；基于時(shí)域分層的孤島運(yùn)行能量管理策略，該策略根據(jù)時(shí)域的不同將微電網(wǎng)能量管理分為基于氣象條件的短期發(fā)電功率預(yù)測以及負(fù)荷預(yù)測的超前能量管理、基于運(yùn)行模式平滑切換的能量管理、基于功率跟隨控制的實(shí)時(shí)能量管理這3層，并通過這3層能量管理之間的協(xié)調(diào)運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的能量管理。
[0004]傳統(tǒng)的微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，雖具有完善的信息采集系統(tǒng)、優(yōu)化的算法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，卻忽視了對信息的數(shù)據(jù)挖掘處理，限制了裝置功能擴(kuò)展，無法實(shí)現(xiàn)對微電網(wǎng)的整體動(dòng)態(tài)分析、同步監(jiān)測，很難根據(jù)微電網(wǎng)的類型、結(jié)構(gòu)及規(guī)模對系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)粒度功能定制和非侵入式的擴(kuò)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于模型自適應(yīng)的微電網(wǎng)能量優(yōu)化控制系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中有微電網(wǎng)類型、結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式靈活多變導(dǎo)致微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)無法自適應(yīng)的問題。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的基于模型自適應(yīng)的微電網(wǎng)能量優(yōu)化控制系統(tǒng)，包括5個(gè)順序連接的邏輯層次:設(shè)備層、模型層、演算層、服務(wù)層及應(yīng)用層；
所述設(shè)備層與實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)信號(hào)連接，用于對實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)采集的微電網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)備分類；
所述模型層利用設(shè)備層的模塊數(shù)據(jù)及各模型特性建立微電網(wǎng)系統(tǒng)模型；
所述演算層對微電網(wǎng)系統(tǒng)模型進(jìn)行演算優(yōu)化，制定最優(yōu)能量管理策略，并基于歷史和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)決定控制指令； 所述服務(wù)層在微電網(wǎng)運(yùn)行過程中，通過執(zhí)行相應(yīng)的需求響應(yīng)措施實(shí)現(xiàn)電力成本最小化、碳排放削減；
應(yīng)用層:對最優(yōu)化運(yùn)行的微電網(wǎng)系統(tǒng)模型進(jìn)行評(píng)定。
[0007]所述設(shè)備層包括:發(fā)電模塊、儲(chǔ)能模塊、負(fù)荷模塊及電網(wǎng)模塊。
[0008]本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于模型自適應(yīng)的微電網(wǎng)能量優(yōu)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟:
步驟一:通過實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)獲取微電網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)；
步驟二:將設(shè)備層的模塊數(shù)據(jù)與微電網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配關(guān)聯(lián)，各模塊數(shù)據(jù)與功能服務(wù)相互對應(yīng)，數(shù)據(jù)交換通過對應(yīng)的功能服務(wù)實(shí)現(xiàn)；
步驟三:根據(jù)微電網(wǎng)系統(tǒng)類型將模型層定義4個(gè)類別:可再生能源發(fā)電/非可再生能源發(fā)電、循環(huán)型/非循環(huán)型、工廠/樓宇/住宅、并網(wǎng)運(yùn)行/孤島運(yùn)行；
步驟四:利用設(shè)備層的模塊數(shù)據(jù)及模型層的模型定義分析各模型特性，建立微電網(wǎng)系統(tǒng)模型，實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)自描述；
步驟五:借助微氣象監(jiān)測組件，采集微電網(wǎng)當(dāng)?shù)氐奈庀笮畔?，并建立對?yīng)的歷史數(shù)據(jù)庫；
步驟六:對各分布式電源進(jìn)行發(fā)電特性分析、基于歷史數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)預(yù)測方案，進(jìn)行發(fā)電功率預(yù)測，負(fù)荷特性分析及負(fù)荷預(yù)測，并對微電網(wǎng)系統(tǒng)模型進(jìn)行能效分析、潮流計(jì)算與狀態(tài)估計(jì)；
步驟七:根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)，由數(shù)理計(jì)劃法制定最優(yōu)能量管理策略，并基于歷史和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)決定控制指令；
步驟八:在微電網(wǎng)運(yùn)行過程中，通過執(zhí)行相應(yīng)的需求響應(yīng)措施實(shí)現(xiàn)電力成本最小化、碳排放削減；
步驟九:對最優(yōu)化運(yùn)行的微電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)定。
[0009]步驟一中所述微電網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)包括電網(wǎng)數(shù)據(jù)、各分布式電源數(shù)據(jù)、儲(chǔ)能數(shù)據(jù)及負(fù)荷數(shù)據(jù)；相應(yīng)的，所述設(shè)備層包括發(fā)電模塊、儲(chǔ)能模塊、符合模塊和電網(wǎng)模塊。
[0010]步驟五中所述微氣象信息包括:溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向和太陽輻照度。
[0011 ] 步驟七中所述優(yōu)化目標(biāo)是指:綜合效益最優(yōu)、可再生能源最大化利用、能源消耗與系統(tǒng)損耗最小、發(fā)電成本最小、工作壽命最長、供電可靠性最高。
[0012]步驟九中所述評(píng)定包括:電能質(zhì)量評(píng)定、系統(tǒng)安全評(píng)定、能量優(yōu)化調(diào)度、電力市場交易及碳排放評(píng)定。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是:
1、基于實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)采集電網(wǎng)信息、各分布式電源信息及負(fù)荷信息等，通過對所采集的信息進(jìn)行設(shè)備分類、模型建立、演算優(yōu)化、能源配置響應(yīng)及實(shí)時(shí)應(yīng)用監(jiān)測，縮短了能量管理系統(tǒng)整體的開發(fā)成本及周期，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)、各分布式電源、儲(chǔ)能及負(fù)荷之間的最優(yōu)功率匹配，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對各分布式電源在孤島與并網(wǎng)兩種運(yùn)行模式時(shí)的靈活控制及系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行；
2、在具備完善的信息采集系統(tǒng)、優(yōu)化的算法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)，對微電網(wǎng)系統(tǒng)信息進(jìn)行深度細(xì)化的數(shù)據(jù)挖掘處理、同步監(jiān)測及整體動(dòng)態(tài)分析，通過細(xì)粒度的模塊定制與功能擴(kuò)展主動(dòng)適應(yīng)微電網(wǎng)運(yùn)行方式及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的靈活多變，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的靈活控制及優(yōu)化運(yùn)行。
[0014]本發(fā)明對微電網(wǎng)系統(tǒng)的能量管理與優(yōu)化運(yùn)行研究有助于微電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行及不同運(yùn)行方式對微電網(wǎng)能量管理控制的影響研究。
【附圖說明】
[0015]圖1是基于模型自適應(yīng)的微電網(wǎng)能量優(yōu)化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0017]如圖1所示，是基于模型自適應(yīng)的微電網(wǎng)能量優(yōu)化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，包括5個(gè)順序連接的邏輯層次:設(shè)備層、模型層、演算層、服務(wù)層和應(yīng)用層。
[0018]設(shè)備層與實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)信號(hào)連接，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)用于獲取微電網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，包括:電網(wǎng)數(shù)據(jù)、各分布式電源數(shù)據(jù)、儲(chǔ)能數(shù)