本發(fā)明涉及光伏微網(wǎng)控制技術(shù)領域，具體涉及一種光伏微網(wǎng)控制系統(tǒng)整體彈性優(yōu)化方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，光伏微網(wǎng)發(fā)展迅速，越來越多的光伏微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)接入到電網(wǎng)中，光伏微網(wǎng)系統(tǒng)所包括的各個子系統(tǒng)有：光伏板陣列系統(tǒng)，匯流箱，低壓直流控制，逆變器控制，交流電壓控制，升壓變壓器，以及并/離網(wǎng)切換控制等。光伏微網(wǎng)整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性直接影響到整個電網(wǎng)的穩(wěn)定性，光伏微網(wǎng)始終處于最佳運行狀態(tài)才能保證并網(wǎng)后對電網(wǎng)的不利影響最小，光伏微網(wǎng)的運行穩(wěn)定性以及可靠性的提高對光伏微網(wǎng)控制技術(shù)提出了更高的要求。

光伏微網(wǎng)控制系統(tǒng)由多個子系統(tǒng)組成，任何一個子系統(tǒng)的性能下降都有可能直接影響并威脅到系統(tǒng)整體運行的穩(wěn)定性以及可靠性，甚至導致整個系統(tǒng)癱瘓。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供的光伏微網(wǎng)控制系統(tǒng)整體彈性優(yōu)化方法、裝置及系統(tǒng)，整體實時優(yōu)化控制的過程中同時考慮各個子系統(tǒng)的性能性能風險指標參數(shù)，以降低系統(tǒng)當機的可能性，從而大幅提高光伏發(fā)電的運行穩(wěn)定性，提高光伏微網(wǎng)電能利用率，減少電能浪費。

第一方面，本發(fā)明的一種光伏微網(wǎng)控制系統(tǒng)整體彈性優(yōu)化方法，包括：獲取各個子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息；根據(jù)各個所述子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息得到各個所述子系統(tǒng)的性能風險指標；根據(jù)各個所述子系統(tǒng)的性能風險指標、運行狀態(tài)信息調(diào)整各個子系統(tǒng)的控制參數(shù)，并反饋給各個所述子系統(tǒng)。

本發(fā)明提供的光伏微網(wǎng)控制系統(tǒng)整體彈性優(yōu)化方法，通過實時計算子系統(tǒng)的性能風險指標，并根據(jù)子系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)和性能風險指標來整體優(yōu)化系統(tǒng)的運行，最大限度地防止由于子系統(tǒng)突然停機而導致整個系統(tǒng)當機，從而提高整個系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和可靠性。

優(yōu)選地，所述根據(jù)各個所述子系統(tǒng)的性能風險指標、運行狀態(tài)信息調(diào)整各個子系統(tǒng)的控制參數(shù)，包括：根據(jù)各個所述子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息得到各個子系統(tǒng)的成本函數(shù)；將各個所述子系統(tǒng)的成本函數(shù)輸入優(yōu)化模型得到各個子系統(tǒng)的性能要求，所述優(yōu)化模型以各個所述子系統(tǒng)的性能風險指標為權(quán)值；根據(jù)各個所述子系統(tǒng)的性能要求調(diào)整各個子系統(tǒng)的控制參數(shù)。

優(yōu)選地，所述根據(jù)各個所述子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息得到各個所述子系統(tǒng)的性能風險指標，包括：根據(jù)各個所述子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息得到所述子系統(tǒng)的故障診斷結(jié)果和剩余使用壽命，根據(jù)各個所述子系統(tǒng)的故障診斷結(jié)果和剩余使用壽命得到各個所述子系統(tǒng)的性能風險指標。

第二方面，本發(fā)明的一種光伏微網(wǎng)控制系統(tǒng)整體彈性優(yōu)化裝置，包括：數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取各個子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息；性能風險指標估計模塊，用于根據(jù)各個所述子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息得到各個子系統(tǒng)的性能風險指標；優(yōu)化控制模塊，用于根據(jù)各個所述子系統(tǒng)的性能風險指標、運行狀態(tài)信息調(diào)整各個子系統(tǒng)的控制參數(shù)，并反饋給各個所述子系統(tǒng)。

本發(fā)明提供的光伏微網(wǎng)控制系統(tǒng)整體彈性優(yōu)化裝置，通過實時計算子系統(tǒng)的性能風險指標，并根據(jù)子系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)和性能風險指標來整體優(yōu)化系統(tǒng)的運行，最大限度地防止由于子系統(tǒng)突然停機而導致整個系統(tǒng)當機，從而提高整個系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和可靠性。

優(yōu)選地，所述優(yōu)化控制模塊具體用于：根據(jù)各個所述子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息得到各個子系統(tǒng)的成本函數(shù)；將各個所述子系統(tǒng)的成本函數(shù)輸入優(yōu)化模型得到各個子系統(tǒng)的性能要求，所述優(yōu)化模型以各個所述子系統(tǒng)的性能風險指標為權(quán)值；根據(jù)各個所述子系統(tǒng)的性能要求調(diào)整各個子系統(tǒng)的控制參數(shù)。

優(yōu)選地，所述性能風險指標估計模塊具體用于：根據(jù)各個所述子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息得到所述子系統(tǒng)的故障診斷結(jié)果和剩余使用壽命，根據(jù)各個所述子系統(tǒng)的故障診斷結(jié)果和剩余使用壽命得到各個所述子系統(tǒng)的性能風險指標。

第三方面，本發(fā)明的一種光伏微網(wǎng)控制系統(tǒng)整體彈性優(yōu)化系統(tǒng)，包括：風險評估裝置、整體優(yōu)化控制裝置；所述風險評估裝置用于獲取各個子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息，根據(jù)各個所述子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息得到各個所述子系統(tǒng)的性能風險指標，并將各個所述子系統(tǒng)的性能風險指標發(fā)送給所述整體優(yōu)化控制裝置；所述整體優(yōu)化控制裝置用于獲取各個子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息，根據(jù)各個所述子系統(tǒng)的性能風險指標、運行狀態(tài)信息調(diào)整各個所述子系統(tǒng)的控制參數(shù)，并將各個所述子系統(tǒng)的控制參數(shù)反饋給各個所述子系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述風險評估裝置包括多個風險評估器，所述風險評估裝置采用分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，每個風險評估器均與所述整體優(yōu)化控制裝置連接。

優(yōu)選地，所述風險評估器用于對風險評估器覆蓋范圍內(nèi)的子系統(tǒng)進行風險評估。

優(yōu)選地，所有風險評估器均相互連接，所述風險評估器用于根據(jù)實際運算量動態(tài)分配運算任務。

本發(fā)明提供的光伏微網(wǎng)控制系統(tǒng)整體彈性優(yōu)化系統(tǒng)，利用兩層優(yōu)化控制回路來提高光伏微網(wǎng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并延長整個系統(tǒng)的有效工作時間。第一優(yōu)化層針對實際運行和外部環(huán)境干擾的情況，實時快速優(yōu)化回路通過優(yōu)化各個子系統(tǒng)的控制參數(shù)來保證各個子系統(tǒng)的正常運行；第二優(yōu)化層利用分布式結(jié)構(gòu)的風險評估器，實時收集各個子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息并進行故障診斷和剩余使用壽命的預估，從而得到各個子系統(tǒng)的性能風險指標，并將性能風險指標疊加到系統(tǒng)整體優(yōu)化回路中來實現(xiàn)對各個子系統(tǒng)的最佳參數(shù)調(diào)整，從而最大限度地保證系統(tǒng)正常運行，極大地提高系統(tǒng)的抗干擾性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例所提供的光伏微網(wǎng)控制系統(tǒng)整體彈性優(yōu)化方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例所提供的光伏微網(wǎng)控制系統(tǒng)整體彈性優(yōu)化裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為發(fā)明實施例所提供的光伏微網(wǎng)控制系統(tǒng)整體彈性優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖4為本發(fā)明實施例所提供的分布式風險評估裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為整體系統(tǒng)彈性性能指標量化示意圖；

圖6為整體系統(tǒng)彈性性能指標提升示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案的實施例進行詳細的描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，因此只是作為示例，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。

需要注意的是，除非另有說明，本申請使用的技術(shù)術(shù)語或者科學術(shù)語應當為本發(fā)明所屬領域技術(shù)人員所理解的通常意義。

如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的一種光伏微網(wǎng)控制系統(tǒng)整體彈性優(yōu)化方法，包括：

步驟S1，獲取各個子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息。

其中，運行狀態(tài)信息包括子系統(tǒng)所處的環(huán)境狀況、子系統(tǒng)的各項參數(shù)指標(如電壓、電流參數(shù)等)、運行情況等?？梢岳矛F(xiàn)有或者新建的控制信息接收渠道實時收集各個子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息。

步驟S2，根據(jù)各個子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息得到各個子系統(tǒng)的性能風險指標。

其中，性能風險指標用來表示子系統(tǒng)的實時健康情況。

步驟S3，根據(jù)各個子系統(tǒng)的性能風險指標、運行狀態(tài)信息調(diào)整各個子系統(tǒng)的控制參數(shù)，并反饋給各個子系統(tǒng)。

本發(fā)明實施例提供的光伏微網(wǎng)控制系統(tǒng)整體彈性優(yōu)化方法，通過實時計算子系統(tǒng)的性能風險指標，并根據(jù)子系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)和性能風險指標來整體優(yōu)化系統(tǒng)的運行，最大限度地防止由于子系統(tǒng)突然停機而導致整個系統(tǒng)當機，從而提高整個系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和可靠性。

步驟S2的優(yōu)選實施例方式包括：根據(jù)各個子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息得到子系統(tǒng)的故障診斷結(jié)果和剩余使用壽命，根據(jù)各個子系統(tǒng)的故障診斷結(jié)果和剩余使用壽命得到各個子系統(tǒng)的性能風險指標。

其中，根據(jù)故障診斷結(jié)果判斷子系統(tǒng)是否已發(fā)生故障，若子系統(tǒng)發(fā)生已發(fā)生故障，則性能風險指標為1，若子系統(tǒng)未發(fā)生故障，則根據(jù)剩余使用壽命(RUL_i)計算性能風險指標，性能風險指標W_i可以用以下公式表示：

其中，步驟S3的優(yōu)選實施例方式包括：根據(jù)各個子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息得到各個子系統(tǒng)的成本函數(shù)f_i(r_i)；將各個子系統(tǒng)的成本函數(shù)f_i(r_i)輸入優(yōu)化模型得到各個子系統(tǒng)的性能要求r_i，優(yōu)化模型以各個子系統(tǒng)的性能風險指標W_i為權(quán)值；根據(jù)各個子系統(tǒng)的性能要求調(diào)整各個子系統(tǒng)的控制參數(shù)。其中，優(yōu)化模型為：

$y=min\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{W}_i{f}_i\left(r_i\right)$

其中，該優(yōu)化模型的約束條件為R為系統(tǒng)整體性能要求，如果W_i＝1，則r_i＝0，否則r_ilb≤r_i≤r_iub。在滿足系統(tǒng)整體性能要求的前提下，通過調(diào)整各個子系統(tǒng)的性能要求r_i，使y值最小，即系統(tǒng)的成本最小。上述優(yōu)化控制方法考慮了各個子系統(tǒng)的性能變化和下降趨勢，優(yōu)化模型以子系統(tǒng)的性能風險指標作為權(quán)重，根據(jù)各個子系統(tǒng)的實時健康情況來分配性能要求，可以避免將更多的性能要求強加于性能已經(jīng)下降的子系統(tǒng)，從而降低了子系統(tǒng)因超負荷運行而帶來的系統(tǒng)提前或突然當機的風險，延長了光伏微網(wǎng)控制系統(tǒng)的工作壽命。

基于與上述光伏微網(wǎng)控制系統(tǒng)整體彈性優(yōu)化方法相同的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實施例還提供了一種光伏微網(wǎng)控制系統(tǒng)整體彈性優(yōu)化裝置，如圖2所示，包括：數(shù)據(jù)獲取模塊10，用于獲取各個子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息；性能風險指標估計模塊20，用于根據(jù)各個子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息得到各個子系統(tǒng)的性能風險指標；優(yōu)化控制模塊30，用于根據(jù)各個子系統(tǒng)的性能風險指標、運行狀態(tài)信息調(diào)整各個子系統(tǒng)的控制參數(shù)，并反饋給各個子系統(tǒng)。

本發(fā)明實施例提供的光伏微網(wǎng)控制系統(tǒng)整體彈性優(yōu)化裝置，通過實時計算子系統(tǒng)的性能風險指標，并根據(jù)子系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)和性能風險指標來整體優(yōu)化系統(tǒng)的運行，最大限度地防止由于子系統(tǒng)突然停機而導致整個系統(tǒng)當機，從而提高整個系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和可靠性。

其中，優(yōu)化控制模塊30具體用于：根據(jù)各個子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息得到各個子系統(tǒng)的成本函數(shù)；將各個子系統(tǒng)的成本函數(shù)輸入優(yōu)化模型得到各個子系統(tǒng)的性能要求，優(yōu)化模型以各個子系統(tǒng)的性能風險指標為權(quán)值；根據(jù)各個子系統(tǒng)的性能要求調(diào)整各個子系統(tǒng)的控制參數(shù)。

其中，性能風險指標估計模塊20具體用于：根據(jù)各個子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息得到子系統(tǒng)的故障診斷結(jié)果和剩余使用壽命，根據(jù)各個子系統(tǒng)的故障診斷結(jié)果和剩余使用壽命得到各個子系統(tǒng)的性能風險指標。

基于與上述光伏微網(wǎng)控制系統(tǒng)整體彈性優(yōu)化方法相同的構(gòu)思，本發(fā)明實施例還提供了一種光伏微網(wǎng)控制系統(tǒng)整體彈性優(yōu)化系統(tǒng)，如圖3所示，包括：風險評估裝置、整體優(yōu)化控制裝置；風險評估裝置用于獲取各個子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息，根據(jù)各個子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息得到各個子系統(tǒng)的性能風險指標，并將各個子系統(tǒng)的性能風險指標發(fā)送給整體優(yōu)化控制裝置；整體優(yōu)化控制裝置用于獲取各個子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息，根據(jù)各個子系統(tǒng)的性能風險指標、運行狀態(tài)信息調(diào)整各個子系統(tǒng)的控制參數(shù)，并將各個子系統(tǒng)的控制參數(shù)反饋給各個子系統(tǒng)。

其中，風險評估裝置包括多個風險評估器，風險評估裝置采用分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，每個風險評估器均與整體優(yōu)化控制裝置連接，具體結(jié)構(gòu)如圖4所示。風險評估器用于對風險評估器覆蓋范圍內(nèi)的子系統(tǒng)進行風險評估。分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，方便風險評估器就近收集子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息并進行故障分析和風險預估，減少了數(shù)據(jù)傳輸量，提高了運算效率，保證系統(tǒng)能夠?qū)夥⒕W(wǎng)控制系統(tǒng)進行實時調(diào)節(jié)控制。

本發(fā)明實施例提供的光伏微網(wǎng)控制系統(tǒng)整體彈性優(yōu)化系統(tǒng)，利用兩層優(yōu)化控制回路來提高光伏微網(wǎng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并延長整個系統(tǒng)的有效工作時間。第一優(yōu)化層針對實際運行和外部環(huán)境干擾的情況，實時快速優(yōu)化回路通過優(yōu)化各個子系統(tǒng)的控制參數(shù)來保證各個子系統(tǒng)的正常運行；第二優(yōu)化層利用分布式結(jié)構(gòu)的風險評估器，實時收集各個子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息并進行故障診斷和剩余使用壽命的預估，從而得到各個子系統(tǒng)的性能風險指標，并將性能風險指標疊加到系統(tǒng)整體優(yōu)化回路中來實現(xiàn)對各個子系統(tǒng)的最佳參數(shù)調(diào)整，從而最大限度地保證系統(tǒng)正常運行，極大地提高系統(tǒng)的抗干擾性。

由于所有風險評估器均相互連接，各個風險評估器之間會根據(jù)實際運算量動態(tài)分配運算任務，避免應個別風險評估器超負荷工作，進一步提高運算效率。

系統(tǒng)的彈性性能指標是描述整體系統(tǒng)在遇到干擾從而子系統(tǒng)性能下降的情況下，還能保持一定正常的工作時間和整體性能的量化指標，系統(tǒng)的彈性指標越好代表系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性越好。如圖5所示，ΔTmax代表在有子系統(tǒng)性能下降直至當機的情況下，整體系統(tǒng)能夠保持正常工作性能的最長時間，ΔPmax代表當有子系統(tǒng)當機的情況下，整體系統(tǒng)工作性能最大下降程度。系統(tǒng)的彈性指標越好代表系統(tǒng)可以更長時間的穩(wěn)定工作以及更小的性能下降。

如圖6所示，給出了利用本發(fā)明實施例的光伏微網(wǎng)控制系統(tǒng)整體彈性優(yōu)化方法優(yōu)化后的整體系統(tǒng)彈性性能指標提升示意圖，從圖6中的數(shù)據(jù)可知本發(fā)明實施例提供的方法可以延長系統(tǒng)正常工作時間并提高系統(tǒng)抗干擾性。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術(shù)人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說明書的范圍當中。