基于模型自適應的微電網(wǎng)能量優(yōu)化控制系統(tǒng)及其設計方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于模型自適應的微電網(wǎng)能量優(yōu)化控制系統(tǒng)，還涉及一種基于模型自適應的微電網(wǎng)能量優(yōu)化控制系統(tǒng)的設計方法，屬于微電網(wǎng)技術領域。
【背景技術】
[0002]新能源微電網(wǎng)是基于局部配電網(wǎng)建設的，風、光、天然氣等各類分布式能源多能互補，具備較高新能源電力接入比例，可通過能量存儲和優(yōu)化配置實現(xiàn)本地能源生產(chǎn)與用能負荷基本平衡，可根據(jù)需要與公共電網(wǎng)靈活互動且相對獨立運行的智慧型能源綜合利用局域網(wǎng)。新能源微電網(wǎng)可以是單個新能源微電網(wǎng)，也可以是某一區(qū)域內多個新能源微電網(wǎng)構成的微電網(wǎng)群。微電網(wǎng)采用先進的互聯(lián)網(wǎng)及信息技術，實現(xiàn)能源生產(chǎn)和使用的智能化匹配及協(xié)同運行，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:采用側重于監(jiān)測系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行情況的 SCADA (Supervisory Control And Data Acquisit1n)進行信息采集與監(jiān)控，對各分布式電源進行實時化、多目標的運行優(yōu)化控制；基于包含設備層、管理層和優(yōu)化層這三個邏輯層次的分層保護策略及信息交互模型實現(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)運行的兩種市場政策；基于時域分層的孤島運行能量管理策略，該策略根據(jù)時域的不同將微電網(wǎng)能量管理分為基于氣象條件的短期發(fā)電功率預測以及負荷預測的超前能量管理、基于運行模式平滑切換的能量管理、基于功率跟隨控制的實時能量管理這3層，并通過這3層能量管理之間的協(xié)調運行來實現(xiàn)整個系統(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)化的算法結構設計，卻忽視了對信息的數(shù)據(jù)挖掘處理，限制了裝置功能擴展，無法實現(xiàn)對微電網(wǎng)的整體動態(tài)分析、同步監(jiān)測，很難根據(jù)微電網(wǎng)的類型、結構及規(guī)模對系統(tǒng)進行細粒度功能定制和非侵入式的擴展。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種基于模型自適應的微電網(wǎng)能量優(yōu)化控制系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術中有微電網(wǎng)類型、結構、運行方式靈活多變導致微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)無法自適應的問題。
[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供的基于模型自適應的微電網(wǎng)能量優(yōu)化控制系統(tǒng)，包括5個順序連接的邏輯層次:設備層、模型層、演算層、服務層及應用層；
所述設備層與實時監(jiān)控系統(tǒng)信號連接，用于對實時監(jiān)控系統(tǒng)采集的微電網(wǎng)數(shù)據(jù)進行設備分類；
所述模型層利用設備層的模塊數(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)模型進行演算優(yōu)化，制定最優(yōu)能量管理策略，并基于歷史和實時數(shù)據(jù)決定控制指令； 所述服務層在微電網(wǎng)運行過程中，通過執(zhí)行相應的需求響應措施實現(xiàn)電力成本最小化、碳排放削減；
應用層:對最優(yōu)化運行的微電網(wǎng)系統(tǒng)模型進行評定。
[0007]所述設備層包括:發(fā)電模塊、儲能模塊、負荷模塊及電網(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的微電網(wǎng)能量優(yōu)化控制系統(tǒng)的設計方法，包括如下步驟:
步驟一:通過實時監(jiān)控系統(tǒng)獲取微電網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)；
步驟二:將設備層的模塊數(shù)據(jù)與微電網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行匹配關聯(lián)，各模塊數(shù)據(jù)與功能服務相互對應，數(shù)據(jù)交換通過對應的功能服務實現(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)運行/孤島運行；
步驟四:利用設備層的模塊數(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，實現(xiàn)面向對象的數(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?shù)氐奈庀笮畔ⅲ⒔臍v史數(shù)據(jù)庫；
步驟六:對各分布式電源進行發(fā)電特性分析、基于歷史數(shù)據(jù)庫設計預測方案，進行發(fā)電功率預測，負荷特性分析及負荷預測，并對微電網(wǎng)系統(tǒng)模型進行能效分析、潮流計算與狀態(tài)估計；
步驟七:根據(jù)優(yōu)化目標，由數(shù)理計劃法制定最優(yōu)能量管理策略，并基于歷史和實時數(shù)據(jù)決定控制指令；
步驟八:在微電網(wǎng)運行過程中，通過執(zhí)行相應的需求響應措施實現(xiàn)電力成本最小化、碳排放削減；
步驟九:對最優(yōu)化運行的微電網(wǎng)系統(tǒng)進行評定。
[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)、儲能數(shù)據(jù)及負荷數(shù)據(jù)；相應的，所述設備層包括發(fā)電模塊、儲能模塊、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、風速、風向和太陽輻照度。
[0011 ] 步驟七中所述優(yōu)化目標是指: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]步驟九中所述評定包括:電能質量評定、系統(tǒng)安全評定、能量優(yōu)化調度、電力市場交易及碳排放評定。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所達到的有益效果是:
1、基于實時監(jiān)控系統(tǒng)采集電網(wǎng)信息、各分布式電源信息及負荷信息等，通過對所采集的信息進行設備分類、模型建立、演算優(yōu)化、能源配置響應及實時應用監(jiān)測，縮短了能量管理系統(tǒng)整體的開發(fā)成本及周期，實現(xiàn)了電網(wǎng)、各分布式電源、儲能及負荷之間的最優(yōu)功率匹配，同時實現(xiàn)對各分布式電源在孤島與并網(wǎng)兩種運行模式時的靈活控制及系統(tǒng)的優(yōu)化運行；
2、在具備完善的信息采集系統(tǒng)、優(yōu)化的算法結構設計的同時，對微電網(wǎng)系統(tǒng)信息進行深度細化的數(shù)據(jù)挖掘處理、同步監(jiān)測及整體動態(tài)分析，通過細粒度的模塊定制與功能擴展主動適應微電網(wǎng)運行方式及系統(tǒng)結構的靈活多變，實現(xiàn)對系統(tǒng)的靈活控制及優(yōu)化運行。
[0014]本發(fā)明對微電網(wǎng)系統(tǒng)的能量管理與優(yōu)化運行研究有助于微電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行及不同運行方式對微電網(wǎng)能量管理控制的影響研究。
【附圖說明】
[0015]圖1是基于模型自適應的微電網(wǎng)能量優(yōu)化控制系統(tǒng)的結構框圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。
[0017]如圖1所示，是基于模型自適應的微電網(wǎng)能量優(yōu)化控制系統(tǒng)的結構框圖，包括5個順序連接的邏輯層次:設備層、模型層、演算層、服務層和應用層。
[0018]設備層與實時監(jiān)控系統(tǒng)信號連接，實時監(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)、儲能數(shù)