分布式電源接入用戶雙向計(jì)量、監(jiān)控與能效管理系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及分布式發(fā)電領(lǐng)域，具體的講，涉及一種分布式電源接入用戶雙向計(jì)量、監(jiān)控與能效管理系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著環(huán)境問題域能源問題越來越受到關(guān)注，分布式發(fā)電，尤其是可再生能源分布式發(fā)電技術(shù)發(fā)展迅速，成為各國能源供給的重點(diǎn)發(fā)展方向。傳統(tǒng)的電網(wǎng)是由大型發(fā)電廠集中發(fā)電，通過電網(wǎng)將電能輸送和分配到分散各用戶進(jìn)行使用，存在設(shè)網(wǎng)損大，輸配電成本高等問題。而可再生能源通常具備發(fā)電功率密度小、間歇性及隨機(jī)性大，采用傳統(tǒng)的集中發(fā)電方式需要占用大量的面積，而且由于發(fā)電的間歇性使得電能的調(diào)度和輸送帶來很大問題，經(jīng)常出現(xiàn)脫網(wǎng)或者棄電等情況發(fā)生，即對(duì)電網(wǎng)的安全造成影響，對(duì)可再生能源的利用效率也不高，因此可再生能源大規(guī)模利用比較適合大規(guī)模的分布式發(fā)電形式。目前世界各國在進(jìn)過可再生能源集中電站發(fā)電模式以后，都在大力推廣分布式發(fā)電形式。在用戶側(cè)附件根據(jù)可再生能源的形式發(fā)展分布式發(fā)電，直接給用戶供電，無需經(jīng)過輸電和配電過程，大大降低電能輸送損耗，而且能夠提高供電的可靠性。
[0003]接入的分布式電源的用戶具備了發(fā)電能力，使得電力流在用戶和電網(wǎng)之間雙向流動(dòng)，分布式發(fā)電不足時(shí)用戶繼續(xù)從電網(wǎng)購電滿足用戶負(fù)荷需要，在用電低谷時(shí)刻用電量小于分布式發(fā)電時(shí)，用戶可以向電網(wǎng)售電，也可以通過儲(chǔ)能系統(tǒng)將多余的電能儲(chǔ)存起來，在分布式發(fā)電不足時(shí)釋放出來供負(fù)荷使用，或者在合適的時(shí)候賣給電網(wǎng)。這樣就存在了用戶和電網(wǎng)的電能結(jié)算問題，需要采用雙向計(jì)量方法計(jì)量用戶和電網(wǎng)的電能交換。目前各政府都大力支持可再生能源分布式發(fā)電，都有相關(guān)的補(bǔ)貼政策，因此可再生能源分布式發(fā)電需要單獨(dú)精確計(jì)量以獲得政府補(bǔ)貼。另外由于分布式電源的接入以及儲(chǔ)能系統(tǒng)的配置，使得用戶的發(fā)電、用電變得更加復(fù)雜，如何協(xié)調(diào)好分布式發(fā)電、儲(chǔ)能、用電及售電將是一個(gè)非常有意義的能效管理問題，合理的能效管理方法能夠提高用戶的收益，降低用電成本，并能夠最大化的利用可再生能源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中分布式電源接入用戶情況下用戶與電網(wǎng)電能雙向流動(dòng)的計(jì)量問題、監(jiān)控與能效管理的不足，提供一種分布式電源接入用戶雙向計(jì)量、監(jiān)控與能效管理系統(tǒng)及方法。
[0005]為解決技術(shù)問題，本發(fā)明的具體解決方案如下:
[0006]提供一種分布式電源接入用戶計(jì)量、監(jiān)控與能效管理系統(tǒng)，包括處理器模塊、計(jì)量與監(jiān)控模塊、儲(chǔ)能充放電控制模塊、負(fù)荷控制模塊和通訊模塊；處理器模塊分別接至儲(chǔ)能充放電控制模塊、負(fù)荷控制模塊和和通訊模塊，且與通訊模塊實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)交互；
[0007]計(jì)量與監(jiān)控模塊接至處理器模塊，用于實(shí)現(xiàn)三路的雙向計(jì)量與三路的監(jiān)控；其中，三路的雙向計(jì)量是指對(duì)分布式發(fā)電設(shè)備、儲(chǔ)能設(shè)備和負(fù)荷分別與電網(wǎng)間的雙向電能進(jìn)行計(jì)量；三路監(jiān)控是指對(duì)分布式發(fā)電設(shè)備、儲(chǔ)能設(shè)備和負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控；
[0008]儲(chǔ)能設(shè)備通過儲(chǔ)能并網(wǎng)逆變器接至電網(wǎng)，儲(chǔ)能充放電控制模塊接至儲(chǔ)能并網(wǎng)逆變器，用于控制儲(chǔ)能設(shè)備的充電操作或放電操作；儲(chǔ)能充放電控制模塊可以根據(jù)處理器模塊發(fā)送來的充電還是放電或是待機(jī)指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能設(shè)備的控制，使其工作在對(duì)應(yīng)的充電、放電或待機(jī)狀態(tài)。
[0009]負(fù)荷被分為重要負(fù)荷和一般負(fù)荷，負(fù)荷控制模塊在緊急情況和能效管理需要時(shí)切斷對(duì)一般負(fù)荷的供電；重要負(fù)荷和一般負(fù)荷由使用者根據(jù)負(fù)荷自身的重要性來區(qū)分，并將其區(qū)分依據(jù)設(shè)置于負(fù)荷控制模塊中，負(fù)荷控制模塊根據(jù)處理器模塊發(fā)送來的負(fù)荷控制指令可以對(duì)一般負(fù)荷進(jìn)行供電或者是斷電控制。
[0010]通訊模塊通過有線或無線方式與電網(wǎng)公司電能采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通信，用于上傳電能信息、獲得實(shí)時(shí)電價(jià)信息，并將實(shí)時(shí)電價(jià)信息傳送到處理器模塊。通訊模塊可以采用485通訊、以太網(wǎng)通訊等多種方式，實(shí)時(shí)接收電網(wǎng)公司配電系統(tǒng)中電能采集系統(tǒng)發(fā)送的實(shí)時(shí)電價(jià)信息傳送到處理器模塊，并將用戶計(jì)量、監(jiān)控與能效管理系統(tǒng)采集的電能數(shù)據(jù)傳送到電網(wǎng)公司配電系統(tǒng)中電能采集系統(tǒng)。
[0011]本發(fā)明中，所述分布式發(fā)電設(shè)備是:光伏發(fā)電設(shè)備、風(fēng)能發(fā)電設(shè)備、燃料電池發(fā)電設(shè)備或微型燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備中的任意一種。
[0012]本發(fā)明中，所述儲(chǔ)能設(shè)備是:各種類型的蓄電池組或者超級(jí)電容組。
[0013]本發(fā)明進(jìn)一步提供了基于前述系統(tǒng)的分布式電源接入用戶計(jì)量、監(jiān)控與能效管理方法，具體包括:處理器模塊根據(jù)獲得的實(shí)時(shí)電價(jià)信息、電能數(shù)據(jù)和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行能效管理計(jì)算，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能設(shè)備的充放電控制計(jì)算和負(fù)荷控制計(jì)算:將充放電指令發(fā)送到儲(chǔ)能充放電控制模塊，由其實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能設(shè)備充電和放電狀態(tài)的轉(zhuǎn)變；將負(fù)荷控制指令發(fā)送給負(fù)荷控制模塊，由其對(duì)一般負(fù)荷進(jìn)行通斷控制。
[0014]所述儲(chǔ)能設(shè)備的充放電控制計(jì)算是指:處理器模塊根據(jù)通訊模塊從電網(wǎng)電能采集系統(tǒng)獲得的實(shí)時(shí)電價(jià)P、儲(chǔ)能充放電效率η、分布式發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)Ρ2、儲(chǔ)能上網(wǎng)電價(jià)Ρ3以及分布式發(fā)電功率Wl、負(fù)荷功率W2進(jìn)行儲(chǔ)能設(shè)備的充放電控制:
[0015]當(dāng)分布式發(fā)電功率、負(fù)荷功率及電價(jià)信息同時(shí)滿足以下式⑴和式(2)時(shí)，分布式發(fā)電設(shè)備給儲(chǔ)能設(shè)備充電，否則儲(chǔ)能設(shè)備處于待機(jī)狀態(tài)，分布式發(fā)電設(shè)備多余電量直接上網(wǎng)售電；
[0016]Wl > W2(I)
[0017]Ρ2 < Ρ3Χ η (2)
[0018]當(dāng)處于用電低谷時(shí)刻，當(dāng)前電價(jià)和儲(chǔ)能售電電價(jià)滿足下式(3)，且儲(chǔ)能設(shè)備未充滿電時(shí)，儲(chǔ)能設(shè)備從電網(wǎng)購電進(jìn)行充電控制；
[0019]P < Ρ3Χ η (3)
[0020]當(dāng)分布式發(fā)電功率小于負(fù)荷用電功率、儲(chǔ)能設(shè)備剩余電能>10%，且滿足下式(4)時(shí)，儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行放電供負(fù)荷用電，否則直接從電網(wǎng)購電供負(fù)荷用電:
[0021]P > Ρ3Χ η (4)。
[0022]所述負(fù)荷控制計(jì)算是指:處理器模塊根據(jù)設(shè)置的負(fù)荷控制參考電價(jià)Ρ1，以及通訊模塊從電網(wǎng)電能采集系統(tǒng)獲得的實(shí)時(shí)電價(jià)P進(jìn)行判斷:當(dāng)Pl多P時(shí)，打開一般負(fù)荷供電；當(dāng)P1〈P時(shí)，關(guān)閉一般負(fù)荷供電；處理器模塊將上述判斷結(jié)果發(fā)送到負(fù)荷控制模塊，控制一般負(fù)荷的供電。
[0023]本發(fā)明中，計(jì)量的分布式發(fā)電量用于獲取政府財(cái)政補(bǔ)貼，計(jì)量的儲(chǔ)能放電用于未來可能的儲(chǔ)能補(bǔ)貼，計(jì)量的用戶和電網(wǎng)雙向電能用于用戶和電網(wǎng)進(jìn)行電價(jià)結(jié)算。三路的雙向計(jì)量與三路的監(jiān)控均通過傳感器或測(cè)量裝置的信號(hào)采集與傳輸實(shí)現(xiàn)，這是現(xiàn)有技術(shù)。三路監(jiān)控包括分布式發(fā)電狀態(tài)、儲(chǔ)能狀態(tài)、負(fù)荷狀態(tài)。對(duì)分布式發(fā)電的監(jiān)測(cè)包括實(shí)時(shí)有功功率、無功功率、電壓、頻率、分布式發(fā)電狀態(tài)等，對(duì)儲(chǔ)能的監(jiān)測(cè)包括剩余電量、儲(chǔ)能狀態(tài)、充放電功率、電壓等；對(duì)負(fù)荷的監(jiān)測(cè)包括負(fù)荷用電有功功率、無功功率、電壓等。計(jì)量與監(jiān)控模塊采集的計(jì)量和監(jiān)控的數(shù)據(jù)傳送到處理器模塊。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0025]傳統(tǒng)的包含分布式電源和儲(chǔ)能系統(tǒng)的能效管理都是基于固定電價(jià)機(jī)制，既沒有考慮到未來電力市場(chǎng)環(huán)境下的實(shí)時(shí)電價(jià)情形和儲(chǔ)能電池的充放電效率問題，也沒有考慮項(xiàng)電網(wǎng)售電的情況以及可能的儲(chǔ)能放電的補(bǔ)貼政策等問題。
[0026]采用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，可以實(shí)時(shí)的根據(jù)分布式發(fā)電信息和電價(jià)信息進(jìn)行能效管理控制，并考慮了未來可能的儲(chǔ)能獨(dú)立的售電價(jià)格和儲(chǔ)能充放電效率因素，使得能效管理控制跟具有實(shí)際意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
【附圖說明】
[0027]圖1為分布式電源接入用戶計(jì)量、監(jiān)控與能效管理系統(tǒng)示意圖。
[0028]圖2為計(jì)量、監(jiān)控與能效管理系統(tǒng)功能框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此次所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0030]首先需要說明的是，本發(fā)明涉及工業(yè)控制技術(shù)，是計(jì)算機(jī)技術(shù)在電網(wǎng)設(shè)備控制技術(shù)領(lǐng)域的一種應(yīng)用。在本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過程中，會(huì)涉及到多個(gè)軟件功能模塊的應(yīng)用。申請(qǐng)人認(rèn)為，如在仔細(xì)閱讀申請(qǐng)文件、準(zhǔn)確理解本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)原理和發(fā)明目的以后，在結(jié)合現(xiàn)有公知技術(shù)的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以運(yùn)用其掌握的軟件編程技能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。前述軟件功能模塊包括但不限于:計(jì)量與監(jiān)控模塊、儲(chǔ)能充放電控制模塊、負(fù)荷控制模塊等，凡本發(fā)明申請(qǐng)文件提及的均屬此范疇，申請(qǐng)人不再一一列舉。本發(fā)明的具體思路如下:
[0031]本發(fā)明具體實(shí)施例子如附圖1和附圖2所示。分布式電源接入用戶計(jì)量、監(jiān)控和能效管理系統(tǒng)主要應(yīng)用與接入有分布式電源的用戶，采集多路的電能數(shù)據(jù)，并根據(jù)實(shí)時(shí)電價(jià)進(jìn)行能效管理。
[0032]分布式電源接入用戶計(jì)量、監(jiān)控與能效管理系統(tǒng)，包括處理器模塊、計(jì)量與監(jiān)控模塊、儲(chǔ)能充放電控制模塊、負(fù)荷控制模塊和通訊模塊。具體連接關(guān)系或電信號(hào)傳遞關(guān)系為:處理器模塊分別接至儲(chǔ)能充放電控制模塊、負(fù)荷控制模塊和和通訊模塊，且與通訊模塊實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)交互；計(jì)量與監(jiān)控模塊接至處理器模塊，用于實(shí)現(xiàn)三路的雙向計(jì)量與三路的監(jiān)控；儲(chǔ)能設(shè)備通過儲(chǔ)能并網(wǎng)逆變器接至電網(wǎng)，儲(chǔ)能充放電控制模塊接至儲(chǔ)能并網(wǎng)逆變器；通訊模塊通過有線或無線方式與電網(wǎng)公司電能采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通信。其中:
[0033]計(jì)量與監(jiān)控模塊實(shí)現(xiàn)三路的雙向計(jì)量與三路的監(jiān)控，三路計(jì)量包括分布式發(fā)電、儲(chǔ)能放電、用戶和電網(wǎng)雙向電能，三路監(jiān)控包括分布式發(fā)電狀態(tài)、儲(chǔ)能狀態(tài)、負(fù)荷狀態(tài)，計(jì)量和監(jiān)控的數(shù)據(jù)傳送到處理器模塊；儲(chǔ)能充放電控制模塊連接到儲(chǔ)能并網(wǎng)逆變器，控制儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行充電操作或者是放電操作；負(fù)荷控制模塊將負(fù)荷分為重要負(fù)荷和一般負(fù)