[发明专利]一种微电网能量管理系统和方法有效

专利信息
申请号: 201310618411.2 申请日: 2013-11-28
公开(公告)号: CN103633739A 公开(公告)日: 2014-03-12
发明(设计)人: 崔琼;舒杰;吴志峰;黄磊;姜桂秀;张继元 申请(专利权)人: 中国科学院广州能源研究所
主分类号: H02J13/00 分类号: H02J13/00
代理公司: 广州科粤专利商标代理有限公司 44001 代理人: 莫瑶江
地址: 510640 广*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 电网 能量 管理 系统 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及电力系统,特别涉及一种微电网能量管理系统和方法。

背景技术

微电网(Micro Grid),作为一种新型能源网络化供应与管理系统,能够整合分布式发电的优势,协调分布式发电单元(微电源)与大电网(指由发电厂、变电站、输电线路网、配电变压器和低压线路网等组成的电力网)间的矛盾,充分利用各种分散能源,结合本地负荷、储能装置及相关监控和保护装置,构成的新型电力微系统。微电网的能量管理系统将对微电网内设备的运行状态进行监控,根据当前系统运行情况与控制目标制定相应的控制策略,针对微电源的出力特点,采用合理的能量优化技术使微电源得到最大利用,充分发挥微电网低碳、经济的优势。

现有的微电网能量管理系统中,只采用侧重于监测系统稳态运行情况的SCADA进行微电网的信息采集与监控,不同地点的监测结果之间也缺乏准确的统一时标,难以对全系统进行整体动态分析。其次,SCADA无法实现采集的数据关联设备模型信息的功能,数据的存储只是基于时间序列,本身不带有模型信息。随着各种发电技术的发展,微电源的种类不断地增加和变动,微电网新增和改建微电源的频率也相对较高。随着各类微电网管理系统应用的深入,出现了信息整合的应用瓶颈,各管理系统之间信息不兼容、不能互通,信息模型不统一,不能宏观的综合管理信息。因此,需要采用混合量测系统进行信息采集,并进行数据预处理,实现对微电网系统状态进行同步监测,为系统分析及控制提供数据来源。

太阳能电池和风机等微电源发电特性不同,导致发电电压、电流瞬时波动大,并且会受到地理环境、天气和时间等因素的影响而使输出有很大的随机性和波动性。其次,微电网中负荷也不是一成不变的,会随着时间、天气和经济等因素而不断变化,这使得微电网中微电源和负荷之间的能量交换过程变得更为复杂。因此,需要采用基于预报信息的能量优化单元,对系统的能量流进行监控和管理,优化微电网系统内部各微电源、储能单元及其与大电网之间能量流动的方向和幅值,以提高系统的供电品质、经济环保性。

微电网以微电源小型化和数量多为特点,分散了调度风险,但微电网中风力、光伏单元的发电量与天气状况、环境温度、风速、日照辐射量等条件密切相关;发电设备的故障率也随环境条件和时间变化,这些随机性因素都会对微电网系统的安全性、供电可靠性产生一定的影响。因而包含风能、太阳能等间歇性微电源的多能源微电网,其调度系统若单纯的考虑侧重于经济性的能量调度则存在明显的不足,需要对微电网系统进行网络分析,以提高微电网安全性、供电可靠性。

为此,针对微电源的发电随机性、不稳定性,负荷的变动性等这些微电网的不稳定因素,需要对微电网这个复杂的分布式系统,提出一种微电网能量管理系统,进行系统状态监控、安全分析、能量优化调度,以提高微电网的系统安全性、供电可靠性、经济环保性。

发明内容

本发明的目的之一是提出一种微电网能量管理系统,对微电网系统状态进行全面监控,实现对微电网系统中预测数据、实时及历史数据的集中监测;对微电网系统进行网络分析以提高微电网的系统安全性;根据微电网状态估计的信息,结合预报信息及系统运行分析,进行微电网的能量流管理,实现多能源优化互补、多元协调控制。

为实现上述目的,本发明所采取的具体技术方案是:

一种微电网能量管理系统,其包括:

信息采集与数据预处理单元,用于采集微电网各单元模拟量和开关量数据、天气信息、相量数据,以及相连电网的能量管理系统数据;结合CIM模型,管理微电网历史断面信息,进行数据挖掘预处理,为下一步的应用提供整合的模型、图形和参数;

网络分析单元,用于结合所述整合的模型、图形和参数,进行基于混合量测的微电网状态估计,求取微电网状态变量;根据微电网状态变量以及控制变量,并结合微电网各单元设备的健康状态,进行风险分析评估和灵敏度分析,预测潜在的故障,量化消除潮流越限故障的调整因素;通过预警与报警模块,将危险、故障情况以声、光方式警示,并迅速地采取相应的预防措施或者进行紧急控制;所述混合量测包括SCADA量测和PMU量测;

能量优化单元,用于根据所述微电网状态估计的信息,结合微电源发电预报、负荷预报、储能单元能量状态预报以及系统运行分析,进行微电网的能量流管理;

其中,所述信息采集与数据预处理单元包括:

SCADA模块,用于SCADA数据采集与监视控制,其中,所述SCADA数据采集包括微电网各单元模拟量和开关量、天气信息的采集,所述监视控制包括设备控制、测量、参数调节;

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