[发明专利]一种能源互联网协同控制系统与控制方法

说明书

本发明提供了一种能源互联网协同控制系统与控制方法，该控制系统包括按信号流方向依次排布的分布式产电单元、数据收集单元、状态监测单元、能量平衡单元和功率控制单元，还包括基于模型预测控制的协同控制单元，协同控制单元的输入端与数据收集单元相连、输出端与功率控制单元相连；协同控制单元接收数据收集单元的信息后，对分布式产电单元发出协同控制指令，并将该协同控制指令发送至功率控制单元进行协同控制。该控制方法解决了能源互联网中由于各个分布式可再生能源产电不稳定及负荷实时波动所导致的各个产能单元之间无法高效协同的问题，还最小化分布式产能单元运行维护费用和环境污染费用，实现了对整个能源互联网内可控能源的协同调度。

技术领域

本发明属于网络通信与能源传输技术领域，特别涉及一种能源互联网协同控制系统与控制方法。

背景技术

能源互联网(Energy Internet，EI)是分布式产能(Distributed Generation，DG)单元、多样的智能负载（关键负载、可控负载、可调度负载）与信息技术相结合的产物，其中分布式产能单元包含可再生能源发电设备（如风机和光伏）、分布式可控发电设备（如微型发电机）和分布式储能系统（如电池储能）等。与目前现有的能源供应网络相比，能源互联网能够降低经济、社会发展对传统化石能源的依赖程度，最大程度上提高再生能源的利用效率，从根本上改变当前的能源生产、消费模式。

模型预测控制（Model Predictive Control，MPC）是一种基于模型的闭环优化控制策略。预测控制算法具有三要素，表述为内部（预测）模型、滚动优化、反馈控制。模型预测控制具有控制效果好、鲁棒性强等优点，可有效地克服过程的不确定性、非线性和并联性，并能方便的处理过程被控变量和操纵变量中的各种约束。

公告号为CN104993988B的专利提出了一种能源互联网调度与控制方法，如图1所示，通过SDN中相关主机间的通信，对能源互联网能量传输路径的建立和撤销进行控制，实现了能源传输的及时有效调度和控制。但上述方法仅提出了一种能源互联网中源微网和目的微网、源主机和目的主机之间控制能量传输的方法，并未针对能源互联网中多设备控制问题，尤其是大量分布式设备之间协同控制和管理问题，以及各个分布式产能单元之间能量的高效分配问题给出解决方案。

公开号为CN105375483A的专利申请提出了一种为能源互联网服务的源/网/储/荷协调管理系统及方法，其中，源/网/储/荷协调管理系统如图2所示，管理方法如图3所示，通过设置源/网/储/荷的综合协调控制与优化管理，实现了能源互联网供需平衡、维持电能质量以及需求侧管理，提高了能源互联网架构下分布式电源利用效率。但该方案仅考虑了实现系统功率平衡这一目标，没有将能源互联网中的风力发电和光伏发电等可再生能源发电不确定性考虑进去，也没有考虑到能源调度所带来的成本，也并未给出一种针对能源互联网控制管理的低成本、稳定可靠的解决方案。

公告号为CN104638645A的专利提出了一种能源互联网及其分级控制系统与控制方法，其分级控制方法如图4所示，该方案实现了可再生分布式能源的安全、有效利用，保证了分布式发电系统的稳定性，提高了配电网的可靠性。但该仅考虑到保持能源互联网内总发电量和总负荷保持平衡，忽略了对能源互联网内分布式可控产能单元的控制，没有给出一个能够实现对整个能源互联网内可控能源的协同调度的技术方案。

综上所述，目前现有能源互联网控制的技术方案缺少对于风力发电和光伏发电等可再生能源发电不确定性的考虑，也缺少对能源互联网运行成本的考虑，因此，如何克服上述缺陷，设计出一种既能够应对可再生能源发电的不确定性、又能够最小化运行成本的能源互联网控制技术方案，对能源互联网的发展具有重要意义，因而成为本领域内工作人员亟待解决的技术问题。

发明内容