專利名稱：基于主動機制的配電網(wǎng)間歇式能源消納系統(tǒng)及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及智能電網(wǎng)領域?qū)τ陂g歇式能源的消納技術，本發(fā)明提出一種基于主動機制的配電網(wǎng)間歇式能源消納系統(tǒng)及其方法。
背景技術：
分布式發(fā)電(尤其是可再生能源)以其高效、靈活及可持續(xù)性成為電力工業(yè)界應對能源危機和環(huán)境保護的重要手段，分布式發(fā)電的接入可以緩解負荷增長的壓力，延緩電網(wǎng)升級建設以及減小電網(wǎng)運行的能量損耗。但是分布式可再生能源，例如風能、太陽能等， 受環(huán)境影響很大，其間歇性和波動性會給其接入電網(wǎng)帶來一系列的問題包括潮流、電壓波動、短路容量、電能質(zhì)量以及穩(wěn)定性等。目前，對間歇式能源的消納技術主要集中在兩個方面
(1)跟蹤間歇式能源所連接的負荷大小，自動調(diào)節(jié)其功率輸出跟蹤負荷，實現(xiàn)負荷的就地平衡，但是若間歇式能源的最大功率輸出大于負荷時，不得不降低其出力，這種方式對于間歇能源的消納效率低下，往往不能實現(xiàn)間歇能源的完整消納；
(2)將儲能裝置引入間歇式能源發(fā)電中，通過儲能裝置的充放電設置，一方面可以在間歇式能源大于其連接負荷時，將多余的能量存儲起來，提高了間歇式能源的利用率，另一方面平滑其輸出功率，消除其出力的隨機性帶來的影響；這種方式對于間歇式能源的消納更為合理，也能提高間歇式能源的利用率。但是現(xiàn)階段所述兩種技術都是從當?shù)刎摵牲c上進行間歇能源的消納，屬于點消納，并沒有從整個配電網(wǎng)的層面上考慮其綜合調(diào)節(jié)。另外，微網(wǎng)作為一種至下而上的方法，集中解決當網(wǎng)絡發(fā)生擾動時的孤島運行。其對于分布式能源能進行集中管控，是當前解決分布式發(fā)電接入的一個有效手段，但是由于微網(wǎng)規(guī)模較小，其間歇式能源的接入也較為集中，所以微網(wǎng)無法實現(xiàn)對間歇式能源大規(guī)模大容量地消納。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，本發(fā)明提供一種基于主動機制的配電網(wǎng)間歇式能源消納方法，該技術通過多級分層的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，綜合利用接入配電網(wǎng)的分布式發(fā)電、儲能裝置， 無功補償裝置、可控負載以及需求側管理等各可控單元，實現(xiàn)在滿足配電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行的前提下，對于接入配電網(wǎng)的間歇式能源發(fā)電的最大限度消納。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于主動機制的配電網(wǎng)間歇式能源消納系統(tǒng)， 包括
源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器，用于在間歇式能源就地層的間歇式能源接入點對于就地間歇式能源從功率及能量兩個方面消納，若無法在所述間歇式能源就地層中完全消納所述就地間歇式能源，則向中壓配網(wǎng)層輸送所述未消納的就地間歇式能源；主動配網(wǎng)控制器，用于對接入中壓配網(wǎng)層的中壓間歇式能源以及所述間歇式能源就地層無法完全消納的所述就地間歇式能源，通過自動控制與調(diào)節(jié)進行綜合消納；以及
全局級主動配電網(wǎng)管理子系統(tǒng)，用于對整個配電網(wǎng)消納間歇式能源過程的優(yōu)化計算， 進行最優(yōu)調(diào)度、運行方式優(yōu)化及電壓協(xié)調(diào)控制；
其中，所述源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器與所述全局級主動配電網(wǎng)管理子系統(tǒng)交互，所述源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器接收所述全局級主動配電網(wǎng)管理子系統(tǒng)調(diào)度指令；所述主動配網(wǎng)控制器與所述全局級主動配電網(wǎng)管理子系統(tǒng)交互，實現(xiàn)整個配電網(wǎng)在消納間歇式能源的同時優(yōu)化運行，滿足配電網(wǎng)運行的安全約束。所述源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器、所述主動配網(wǎng)控制器與所述全局級主動配電網(wǎng)管理子系統(tǒng)三部分協(xié)同工作，從配電網(wǎng)層面上分層次主動適應間歇式能源的消納。為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)還相應提供一種基于主動機制的配電網(wǎng)間歇式能源消納方法，具體方法如下
51在間歇式能源就地層中，源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器綜合調(diào)度管理各可控單元一，進行就地間歇式能源消納，控制各電能質(zhì)量合格；
52若所述就地間歇式能源過大，無法在所述間歇式能源就地層完全消納，則所述源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器與全局級主動配電網(wǎng)管理子系統(tǒng)交互，向中壓配網(wǎng)層輸送所述就地間歇式能源；
S3:在所述中壓配網(wǎng)層中，主動配網(wǎng)控制器對接入所述中壓配網(wǎng)層的中壓間歇式能源以及所述間歇式能源就地層無法完全消納的所述就地間歇式能源，通過所述主動配網(wǎng)控制器的主動負荷轉移、功率型及能量型的儲能裝置供蓄控制以及可調(diào)負荷的調(diào)節(jié)的手段進行主動控制策略實現(xiàn)消納；
S4:所述主動配網(wǎng)控制器與所述全局級主動配電網(wǎng)管理子系統(tǒng)交互所述中壓配網(wǎng)層的各可控單元二的狀態(tài)，通過優(yōu)化算法得出各所述可控單元二的調(diào)度設定值，并由所述主動配網(wǎng)控制器統(tǒng)一調(diào)度各所述可控單元二；
S5 若在完整消納所述中壓間歇式能源和所述就地間歇式能源的過程中無法滿足電壓質(zhì)量，通過高壓配網(wǎng)變電站層的有載調(diào)壓變壓器，變電站控制系統(tǒng)及全局級主動配電網(wǎng)管理子系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，將電壓調(diào)整至合理范圍。所述可控單元一可為分布式發(fā)電單元、儲能裝置、無功補償、有載調(diào)壓變壓器以及柔性負載等。所述可控單元二可為分布式發(fā)電單元、儲能裝置、無功補償、有載調(diào)壓變壓器以及柔性負載等。所述全局級主動配電網(wǎng)管理子系統(tǒng)是基于主動機制算法的，通過對所述中壓間歇式能源和所述就地間歇式能源的發(fā)電預測以及負荷預測，進行對整個配電網(wǎng)消納過程優(yōu)化計算，進行最優(yōu)調(diào)度，運行方式優(yōu)化及電壓協(xié)調(diào)控制。總的來說，本發(fā)明提出基于配電網(wǎng)主動機制的間歇式能源多級分層消納模式，通過多級分層的控制框架，在配電網(wǎng)中對間歇式能源進行多級分層消納，形成以全局級主動配電網(wǎng)管理子系統(tǒng)為核心和以源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器，主動配網(wǎng)控制器以及變電站控制系統(tǒng)為代表的分布式多級協(xié)調(diào)，在高壓配網(wǎng)變電站層、中壓配網(wǎng)層以及間歇式能源就地層三個層面上，綜合利用配電網(wǎng)的分布式發(fā)電單元、儲能裝置、無功補償、有載調(diào)壓變壓器以及柔性負載等可控單元，實現(xiàn)在滿足配電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行前提下，對于接入配電網(wǎng)的間歇式能源進行最大限度消納和高效利用。本發(fā)明采用了以上技術方案，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
1、本發(fā)明綜合利用配網(wǎng)的可調(diào)度資源，以多級分層模式進行間歇式能源消納，消納的間歇式能源容量規(guī)模更大，對綠色清潔能源的利用也更多。2、本發(fā)明在進行間歇式能源消納的同時與管理系統(tǒng)協(xié)調(diào)交互，在消納間歇式能源過程中實現(xiàn)網(wǎng)絡安全與經(jīng)濟的綜合最優(yōu)運行。3、本發(fā)明對于間歇式能源的消納更為靈活，能擴大間歇式能源在配網(wǎng)的接入半徑。


圖1是本發(fā)明一實施列的基于主動機制的配電網(wǎng)間歇式能源消納系統(tǒng)的示意圖； 圖2是圖1的基于主動機制的配電網(wǎng)間歇式能源消納方法示意圖3是圖1的配電網(wǎng)架構圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做出詳細的說明，但下述實施列并非用于限定本發(fā)明。圖1是本發(fā)明一實施列的基于主動機制的配電網(wǎng)間歇式能源消納系統(tǒng)的示意圖； 圖3是圖1的配電網(wǎng)架構圖。請參見圖1和圖2，基于主動機制的配電網(wǎng)間歇式能源消納系統(tǒng)，包括
源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器4，用于在間歇式能源就地層1的間歇式能源接入點對于就地間歇式能源從功率及能量兩個方面消納，若無法在所述間歇式能源就地層1中完全消納所述就地間歇式能源，則向中壓配網(wǎng)層2輸送所述未消納的就地間歇式能源；
主動配網(wǎng)控制器5，用于對接入中壓配網(wǎng)層2的中壓間歇式能源以及所述間歇式能源就地層1無法完全消納的所述就地間歇式能源，通過自動控制與調(diào)節(jié)進行綜合消納；
全局級主動配電網(wǎng)管理子系統(tǒng)6，用于對整個配電網(wǎng)消納間歇式能源過程的優(yōu)化計算， 進行最優(yōu)調(diào)度、運行方式優(yōu)化及電壓協(xié)調(diào)控制；
其中，所述源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器4與所述全局級主動配電網(wǎng)管理子系統(tǒng)6交互，所述源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器4接收所述全局級主動配電網(wǎng)管理子系統(tǒng)6調(diào)度指令；所述主動配網(wǎng)控制器5與所述全局級主動配電網(wǎng)管理子系統(tǒng)6交互，實現(xiàn)整個配電網(wǎng)在消納間歇式能源的同時優(yōu)化運行，滿足配電網(wǎng)運行的安全約束。所述源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器、所述主動配網(wǎng)控制器與所述全局級主動配電網(wǎng)管理子系統(tǒng)三部分協(xié)同工作，從配電網(wǎng)層面上分層次主動適應間歇式能源的消納。圖2為本發(fā)明的基于主動機制的配電網(wǎng)間歇式能源消納方法的示意圖，圖3是本發(fā)明的圖1的配電網(wǎng)架構圖，
請參見圖2和圖3，基于主動機制的配電網(wǎng)間歇式能源消納方法步驟如下 Sl 在間歇式能源就地層1中，源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器4綜合調(diào)度管理就地接入的各就地間歇式能源及分布式發(fā)電單元，利用就地的負荷資源及儲能裝置等，對分布式發(fā)功單元及儲能裝置等可控單元一進行就地間歇式能源消納，并保證電壓及頻率等電能質(zhì)量合格。S2 若就地間歇式能源過大，無法在間歇式能源就地層1完全消納，則源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器4與全局級主動配電網(wǎng)管理子系統(tǒng)6交互，由全局級主動配電網(wǎng)管理子系統(tǒng)6進行協(xié)調(diào)調(diào)度，源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器4接收全局級主動配電網(wǎng)管理子系統(tǒng)6的調(diào)度指令，允許向中壓配網(wǎng)層2輸送就地間歇式能源。S3 在中壓配網(wǎng)層2中，主動配網(wǎng)控制器5負責對接入中壓配網(wǎng)層2的中壓間歇式能源以及間歇式能源就地層1無法完全消納的就地間歇式能源，通過所述主動配網(wǎng)控制器的主動負荷轉移、功率型及能量型的儲能裝置供蓄控制以及可調(diào)負荷的調(diào)節(jié)的手段進行主動控制策略實現(xiàn)綜合消納。S4:主動配網(wǎng)控制器5與全局級主動配電網(wǎng)管理子系統(tǒng)6交互中壓配網(wǎng)層2各可控單元二的狀態(tài)，通過優(yōu)化算法得出中壓配網(wǎng)層2各可控單元二的調(diào)度設定值，并由主動配網(wǎng)控制器5統(tǒng)一實施對中壓配網(wǎng)層2各可控單元二進行調(diào)度，實現(xiàn)整個配電網(wǎng)層在消納中壓間歇式能源和就地間歇式能源的同時優(yōu)化運行，滿足整個配電網(wǎng)層運行的安全約束。S5:若在完整消納中壓間歇式能源和就地間歇式能源的過程中無法滿足其電壓質(zhì)量，將通過高壓配網(wǎng)變電站層3的有載調(diào)壓變壓器及全局級主動配電網(wǎng)管理子系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，將電壓調(diào)整至合理范圍。其中，各可控單元一和可控單元二為分布式發(fā)電單元、儲能裝置、無功補償、有載調(diào)壓變壓器以及柔性負載等；全局級主動配電網(wǎng)管理子系統(tǒng)基于主動機制算法，通過對中壓間歇式能源和就地間歇式能源的發(fā)電預測以及負荷預測，實現(xiàn)對整個配電網(wǎng)消納中壓間歇式能源和就地間歇式能源的過程優(yōu)化計算，實現(xiàn)最優(yōu)調(diào)度，運行方式優(yōu)化及電壓協(xié)調(diào)控制，從而實現(xiàn)滿足配電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行前提下對于中壓間歇式能源和就地間歇式能源的完整消納。本發(fā)明提出源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器，對就地接入間歇式能源就地層的各間歇式能源及其他分布式發(fā)電單元進行綜合調(diào)度管理，實現(xiàn)間歇式能源就地層的就地間歇式能源消納，若就地間歇式能源輸出過大，允許間歇式能源就地層多余的就地間歇式能源發(fā)電上送至中壓配網(wǎng)層；本發(fā)明提出主動配網(wǎng)控制器，對由間歇式能源就地層多余的間歇式能源以及接入中壓配網(wǎng)層的中壓間歇式能源進行完整消納，與全局級主動配電網(wǎng)管理子系統(tǒng)進行交互， 通過全局級主動配電網(wǎng)管理子系統(tǒng)優(yōu)化算法得出各可控單元的調(diào)度設定值，由主動配網(wǎng)控制器對各可控單元進行統(tǒng)一調(diào)度，以實現(xiàn)滿足安全經(jīng)濟運行前提下對間歇式能源的完整消納；本發(fā)明提出的全局級主動配電網(wǎng)管理子系統(tǒng)，基于主動機制算法，通過對間歇式能源的發(fā)電預測以及負荷預測，實現(xiàn)對間歇式能源消納過程中最優(yōu)調(diào)度、運行方式優(yōu)化及電壓協(xié)調(diào)控制等優(yōu)化計算。綜上所述，本發(fā)明使用多級分層消納模式實現(xiàn)對接入配電網(wǎng)上的間歇式能源實現(xiàn)完整消納；形成以配電網(wǎng)控制與管理系統(tǒng)為核心的全局級和以源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器，主動配網(wǎng)控制器以及變電站控制系統(tǒng)為代表的分布式多級協(xié)調(diào)，在高壓配網(wǎng)變電站層、中壓配網(wǎng)層以及間歇式能源就地層三個層面上，綜合利用配網(wǎng)的分布式發(fā)電單元、儲能裝置、無功補償、有載調(diào)壓變壓器以及柔性負載等可控單元，實現(xiàn)在滿足配網(wǎng)安全經(jīng)濟運行前提下，對于接入配電網(wǎng)的間歇式能源進行最大限度消納。所述幾個實施例僅是為了方便說明而舉例，本發(fā)明所主張的權利范圍應以申請專利范圍所述為準，而非僅限于所述實施例。凡依本發(fā)明權利要求所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種基于主動機制的配電網(wǎng)間歇式能源消納系統(tǒng)，其特征在于，包括源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器，用于在間歇式能源就地層的間歇式能源接入點對于就地間歇式能源從功率及能量兩個方面消納，若無法在所述間歇式能源就地層中完全消納所述就地間歇式能源，則向中壓配網(wǎng)層輸送所述未消納的就地間歇式能源；主動配網(wǎng)控制器，用于對接入中壓配網(wǎng)層的中壓間歇式能源以及所述間歇式能源就地層無法完全消納的所述就地間歇式能源，通過自動控制與調(diào)節(jié)進行綜合消納；以及全局級主動配電網(wǎng)管理子系統(tǒng)，用于對整個配電網(wǎng)消納間歇式能源過程的優(yōu)化計算， 進行最優(yōu)調(diào)度、運行方式優(yōu)化及電壓協(xié)調(diào)控制。
2.一種基于主動機制的配電網(wǎng)間歇式能源消納方法，該方法包含在間歇式能源就地層中，源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器綜合調(diào)度管理各可控單元一，進行就地間歇式能源消納，控制各電能質(zhì)量合格；若所述就地間歇式能源過大，無法在所述間歇式能源就地層完全消納，則所述源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器與全局級主動配電網(wǎng)管理子系統(tǒng)交互，向中壓配網(wǎng)層輸送所述就地間歇式能源；在所述中壓配網(wǎng)層中，主動配網(wǎng)控制器對接入所述中壓配網(wǎng)層的中壓間歇式能源以及所述間歇式能源就地層無法完全消納的所述就地間歇式能源，通過所述主動配網(wǎng)控制器的主動負荷轉移、功率型及能量型的儲能裝置供蓄控制以及可調(diào)負荷的調(diào)節(jié)的手段進行主動控制策略實現(xiàn)消納；所述主動配網(wǎng)控制器與所述全局級主動配電網(wǎng)管理子系統(tǒng)交互所述中壓配網(wǎng)層的各可控單元二的狀態(tài)，通過優(yōu)化算法得出各所述可控單元二的調(diào)度設定值，并由所述主動配網(wǎng)控制器統(tǒng)一調(diào)度各所述可控單元二；若在完整消納所述中壓間歇式能源和所述就地間歇式能源的過程中無法滿足電壓質(zhì)量，通過高壓配網(wǎng)變電站層的有載調(diào)壓變壓器，變電站控制系統(tǒng)及全局級主動配電網(wǎng)管理子系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，將電壓調(diào)整至合理范圍。
3.如權利要求1所述的基于主動機制的配電網(wǎng)間歇式能源消納方法，其特征在于，所述可控單元一可為分布式發(fā)電單元、儲能裝置、無功補償、有載調(diào)壓變壓器以及柔性負載等。
4.如權利要求1所述的基于主動機制的配電網(wǎng)間歇式能源消納方法，其特征在于，所述可控單元二可為分布式發(fā)電單元、儲能裝置、無功補償、有載調(diào)壓變壓器以及柔性負載等。
5.如權利要求1所述的基于主動機制的配電網(wǎng)間歇式能源消納方法，其特征在于，所述全局級主動配電網(wǎng)管理子系統(tǒng)是基于主動機制算法的，通過對所述中壓間歇式能源和所述就地間歇式能源的發(fā)電預測以及負荷預測，進行對整個配電網(wǎng)消納過程優(yōu)化計算，進行最優(yōu)調(diào)度，運行方式優(yōu)化及電壓協(xié)調(diào)控制。
全文摘要
一種基于主動機制的配電網(wǎng)間歇式能源消納系統(tǒng)及其方法，首先在間歇式能源接入點由源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器就地消納間歇式能源，若間歇式能源過剩，過剩能源向中壓配網(wǎng)層輸送，然后在中壓配網(wǎng)層中主動配網(wǎng)控制器通過全局最優(yōu)協(xié)調(diào)以及分布自治的主動機制算法實現(xiàn)間歇式能源消納，實現(xiàn)配電網(wǎng)的最優(yōu)調(diào)度、運行方式優(yōu)化及電壓協(xié)調(diào)控制。本發(fā)明實現(xiàn)在滿足配電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行前提下，對于接入配電網(wǎng)的間歇式能源進行最大限度消納和高效利用。
文檔編號H02J3/00GK102570456SQ20121001397
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權日2012年1月17日
發(fā)明者于文鵬, 劉 東, 尤毅, 廖懷慶, 潘飛, 翁嘉明, 陳飛, 黃玉輝 申請人:上海交通大學