本發(fā)明涉及智能控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種微網(wǎng)發(fā)電量實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

微電網(wǎng)是一種新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是一組由微電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能系統(tǒng)和控制裝置構(gòu)成的系統(tǒng)單元。開(kāi)發(fā)和延伸微電網(wǎng)能夠充分促進(jìn)分布式電源與可再生能源的大規(guī)模接入，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷多種能源形式的高可靠供給，是實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式配電網(wǎng)的一種有效方式，是傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)的過(guò)渡。

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和光伏電池陣列等新能源發(fā)電裝置接入傳統(tǒng)電網(wǎng)構(gòu)成的微電網(wǎng)中，為了實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的穩(wěn)定可靠供電，通常會(huì)將傳統(tǒng)的火力發(fā)電機(jī)組處于常供狀態(tài)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和光伏電池陣列等新能源發(fā)電裝置產(chǎn)生的電力通常只是存儲(chǔ)于儲(chǔ)能系統(tǒng)中用于在用電高峰期補(bǔ)充火力發(fā)電機(jī)組的供電不足。這種供電方式還是以火力發(fā)電為主，新能源發(fā)電裝置產(chǎn)生的電量使用率比較低，不能最大化地利用新能源供電，也不能實(shí)現(xiàn)新能源環(huán)保綠色供電的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種微網(wǎng)發(fā)電量實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)及方法，其通過(guò)對(duì)用電量和發(fā)電量的預(yù)測(cè)，在預(yù)測(cè)發(fā)電量遠(yuǎn)大于預(yù)測(cè)用電量時(shí)，控制部分火力發(fā)電機(jī)組停機(jī)，并在實(shí)時(shí)發(fā)電量小于實(shí)時(shí)用電量時(shí)，啟動(dòng)已停機(jī)的火力發(fā)電機(jī)組，從而提高新能源發(fā)電的利用率，減少火力發(fā)電機(jī)組的碳排量，既能實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的可靠供電，又能減少環(huán)境污染。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：該微網(wǎng)發(fā)電量實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)包括主控單元、上位機(jī)、觸控顯示屏、報(bào)警模塊、智能電表和多個(gè)電量采集/控制裝置，所述多個(gè)電量采集/控制裝置分別連接到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏電池陣列和火力發(fā)電機(jī)組，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏電池陣列和火力發(fā)電機(jī)組的實(shí)時(shí)發(fā)電量進(jìn)行檢測(cè)，所述智能電表對(duì)用戶(hù)的實(shí)時(shí)用電量進(jìn)行檢測(cè)，所述主控單元分別連接到所述上位機(jī)、所述觸控顯示屏、所述報(bào)警模塊、所述智能電表和所述多個(gè)電量采集/控制裝置，其通過(guò)所述智能電表獲取用戶(hù)的實(shí)時(shí)用電量，通過(guò)所述多個(gè)電量采集/控制裝置獲取所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、所述光伏電池陣列和所述火力發(fā)電機(jī)組的實(shí)時(shí)發(fā)電量，并通過(guò)獲得的用電量和發(fā)電量來(lái)產(chǎn)生發(fā)電量實(shí)時(shí)控制策略，將控制指令下發(fā)到所述多個(gè)電量采集/控制裝置，所述主控單元還在實(shí)時(shí)發(fā)電量低于實(shí)時(shí)用電量時(shí)發(fā)出異常信號(hào)，從而通過(guò)所述報(bào)警模塊發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，所述主控單元還通過(guò)所述觸控顯示屏對(duì)實(shí)時(shí)發(fā)電量和實(shí)時(shí)用電量進(jìn)行顯示，用戶(hù)能夠通過(guò)所述觸控顯示屏對(duì)顯示內(nèi)容進(jìn)行選擇，所述主控單元還通過(guò)4G、WLAN和藍(lán)牙無(wú)線通信方式與所述上位機(jī)進(jìn)行通信，將所述發(fā)電量、所述用電量和所述發(fā)電量實(shí)時(shí)控制策略上傳到所述上位機(jī)，所述上位機(jī)對(duì)所述主控單元進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

其中，所述主控單元進(jìn)一步包括存儲(chǔ)單元、負(fù)荷預(yù)測(cè)單元、電量預(yù)測(cè)單元、發(fā)電量控制單元和控制信號(hào)發(fā)送單元，所述存儲(chǔ)單元用于對(duì)所述智能電表檢測(cè)到的用戶(hù)的歷史用電量數(shù)據(jù)和所述多個(gè)電量采集/控制裝置檢測(cè)到的所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、所述光伏電池陣列和所述火力發(fā)電機(jī)組的歷史發(fā)電量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，所述負(fù)荷預(yù)測(cè)單元獲取所述存儲(chǔ)單元中的用戶(hù)的歷史用電量數(shù)據(jù)并根據(jù)該歷史用電量數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間段內(nèi)的用電量，所述電量預(yù)測(cè)單元獲取所述存儲(chǔ)單元中的所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、所述光伏電池陣列和所述火力發(fā)電機(jī)組的歷史發(fā)電量數(shù)據(jù)并根據(jù)該歷史發(fā)電量數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間段內(nèi)的發(fā)電量，所述發(fā)電量控制單元通過(guò)上述用電量的預(yù)測(cè)值和發(fā)電量的預(yù)測(cè)值生成發(fā)電量實(shí)時(shí)控制策略，并通過(guò)所述控制信號(hào)發(fā)送單元下發(fā)給所述多個(gè)電量采集/控制裝置。

其中，所述智能電表進(jìn)一步包含電量測(cè)量模塊、通信模塊和無(wú)線模塊，所述電量測(cè)量模塊用于對(duì)用電設(shè)備的用電量進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，所述通信模塊為光纖模塊，其將測(cè)量得到的用電量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到主控單元，所述無(wú)線模塊為WIFI模塊、4G模塊或藍(lán)牙模塊，用于為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供網(wǎng)絡(luò)接入和路由服務(wù)。

其中，所述電量預(yù)測(cè)單元根據(jù)環(huán)境溫度和光照強(qiáng)度對(duì)光伏電池陣列未來(lái)一小時(shí)內(nèi)的發(fā)電量進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)風(fēng)量大小和氣壓強(qiáng)度對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組未來(lái)一小時(shí)內(nèi)的發(fā)電量進(jìn)行預(yù)測(cè)，并結(jié)合火力發(fā)電機(jī)組的額定容量得到整個(gè)微電網(wǎng)未來(lái)一小時(shí)內(nèi)的預(yù)測(cè)發(fā)電量。

其中，所述負(fù)荷預(yù)測(cè)單元采用累積式自回歸移動(dòng)平均模型對(duì)未來(lái)一小時(shí)內(nèi)的用電量進(jìn)行預(yù)測(cè)，在預(yù)測(cè)輸出功率大于預(yù)測(cè)用電量的1.3倍時(shí)，所述發(fā)電量控制單元控制部分火力發(fā)電機(jī)組停機(jī)。

本發(fā)明還涉及一種微網(wǎng)發(fā)電量實(shí)時(shí)控制方法，具體包括以下步驟：

(1)獲取風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏電池陣列和火力發(fā)電機(jī)組的實(shí)時(shí)發(fā)電量，獲取用戶(hù)的實(shí)時(shí)用電量；

(2)對(duì)用戶(hù)的用電量數(shù)據(jù)及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏電池陣列和火力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)；

(3)根據(jù)歷史用電量數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間段內(nèi)的用電量，根據(jù)歷史發(fā)電量數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間段內(nèi)的發(fā)電量；

(4)判斷預(yù)測(cè)發(fā)電量是否大于預(yù)測(cè)用電量的1.3倍，若是，則進(jìn)入步驟(5)，若否，則返回步驟(1)；

(5)控制部分火力發(fā)電機(jī)組停機(jī)；

(6)判斷微電網(wǎng)的實(shí)時(shí)發(fā)電量是否小于用戶(hù)的實(shí)時(shí)用電量，若是，則進(jìn)入步驟(7)，若否，則返回步驟(1)；

(7)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并啟動(dòng)已停機(jī)的火力發(fā)電機(jī)組，返回步驟(1)。

其中，所述步驟(3)中根據(jù)歷史發(fā)電量數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間段內(nèi)的發(fā)電量具體為，根據(jù)環(huán)境溫度和光照強(qiáng)度對(duì)光伏電池陣列未來(lái)一小時(shí)內(nèi)的發(fā)電量進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)風(fēng)量大小和氣壓強(qiáng)度對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組未來(lái)一小時(shí)內(nèi)的發(fā)電量進(jìn)行預(yù)測(cè)，并結(jié)合火力發(fā)電機(jī)組的額定容量得到整個(gè)微電網(wǎng)未來(lái)一小時(shí)內(nèi)的預(yù)測(cè)發(fā)電量；光伏電池陣列的發(fā)電量預(yù)測(cè)模型為x＝[M(t-i),T(t),H(t)](i＝0,1,2)，其中，M(t-i)表示t-i時(shí)刻的光伏電池陣列實(shí)際發(fā)電量，T(t)表示t時(shí)刻的環(huán)境溫度，H(t)表示t時(shí)刻的光照強(qiáng)度，t的取值范圍為0,1,2，……23，為24小時(shí)制，l為訓(xùn)練樣本數(shù)，α_i為權(quán)值向量，K(x_i,x_j)為核函數(shù)，m∈R為偏差；風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量預(yù)測(cè)模型為x＝[M(t-i),W(t),P(t)](i＝0,1,2)，其中，M(t-i)表示t-i時(shí)刻的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)際發(fā)電量，W(t)表示t時(shí)刻的風(fēng)量大小，P(t)表示t時(shí)刻的氣壓強(qiáng)度，t的取值范圍為0,1,2，……23，為24小時(shí)制，l為訓(xùn)練樣本數(shù)，β_i為權(quán)值向量，K(x_i,x_j)為核函數(shù)，n∈R為偏差。

其中，所述步驟(3)中根據(jù)歷史用電量數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間段內(nèi)的用電量具體為，用電量預(yù)測(cè)模型為其中，B為后移算子，為自回歸模型回歸系數(shù)，p為自回歸模型階數(shù)，為d階差分算子，為周期差分算子，Y_t為t時(shí)刻負(fù)荷值，θ(B)＝1-θ₁B-…θ_qB^q，θ_i為移動(dòng)平均模型回歸系數(shù)，q為移動(dòng)平均模型階數(shù)，e_t為白噪聲。

本發(fā)明的包含風(fēng)光電站的微電網(wǎng)的發(fā)電量實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)及方法采用上述技術(shù)手段，能夠達(dá)到以下技術(shù)效果：減少發(fā)電量的浪費(fèi)，提高新能源發(fā)電的利用率，同時(shí)減少火力發(fā)電機(jī)組的碳排量，既能實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的可靠供電，又能減少微電網(wǎng)的環(huán)境污染。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的微網(wǎng)發(fā)電量實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是主控單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的微網(wǎng)發(fā)電量實(shí)時(shí)控制方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)闡述。

如圖1所示，本發(fā)明的微網(wǎng)發(fā)電量實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)包括主控單元、上位機(jī)、觸控顯示屏、報(bào)警模塊、智能電表和多個(gè)電量采集/控制裝置，所述多個(gè)電量采集/控制裝置分別連接到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏電池陣列和火力發(fā)電機(jī)組，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏電池陣列和火力發(fā)電機(jī)組的實(shí)時(shí)發(fā)電量進(jìn)行檢測(cè)，所述智能電表對(duì)用戶(hù)的實(shí)時(shí)用電量進(jìn)行檢測(cè)，所述主控單元分別連接到所述上位機(jī)、所述觸控顯示屏、所述報(bào)警模塊、所述智能電表和所述多個(gè)電量采集/控制裝置，其通過(guò)所述智能電表獲取用戶(hù)的實(shí)時(shí)用電量，通過(guò)所述多個(gè)電量采集/控制裝置獲取所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、所述光伏電池陣列和所述火力發(fā)電機(jī)組的實(shí)時(shí)發(fā)電量，并通過(guò)獲得的用電量和發(fā)電量來(lái)產(chǎn)生發(fā)電量實(shí)時(shí)控制策略，將控制指令下發(fā)到所述多個(gè)電量采集/控制裝置，所述主控單元還在實(shí)時(shí)發(fā)電量低于實(shí)時(shí)用電量時(shí)發(fā)出異常信號(hào)，從而通過(guò)所述報(bào)警模塊發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，所述主控單元還通過(guò)所述觸控顯示屏對(duì)實(shí)時(shí)發(fā)電量和實(shí)時(shí)用電量進(jìn)行顯示，用戶(hù)能夠通過(guò)所述觸控顯示屏對(duì)顯示內(nèi)容進(jìn)行選擇，所述主控單元還通過(guò)4G、WLAN和藍(lán)牙無(wú)線通信方式與所述上位機(jī)進(jìn)行通信，將所述發(fā)電量、所述用電量和所述發(fā)電量實(shí)時(shí)控制策略上傳到所述上位機(jī)，所述上位機(jī)對(duì)所述主控單元進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

如圖2所示，所述主控單元進(jìn)一步包括存儲(chǔ)單元、負(fù)荷預(yù)測(cè)單元、電量預(yù)測(cè)單元、發(fā)電量控制單元和控制信號(hào)發(fā)送單元，所述存儲(chǔ)單元用于對(duì)所述智能電表檢測(cè)到的用戶(hù)的歷史用電量數(shù)據(jù)和所述多個(gè)電量采集/控制裝置檢測(cè)到的所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、所述光伏電池陣列和所述火力發(fā)電機(jī)組的歷史發(fā)電量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，所述負(fù)荷預(yù)測(cè)單元獲取所述存儲(chǔ)單元中的用戶(hù)的歷史用電量數(shù)據(jù)并根據(jù)該歷史用電量數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間段內(nèi)的用電量，所述電量預(yù)測(cè)單元獲取所述存儲(chǔ)單元中的所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、所述光伏電池陣列和所述火力發(fā)電機(jī)組的歷史發(fā)電量數(shù)據(jù)并根據(jù)該歷史發(fā)電量數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間段內(nèi)的發(fā)電量，所述發(fā)電量控制單元通過(guò)上述用電量的預(yù)測(cè)值和發(fā)電量的預(yù)測(cè)值生成發(fā)電量實(shí)時(shí)控制策略，并通過(guò)所述控制信號(hào)發(fā)送單元下發(fā)給所述多個(gè)電量采集/控制裝置。

其中，所述智能電表進(jìn)一步包含電量測(cè)量模塊、通信模塊和無(wú)線模塊，所述電量測(cè)量模塊用于對(duì)用電設(shè)備的用電量進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，所述通信模塊為光纖模塊，其將測(cè)量得到的用電量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到主控單元，所述無(wú)線模塊為WIFI模塊、4G模塊或藍(lán)牙模塊，用于為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供網(wǎng)絡(luò)接入和路由服務(wù)。

其中，所述電量預(yù)測(cè)單元根據(jù)環(huán)境溫度和光照強(qiáng)度對(duì)光伏電池陣列未來(lái)一小時(shí)內(nèi)的發(fā)電量進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)風(fēng)量大小和氣壓強(qiáng)度對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組未來(lái)一小時(shí)內(nèi)的發(fā)電量進(jìn)行預(yù)測(cè)，并結(jié)合火力發(fā)電機(jī)組的額定容量得到整個(gè)微電網(wǎng)未來(lái)一小時(shí)內(nèi)的預(yù)測(cè)發(fā)電量。

其中，所述負(fù)荷預(yù)測(cè)單元采用累積式自回歸移動(dòng)平均模型對(duì)未來(lái)一小時(shí)內(nèi)的用電量進(jìn)行預(yù)測(cè)，在預(yù)測(cè)輸出功率大于預(yù)測(cè)用電量的1.3倍時(shí)，所述發(fā)電量控制單元控制部分火力發(fā)電機(jī)組停機(jī)。

如圖3所示，本發(fā)明的微電網(wǎng)發(fā)電量實(shí)時(shí)控制方法，具體包括以下步驟：

(1)獲取風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏電池陣列和火力發(fā)電機(jī)組的實(shí)時(shí)發(fā)電量，獲取用戶(hù)的實(shí)時(shí)用電量；

(2)對(duì)用戶(hù)的用電量數(shù)據(jù)及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏電池陣列和火力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)；

(3)根據(jù)歷史用電量數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間段內(nèi)的用電量，根據(jù)歷史發(fā)電量數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間段內(nèi)的發(fā)電量；

(4)判斷預(yù)測(cè)發(fā)電量是否大于預(yù)測(cè)用電量的1.3倍，若是，則進(jìn)入步驟(5)，若否，則返回步驟(1)；

(5)控制部分火力發(fā)電機(jī)組停機(jī)；

(6)判斷微電網(wǎng)的實(shí)時(shí)發(fā)電量是否小于用戶(hù)的實(shí)時(shí)用電量，若是，則進(jìn)入步驟(7)，若否，則返回步驟(1)；

(7)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并啟動(dòng)已停機(jī)的火力發(fā)電機(jī)組，返回步驟(1)。

其中，所述步驟(3)中根據(jù)歷史發(fā)電量數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間段內(nèi)的發(fā)電量具體為，根據(jù)環(huán)境溫度和光照強(qiáng)度對(duì)光伏電池陣列未來(lái)一小時(shí)內(nèi)的發(fā)電量進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)風(fēng)量大小和氣壓強(qiáng)度對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組未來(lái)一小時(shí)內(nèi)的發(fā)電量進(jìn)行預(yù)測(cè)，并結(jié)合火力發(fā)電機(jī)組的額定容量得到整個(gè)微電網(wǎng)未來(lái)一小時(shí)內(nèi)的預(yù)測(cè)發(fā)電量。光伏電池陣列的發(fā)電量預(yù)測(cè)模型為x＝[M(t-i),T(t),H(t)](i＝0,1,2)，其中，M(t-i)表示t-i時(shí)刻的光伏電池陣列實(shí)際發(fā)電量，T(t)表示t時(shí)刻的環(huán)境溫度，H(t)表示t時(shí)刻的光照強(qiáng)度，t的取值范圍為0,1,2，……23，為24小時(shí)制，l為訓(xùn)練樣本數(shù)，α_i為權(quán)值向量，K(x_i,x_j)為核函數(shù)，m∈R為偏差；風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量預(yù)測(cè)模型為x＝[M(t-i),W(t),P(t)](i＝0,1,2)，其中，M(t-i)表示t-i時(shí)刻的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)際發(fā)電量，W(t)表示t時(shí)刻的風(fēng)量大小，P(t)表示t時(shí)刻的氣壓強(qiáng)度，t的取值范圍為0,1,2，……23，為24小時(shí)制，l為訓(xùn)練樣本數(shù)，β_i為權(quán)值向量，K(x_i,x_j)為核函數(shù)，n∈R為偏差。

其中，所述步驟(3)中根據(jù)歷史用電量數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間段內(nèi)的用電量具體為，用電量預(yù)測(cè)模型為其中，B為后移算子，為自回歸模型回歸系數(shù)，p為自回歸模型階數(shù)，為d階差分算子，為周期差分算子，Y_t為t時(shí)刻負(fù)荷值，θ(B)＝1-θ₁B-…θ_qB^q，θ_i為移動(dòng)平均模型回歸系數(shù)，q為移動(dòng)平均模型階數(shù)，e_t為白噪聲。

最后說(shuō)明的是，結(jié)合上述實(shí)施例僅說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制。所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解到，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，但這些修改或變更均在申請(qǐng)待批的權(quán)利要求保護(hù)范圍之中。