一種智能微電網(wǎng)電能管理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種能源管理系統(tǒng),具體涉及一種基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的智能微網(wǎng)能源管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),隨著石油、煤炭等資源儲(chǔ)量的不斷下降,世界范圍內(nèi)的能源供應(yīng)持續(xù)緊張,開發(fā)利用清潔高效的可再生能源成為解決未來(lái)能源問(wèn)題的主要出路。目前應(yīng)用較為廣泛的幾種新能源包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、燃料電池等,均為分布式電源(Distributed Energy Resources,DER),相應(yīng)的一些發(fā)電技術(shù)稱為分布式發(fā)電技術(shù)(DistributedGenerat1n, DG)。將分布式發(fā)電技術(shù)與大電網(wǎng)相結(jié)合,被國(guó)內(nèi)外許多專家學(xué)者認(rèn)為是降低能耗、提高電力系統(tǒng)安全性和靈活性的主要方式,但分布式發(fā)電技術(shù)對(duì)大電網(wǎng)的影響卻是一個(gè)不得不考慮的重要問(wèn)題。為了能充分利用分布式發(fā)電所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)提高可靠性,并盡量減少其對(duì)主網(wǎng)的沖擊,微電網(wǎng)(microgrid)的概念被提了出來(lái)。
[0003]微電網(wǎng)是規(guī)模較小的獨(dú)立分散系統(tǒng),采用大量的現(xiàn)代電力技術(shù),將燃?xì)廨啓C(jī)、風(fēng)電、光伏發(fā)電,燃料電池及儲(chǔ)能設(shè)備等合并在一起,直接接在用戶側(cè)。對(duì)于大電網(wǎng)而言,微電網(wǎng)可被視為電網(wǎng)中的一個(gè)可控單元,它可以在數(shù)秒鐘內(nèi)動(dòng)作以滿足外部輸配電網(wǎng)絡(luò)的需求;另一方面,微電網(wǎng)還可滿足用戶的特定需求,如提高本地可靠性、保持本地電壓穩(wěn)定、通過(guò)利用余熱提高能量利用效率及提供不間斷電源等。微電網(wǎng)和大電網(wǎng)通過(guò)能量交換,二者互為備用,從而大大提高供電可靠性。
[0004]微電網(wǎng)具備智能性、靈活性、環(huán)保以及能量利用的多元化等優(yōu)點(diǎn),勢(shì)必將成為未來(lái)電網(wǎng)的重要發(fā)展方向。智能微電網(wǎng)中能源包括光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、燃?xì)獍l(fā)電等,由于其分布式特性和能源本身的波動(dòng)性,所以需要智能微電網(wǎng)電能管理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)和管理。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明提供了一種智能微電網(wǎng)電能管理系統(tǒng),與智能微電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)相連接將,通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集將監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行建立數(shù)學(xué)模型之后傳輸至智能微電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng),并采用分層的方式來(lái)架構(gòu)系統(tǒng),將整個(gè)系統(tǒng)分為不同的邏輯塊,細(xì)化了系統(tǒng)功能,大大降低了系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)的成本。
[0006]以下是具體技術(shù)方案:一種智能微電網(wǎng)電能管理系統(tǒng),包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、能量預(yù)測(cè)單元三層結(jié)構(gòu),其中數(shù)據(jù)采集單元與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元相連接,其中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元與能量預(yù)測(cè)單元相連接,其中數(shù)據(jù)采集單元將采集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)及實(shí)施環(huán)境因素?cái)?shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元將數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)傳輸至能量預(yù)測(cè)單元。
[0007]其中能量預(yù)測(cè)單元包括發(fā)電預(yù)測(cè)模塊、用電負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊和供電與儲(chǔ)能模塊。
[0008]其中數(shù)據(jù)采集單元包括分別與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元連接的發(fā)電數(shù)據(jù)采集模塊、用電負(fù)荷數(shù)據(jù)采集模塊、并網(wǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊、儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)模塊、環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊;其中發(fā)電數(shù)據(jù)采集模塊包括發(fā)電組和發(fā)達(dá)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器,其中發(fā)電組與數(shù)據(jù)采集設(shè)備相連接,數(shù)據(jù)采集設(shè)備和發(fā)電數(shù)據(jù)采集服務(wù)器相連接,發(fā)電數(shù)據(jù)采集副武器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊相連接;其中發(fā)電組包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組、沼氣發(fā)電機(jī)組、天然氣發(fā)電機(jī)組;用電負(fù)荷數(shù)據(jù)采集模塊包括依次連接的用能設(shè)備、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、用電數(shù)據(jù)采集服務(wù)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊;其中用能設(shè)備包括企業(yè)一二級(jí)總表、企業(yè)主要用能設(shè)備、居民用戶總表、公共設(shè)施用電總表和其他總表;環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊包括依次連接的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、環(huán)境數(shù)據(jù)采集服務(wù)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊,還包括單獨(dú)與環(huán)境數(shù)據(jù)采集服務(wù)器相連接的天氣預(yù)報(bào)模塊,其中監(jiān)測(cè)站點(diǎn)包括氣象監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、光照監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、水位監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、雨量監(jiān)測(cè)站點(diǎn)。
[0009]其中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊和能量管理數(shù)據(jù)中心,其中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊與能量管理數(shù)據(jù)模塊單向連接,其中能量預(yù)測(cè)單元包括發(fā)電預(yù)測(cè)模塊、用電負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊和供電與儲(chǔ)能模塊。
[0010]進(jìn)一步的,發(fā)電數(shù)據(jù)采集模塊、用電負(fù)荷數(shù)據(jù)采集模塊、并網(wǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊、儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)模塊、環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊分別與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊相連接。
[0011]進(jìn)一步的,能量管理數(shù)據(jù)中心分別與發(fā)電預(yù)測(cè)模塊、用電負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊、供電與儲(chǔ)能預(yù)測(cè)模塊相連接。
[0012]有益效果:本發(fā)明通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集將監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行建立數(shù)學(xué)模型之后傳輸至智能微電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng),并采用分層的方式來(lái)架構(gòu)系統(tǒng),將整個(gè)系統(tǒng)分為不同的邏輯塊,細(xì)化了系統(tǒng)功能,大大降低了系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)的成本,并且因?yàn)榉謱拥慕Y(jié)構(gòu)使系統(tǒng)具備靈活的可擴(kuò)展性和伸縮性,并且在微網(wǎng)社區(qū)綜合能量管理系統(tǒng)的協(xié)調(diào)調(diào)度下,成為一個(gè)有機(jī)的整體。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0014]圖2為本發(fā)明管理系統(tǒng)中的發(fā)電數(shù)據(jù)采集模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
[0015]圖3為本發(fā)明管理系統(tǒng)中的用電數(shù)據(jù)采集模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
[0016]圖4為本發(fā)明管理系統(tǒng)中的環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]—種智能微電網(wǎng)電能管理系統(tǒng),包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、能量預(yù)測(cè)單元三層結(jié)構(gòu),其中數(shù)據(jù)采集單元與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元相連接,其中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元與能量預(yù)測(cè)單元相連接,其中數(shù)據(jù)采集單元將采集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)及實(shí)施環(huán)境因素?cái)?shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元將數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)傳輸至能量預(yù)測(cè)單元。
[0018]其中數(shù)據(jù)采集單元包括分別與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元連接的發(fā)電數(shù)據(jù)采集模塊、用電負(fù)荷數(shù)據(jù)采集模塊、并網(wǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊、儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)模塊、環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊;其中發(fā)電數(shù)據(jù)采集模塊包括發(fā)電組和發(fā)達(dá)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器,其中發(fā)電組與數(shù)據(jù)采集設(shè)備相連接,數(shù)據(jù)采集設(shè)備和發(fā)電數(shù)據(jù)采集服務(wù)器相連接,發(fā)電數(shù)據(jù)采集副武器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊相連接;其中發(fā)電組包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組、沼氣發(fā)電機(jī)組、天然氣發(fā)電機(jī)組;用電負(fù)荷數(shù)據(jù)采集模塊包括依次連接的用能設(shè)備、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、用電數(shù)據(jù)采集服務(wù)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊;其中用能設(shè)備包括企業(yè)一二級(jí)總表、企業(yè)主要用能設(shè)備、居民用戶總表、公共設(shè)施用電總表和其他總表;環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊包括依次連接的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、環(huán)境數(shù)據(jù)采集服務(wù)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊,還包括單獨(dú)與環(huán)境數(shù)據(jù)采集服務(wù)器相連接的天氣預(yù)報(bào)模塊,其中監(jiān)測(cè)站點(diǎn)包括氣象監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、光照監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、水位監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、雨量監(jiān)測(cè)站點(diǎn)。
[0019]其中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊和能量管理數(shù)據(jù)中心,其中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊與能量管理數(shù)據(jù)模塊單向連接,其中能量預(yù)測(cè)單元包括發(fā)電預(yù)測(cè)模塊、用電負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊和供電與儲(chǔ)能模塊。
[0020]進(jìn)一步的,發(fā)電數(shù)據(jù)采集模塊、用電負(fù)荷數(shù)據(jù)采集模塊、并網(wǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊、儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)模塊、環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊分別與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊相連接。
[0021]其中能量預(yù)測(cè)單元包括發(fā)電預(yù)測(cè)模塊、用電負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊和供電與儲(chǔ)能模塊。
[0022]進(jìn)一步的,能量管理數(shù)據(jù)中心分別與發(fā)電預(yù)測(cè)模塊、用電負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊、供電與儲(chǔ)能預(yù)測(cè)模塊相連接。
[0023]下面結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0024]由圖1,數(shù)據(jù)采集單元主要功能是采集智能微電網(wǎng)系統(tǒng)中主要環(huán)節(jié)的狀態(tài)數(shù)據(jù)及實(shí)施環(huán)境因素?cái)?shù)據(jù);數(shù)據(jù)采集單元包括發(fā)電數(shù)據(jù)采集模塊、并網(wǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊、用電負(fù)荷數(shù)據(jù)采集模塊、儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)模塊、環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊五個(gè)子模塊。
[0025]其中發(fā)電數(shù)據(jù)采集模塊是將各發(fā)電機(jī)組的發(fā)電數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的模塊,并網(wǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊是對(duì)并網(wǎng)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的模塊、用電負(fù)荷數(shù)據(jù)采集模塊是對(duì)用電復(fù)核數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的模塊、儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)模塊主要安裝于智能微電網(wǎng)內(nèi)各儲(chǔ)能站點(diǎn),數(shù)據(jù)源可以是儲(chǔ)能站點(diǎn)控制系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)或者傳感設(shè)備,主要采集數(shù)據(jù)包括儲(chǔ)能站點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、充放電信息數(shù)據(jù)、電能負(fù)荷數(shù)據(jù)、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)等,并將所采集數(shù)據(jù)傳輸給存儲(chǔ)單元進(jìn)行處理的模塊;環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊是對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行采集的模塊。
[0026]數(shù)據(jù)采集單元可以使用RS485/RS232、CAN/LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線、以太網(wǎng)/INTERNET等多種通信接口,并支持 M0DBUS-RTU/TCP/ASCI1、IEC60870-5-101/102/103/104、DNP03.0、CDT等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約。數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程滿足電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)要求,并使用傳輸加密/解密技術(shù),來(lái)保證所數(shù)據(jù)的安全性和完整性。
[0027]數(shù)