一种分布式能源控制方法及系统与流程

本发明涉及电网能源管理技术领域，具体涉及一种分布式能源控制方法及系统。

背景技术：

随着智慧园区的发展和电动汽车的发展，智慧园区利用光伏发电比例不断增加，未来将有大量的融合光伏发电的家庭充电站投入运行，但是不同家庭充电站的实际运行情况是不同的，因为不同充电站的电动汽车充电时间、电动汽车类型、以及充电站容量参数都不同，因此如何高效的对智慧园区内多个家庭充电站进行能量管理，使多个家庭充电站可以有效的结合起来，互相支持补充，规避电网断电而导致单户家庭无法满足基本用电的现象，最大限度地利用光储充一体化系统为智慧园区用电提供充电服务，具有十分重要的意义。

技术实现要素：

为了解决现有技术中所存在的电网断电而导致单户家庭无法满足基本用电的问题，本发明提供了一种能源互联网控制策略制定系统及方法。

本发明提供的技术方案是：一种分布式能源控制方法，包括：

当电网断电时，预先构建的光储充模型中的分布式充电站进行站内供电；

当所述光储充模型的站内供电不足时，运营监控系统调控所述光储充模型进行站间供电；

所述光储充模型包括：区域内的多个分布式充电站，各分布式充电站通过输电导线与电网的物理层线路连接。

优选的，所述光储充模型的构建，包括：

分布式充电站与运营监控系统进行电连接，接收所述运营监控系统的调节指令并执行指令；

电网的通讯层与运营监控关系系统进行信号通讯，接收所述运营监控系统的调节指令并执行指令。

优选的，所述分布式充电站包括：

分布式光伏、电池储能模块、用电设备、电动汽车和能量路由器；

所述光储充模型中的用电设备通过能量路由器与供电设备连接；

所述能量路由器与所述运营监控系统电连接；

所述能量路由器之间通过电网的物理层线路相互连接。

优选的，所述当电网断电时，预先构建的光储充模型中的分布式充电站进行站内供电，包括：

所述能量路由器采集所述用电设备的电量需求量；

根据所述电量需求量，能量路由器从供电设备中将电能运输所述用电设备，进行站内供电。

优选的，所述当所述光储充模型的站内供电不足时，运营监控系统调控所述光储充模型进行站间供电，包括：

所述运营监控系统采集站内供电不足的分布式充电站的匮乏电量和电量富余的分布式充电站的富余电量；

所述运营监控系统通过平均能量占比分配的方法，生成调节指令，发送至所述能量路由器；

所述能量路由器根据所述调节指令，将富余电量通过电网向所述站内供电不足的分布式充电站输送。

优选的，所述平均能量占比分配的计算式，如下所示：

其中表示j户的匮乏电量，表示n户的富余电量，ci表示第i户可售出电量家庭的当前储能。表示第i户可售出电量的家庭充电系统的售出功率。

优选的，还包括：

当电网通电时，所述运营监控系统采集电量匮乏的分布式充电站的电能匮乏量，生成由供电指令；

所述电网接收所述供电指令，并根据所述分布式充电站的电能量匮乏量，确定供电量，并执行供电。

优选的，所述电网的供电量，按下式计算：

其中是第i个分布式充电站的电能匮乏量；pgrid是电网的供电量。

优选的，还包括：

所述运营监控系统采集电量富余的分布式充电站的电能富余量，生成向电网供电的供电指令，并发送至分布式充电站中的能量路由器；

所述能量路由器接收所述供电指令，并执行供电。

一种分布式能源控制系统，所述系统包括：

站内供电模块：当电网断电时，预先构建的光储充模型中的分布式充电站进行站内供电；

站间供电模块：当所述光储充模型的站内供电不足时，运营监控系统调控所述光储充模型进行站间供电；

站内供电模块包括：模型构建子模块；

所述模型构建子模块构建的光储充模型包括：区域内的多个分布式充电站，各分布式充电站通过输电导线与电网的物理层线路连接。

优选的，所述模型构建子模块，包括：

分布式充电站构建单元：构建多个分布式充电站；

第一线路连接单元：将各分布式充电站通过输电导线与电网的物理层线路连接；

第二线路连接单元：将分布式充电站与运营监控系统进行有线连接，接收所述运营监控系统的调节指令并执行指令；

第三线路连接单元：电网基于无线通讯层与运营监控系统进行信号通讯，接收所述运营监控系统的调节指令并执行指令。

优选的，所述模型构建子模块，还包括：

分布式充电站构建单元：将分布式充电站中构建分布式光伏、电池储能模块、用电设备、电动汽车和能量路由器；

站内连接单元：所述分布式充电站中的用电设备通过能量路由器与供电设备连接；

站间连接单元：所述能量路由器还通过输电导线与电网的物理线路连接；

监控关键构建单元：所述能量路由器与所述运营监控系统电连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明提供了一种分布式能源控制方法，包括：当电网断电时，预先构建的光储充模型中的分布式充电站进行站内供电；当所述光储充模型的站内供电不足时，运营监控系统调控所述光储充模型进行站间供电；所述光储充模型包括：区域内的多个分布式充电站，各分布式充电站通过输电导线与电网的物理层线路连接。本方案为光储充一体化系统制定高效的能量管理策略，用于管理多个光伏充电层级的能量流动，规避电网断电而导致家庭无法满足基本用电的现象，实现光伏发电的最大化利用。

本方案考虑了主网供电和不供电模式下的不同方案，通过制定不同的策略，全面应对因家庭断电或电源匮乏情况下的问题。

附图说明

图1为本发明的能源互联网控制策略制定方法流程图；

图2为本发明的光储充系统模型示意图；

图3为本发明的能量管理策略流程图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。

实施例一：

第一步建立多光储系统模型，光储充模型示意图如图2所示；第二步采用分层式能量管理方法，其中上层(站间)采用基于平均能量占比的方法，下层(站内)采用基于规则的能量管理策略。

通过以下步骤来实现该光储充一体化系统的能源互联网分布式控制策略：

建立光储充模型：根据项目示范基地需求，建立20户家庭光伏充电站系统，站间通过交流母线连接至主电网，每个家庭光伏充电站系统包含光伏系统、电池系统、主网、电池汽车(1辆)、家庭用电设备。

针对光储充一体化系统建立模型，先对系统内的子模块比如光伏、蓄电池等完成建模，再结合各子模块之间关系，最后完成整个系统的建模。

采用分层式能量管理策略，其中上层(站间)采用基于平均能量占比的方法，下层(站内)采用基于规则的能量管理策略。

如图1所述的方法流程图：

s1：当电网断电时，预先构建的光储充模型中的分布式充电站进行站内供电：

站内能源管理策略采用基于规则的能量管理策略

站内的能源管理策略：每个光储充系统包含光伏系统、电池系统、主网、电池汽车(1辆)、家庭用电设备。光伏系统始终工作在最大功率点跟踪(mppt)模式，最大化利用光伏能源。联网模式下(主网提供能量)，光储充系统时刻满足电动汽车充电需求和家庭设备用电需求，用移动平均滤波方式确定主网和电池系统应提供的能量。孤岛模式下(主网不提供能量)，光伏系统，电池系统和家庭电动汽车提供能量以满足所需家庭用电。当单户家庭充电系统无法满足基本用电需求时，需向园区内其他充电站购买电量，这涉及到站间的能量管理策略。

站间能源管理策略采用基于平均能量占比的方法

s2：当所述光储充模型的站内供电不足时，运营监控系统调控所述光储充模型进行站间供电：

站间的能源管理策略：联网模式下，基于站内的管理策略和各家庭充电站与主电网之间的能量交互，采取能量从高到低的流动方式确定主电网的总能量流动，也就是如下公式：

其中是第i户家庭充电站与主网之间的能量交互；pgrid是主电网的总能量

孤岛模式下，当单户家庭充电系统无法满足基本地用电需求时，该家庭向智慧园区的其他家庭充电系统购买电量，可提供电量的多充电系统之间按照平均能量占比来共同承担所需的能量。

其中表示j户需要购买电量的家庭总需求功率之和，表示n户可售出电量的家庭总储能之和，ci表示第i户可售出电量家庭的当前储能。表示第i户可售出电量的家庭充电系统的售出功率。

本发明提到的基于光储充一体化系统的能源互联网分布式控制策略，为电网能源管理和规避电网断电等突发情况提供重要的借鉴和参考。

实施例二：

基于同种发明思想，本方案还提供了一种分布式能源控制系统：

一种分布式能源控制系统，包括：

站内供电模块：当电网断电时，预先构建的光储充模型中的分布式充电站进行站内供电；

站间供电模块：当所述光储充模型的站内供电不足时，运营监控系统调控所述光储充模型进行站间供电；

站内供电模块包括：模型构建子模块；

所述模型构建子模块构建的光储充模型包括：区域内的多个分布式充电站，各分布式充电站通过输电导线与电网的物理层线路连接。

所述模型构建子模块，包括：

分布式充电站构建单元：构建多个分布式充电站；

第一线路连接单元：将各分布式充电站通过输电导线与电网的物理层线路连接；

第二线路连接单元：将分布式充电站与运营监控系统进行有线连接，接收所述运营监控系统的调节指令并执行指令；

第三线路连接单元：电网基于无线通讯层与运营监控系统进行信号通讯，接收所述运营监控系统的调节指令并执行指令。

所述模型构建子模块，还包括：

分布式充电站构建单元：将分布式充电站中构建分布式光伏、电池储能模块、用电设备、电动汽车和能量路由器；

站内连接单元：所述分布式充电站中的用电设备通过能量路由器与供电设备连接；

站间连接单元：所述能量路由器还通过输电导线与电网的物理线路连接；

监控关键构建单元：所述能量路由器与所述运营监控系统电连接。

所述站内供电模块，包括：

采集子模块：所述能量路由器采集所述用电设备的电量需求量；

站内供电子模块：根据所述电量需求量，能量路由器从供电设备中将电能运输所述用电设备，进行站内供电。

所述站间供电模块，包括：

采集子模块：所述运营监控系统采集站内供电不足的分布式充电站的匮乏电量和电量富余的分布式充电站的富余电量；

指令生成子模块：所述运营监控系统通过平均能量占比分配的方法，生成调节指令，发送至所述能量路由器；

站间功能子模块：所述能量路由器根据所述调节指令，将富余电量通过电网向所述站内供电不足的分布式充电站输送。

所述指令生成子模块中的平均能量占比分配的方法，如下所示：

其中表示j户的匮乏电量，表示n户的富余电量，ci表示第i户可售出电量家庭的当前储能。表示第i户可售出电量的家庭充电系统的售出功率。

所述系统，还包括：

匮乏量采集模块：当电网通电时，所述运营监控系统采集电量匮乏的分布式充电站的电能匮乏量，生成由供电指令；

电网供电模块：所述电网接收所述供电指令，并根据所述分布式充电站的电能量匮乏量，确定供电量，并执行供电。

所述电网供电模块中得到的供电量，按下式计算：

其中是第i个分布式充电站的电能匮乏量；pgrid是电网的供电量。

所述系统，还包括：

富余量采集模块：所述运营监控系统采集电量富余的分布式充电站的电能富余量，生成向电网供电的供电指令，并发送至分布式充电站中的能量路由器；

分布式充电站供电模块：所述能量路由器接收所述供电指令，并执行供电。

实施例三：

图3为能量管理策略流程图，图中光伏系统工作在最大功率点跟踪(mppt)模式,其功率是ppv。整个系统要满足每个家庭基本设备用电pload

主电网可能工作在联网模式或者孤岛模式，不同模式下，家庭电动汽车的工作角色不同(负载或者供能)，系统有不同的能量管理策略策略

联网状态下：由电网和电池系统共同承担家庭基本用电、电动汽车用电，图中，pdemand是由电网和电池系统共同承担的能量，pev是电动汽车的能量功率、pload是每个家庭基本设备用电，光伏系统工作在最大功率点跟踪(mppt)模式,其功率是ppv，pgrid是指主电网用电的总能量功率

孤岛状态下：由电动汽车的电池系统承担家庭基本用电，判断电动汽车的电荷状态是否高于标准值，并判断电动汽车的能量功率是否高于标准值；标准值通常去0.2，若二者都高于标准值，则当前的电动汽车的电池系统可以承担家庭的基本用电，电动汽车向家庭用电设备进行供电，若电动汽车的电荷状态和能量功率都不满足标准值，则电动汽车的电池系统不能供电，应该考虑向其他家庭购买电量，图中，socbat是电池系统的电荷状态，socev是电动汽车的电荷状态。

显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。