基于模型自适应的微电网能量优化控制系统及其设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于模型自适应的微电网能量优化控制系统，还涉及一种基于模型自适应的微电网能量优化控制系统的设计方法，属于微电网技术领域。
【背景技术】
[0002]新能源微电网是基于局部配电网建设的，风、光、天然气等各类分布式能源多能互补，具备较高新能源电力接入比例，可通过能量存储和优化配置实现本地能源生产与用能负荷基本平衡，可根据需要与公共电网灵活互动且相对独立运行的智慧型能源综合利用局域网。新能源微电网可以是单个新能源微电网，也可以是某一区域内多个新能源微电网构成的微电网群。微电网采用先进的互联网及信息技术，实现能源生产和使用的智能化匹配及协同运行，形成高效清洁的能源利用新载体。
[0003]目前，针对微电网能量管理系统的研究主要包括:采用侧重于监测系统稳态运行情况的 SCADA (Supervisory Control And Data Acquisit1n)进行信息采集与监控，对各分布式电源进行实时化、多目标的运行优化控制；基于包含设备层、管理层和优化层这三个逻辑层次的分层保护策略及信息交互模型实现微电网能量管理；基于中央控制器分层控制的微电网能量管理策略，分析微电网运行的两种市场政策；基于时域分层的孤岛运行能量管理策略，该策略根据时域的不同将微电网能量管理分为基于气象条件的短期发电功率预测以及负荷预测的超前能量管理、基于运行模式平滑切换的能量管理、基于功率跟随控制的实时能量管理这3层，并通过这3层能量管理之间的协调运行来实现整个系统的能量管理。
[0004]传统的微电网能量管理系统，虽具有完善的信息采集系统、优化的算法结构设计，却忽视了对信息的数据挖掘处理，限制了装置功能扩展，无法实现对微电网的整体动态分析、同步监测，很难根据微电网的类型、结构及规模对系统进行细粒度功能定制和非侵入式的扩展。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于模型自适应的微电网能量优化控制系统，解决现有技术中有微电网类型、结构、运行方式灵活多变导致微电网能量管理系统无法自适应的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供的基于模型自适应的微电网能量优化控制系统，包括5个顺序连接的逻辑层次:设备层、模型层、演算层、服务层及应用层；
所述设备层与实时监控系统信号连接，用于对实时监控系统采集的微电网数据进行设备分类；
所述模型层利用设备层的模块数据及各模型特性建立微电网系统模型；
所述演算层对微电网系统模型进行演算优化，制定最优能量管理策略，并基于历史和实时数据决定控制指令； 所述服务层在微电网运行过程中，通过执行相应的需求响应措施实现电力成本最小化、碳排放削减；
应用层:对最优化运行的微电网系统模型进行评定。
[0007]所述设备层包括:发电模块、储能模块、负荷模块及电网模块。
[0008]本发明的另一目的在于提供一种基于模型自适应的微电网能量优化控制系统的设计方法，包括如下步骤:
步骤一:通过实时监控系统获取微电网系统数据；
步骤二:将设备层的模块数据与微电网系统数据进行匹配关联，各模块数据与功能服务相互对应，数据交换通过对应的功能服务实现；
步骤三:根据微电网系统类型将模型层定义4个类别:可再生能源发电/非可再生能源发电、循环型/非循环型、工厂/楼宇/住宅、并网运行/孤岛运行；
步骤四:利用设备层的模块数据及模型层的模型定义分析各模型特性，建立微电网系统模型，实现面向对象的数据自描述；
步骤五:借助微气象监测组件，采集微电网当地的微气象信息，并建立对应的历史数据库；
步骤六:对各分布式电源进行发电特性分析、基于历史数据库设计预测方案，进行发电功率预测，负荷特性分析及负荷预测，并对微电网系统模型进行能效分析、潮流计算与状态估计；
步骤七:根据优化目标，由数理计划法制定最优能量管理策略，并基于历史和实时数据决定控制指令；
步骤八:在微电网运行过程中，通过执行相应的需求响应措施实现电力成本最小化、碳排放削减；
步骤九:对最优化运行的微电网系统进行评定。
[0009]步骤一中所述微电网系统数据包括电网数据、各分布式电源数据、储能数据及负荷数据；相应的，所述设备层包括发电模块、储能模块、符合模块和电网模块。
[0010]步骤五中所述微气象信息包括:温度、湿度、风速、风向和太阳辐照度。
[0011 ] 步骤七中所述优化目标是指:综合效益最优、可再生能源最大化利用、能源消耗与系统损耗最小、发电成本最小、工作寿命最长、供电可靠性最高。
[0012]步骤九中所述评定包括:电能质量评定、系统安全评定、能量优化调度、电力市场交易及碳排放评定。
[0013]与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是:
1、基于实时监控系统采集电网信息、各分布式电源信息及负荷信息等，通过对所采集的信息进行设备分类、模型建立、演算优化、能源配置响应及实时应用监测，缩短了能量管理系统整体的开发成本及周期，实现了电网、各分布式电源、储能及负荷之间的最优功率匹配，同时实现对各分布式电源在孤岛与并网两种运行模式时的灵活控制及系统的优化运行；
2、在具备完善的信息采集系统、优化的算法结构设计的同时，对微电网系统信息进行深度细化的数据挖掘处理、同步监测及整体动态分析，通过细粒度的模块定制与功能扩展主动适应微电网运行方式及系统结构的灵活多变，实现对系统的灵活控制及优化运行。
[0014]本发明对微电网系统的能量管理与优化运行研究有助于微电网的安全稳定运行及不同运行方式对微电网能量管理控制的影响研究。
【附图说明】
[0015]图1是基于模型自适应的微电网能量优化控制系统的结构框图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0017]如图1所示，是基于模型自适应的微电网能量优化控制系统的结构框图，包括5个顺序连接的逻辑层次:设备层、模型层、演算层、服务层和应用层。
[0018]设备层与实时监控系统信号连接，实时监控系统用于获取微电网系统数据，包括:电网数据、各分布式电源数据、储能数