一种用于高渗透分布式光伏的分层储能能量管理系统的体系结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高渗透分布式光伏-储能联合系统技术领域，更具体地，涉及一种适 用于高渗透分布式光伏的分层储能能量管理系统的体系结构。
【背景技术】
[0002] 分布式能源因变负荷灵活、初投资成本低、供电可靠、输电损失小、以及适合可再 生能源应用等特点而越来越受到重视，电力技术的不断发展也促进性了分布式新能源的建 设，特别是以光伏发电为代表的分布式电源已具有一定的规模，并逐渐成为传统发电方式 的有益补充。但由于分布式能源发电的波动性、随机性及间歇性等特性，使得高渗透率分布 式光伏发电的接入影响电网的稳定、安全、可靠运行，带来了包括电压频率波动、谐波电流 注入等一系列问题。光伏发电系统引入储能后，通过一定的储能充放电控制策略，配合光伏 昼夜不同的出力情况及负荷状态，可有效调整频率、补偿负荷波动，提高系统运行稳定性。
[0003] 高渗透光伏就近接入配电网改变了目前配电网单纯供电的拓扑结构与能源消耗 形式，对于含高渗透分布式光伏发电、集中储能设备、分布式储能设备的区域配电网，涉及 分布式电源发电，蓄电和用电等多个环节，由于集成了多层次的储能系统和高渗透率的分 布式光伏，分布式光伏的大规模接入和储能点的增多导致电气数据量剧增，传统的能量管 理系统已不再适用，需要进一步研究适用于大规模光伏和分层储能的系统的能量管理系 统。
[0004] 现阶段光伏发电系统的研究，多是针对光伏出力预测、最大功率跟踪及光伏并网 控制方面的研究，或是针对光伏发电系统拓扑结构及光伏变流器的控制研究。部分学者研 究了独立光伏发电系统储能技术及其放电管理，但对于集成多层次的储能系统和高渗透率 的分布式光伏联合系统的研究鲜见报道。现有能量管理系统的研究大都集中在微电网和智 能配网，单独适用于高渗透分布式光伏-储能联合系统的能量管理系统的设计较少，且大 都注重于光伏系统并网的能量管理，功能不完善。同时，由于系统存在大量分布式光伏发电 装置及分层储能装置，运行数据量大，如何高效率地实现大数据的处理及挖掘是亟需解决 的问题。本发明提出一种基于网格计算的高渗透分布式光伏分层储能能量管理系统体系结 构，构建了能量管理系统的功能模块，并基于网格计算理论，采用计算资源池实现数据的处 理与挖掘。该能量管理系统体系结构能够有效实现高渗透分布式光伏分层储能系统的能量 管理，同时高效率地实现功能模块间的聚合以及层次间的数据互动。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中存在的问题，本申请提供的是一种基于网格计算的高渗透分布式 光伏分层储能能量管理体系结构，其中通过对整体结构以及网格的具体结构及其设置方式 进行研究和涉及，实现了高渗透光伏及分层储能联合系统的能量管理系统的问题，同时具 备大数据挖掘及处理较常规计算方法更加高效等优点，因而尤其适用于分布式能源的应用 场合。
[0006] 为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种高渗透分布式光伏的分层 储能能量管理系统的体系结构，其特征在于：所述体系结构包括：硬件层、支撑平台层、建 模分析层、应用功能层、及人机界面层；
[0007] 所述硬件层包括各种逻辑控制器及各类传感器；
[0008] 所述支撑平台层括操作系统、数据库管理、网络通信及安全管理，完成系统基本功 能；
[0009] 所述建模分析层完成负荷及光伏出力预测、控制策略的制定、系统安全分析与状 态估计；
[0010] 所述应用功能层为能量管理系统的具体实施模块；
[0011] 所述人机界面层为能量管理系统呈现在用户侧的表现形式。
[0012] 优选地，所述应用功能层包括图形监控模块、系统安全评定模块、能量优化调度模 块、保护管理模块，告警简报模块，报表功能模块。
[0013] 优选地，能量管理系统中涉及到的数据处理、计算等任务均通过分布式的网格计 算平台实现，网格计算平台由基础资源层、网格中间件层、核心服务层和用户接口层等组 成。其中基础资源层实现对区域配电网中计算资源的集中管理并计算性能构建计算资源 池，网格中间件层负责计算资源与计算需求之间的动态链接，核心服务层完成用户管理、资 源分配等具体任务，用户接口层实现与分层储能能量管理系统间的接口设计。
[0014] 总体而言，按照本发明的上述技术构思与现有技术相比，主要具备以下的技术优 占.
[0015] 1、本发明提出的能量管理系统适用于高渗透光伏及分层储能联合系统，完善了光 伏储能系统能量管理所需的各项功能，解决了现阶段缺乏用于高渗透光伏及分层储能联合 系统的能量管理系统的问题。该能量管理系统能同时实现区域配网信息集成、网络分析与 故障控制、能量优化、设备管理、系统维护等诸多功能，可以满足各种应用需求；
[0016] 2、能量管系统采用网格计算技术，具有较强的分布式计算能力，对于大数据的挖 掘及处理较常规计算方法更加高效。本发明提出计算资源性能评估指标与数据动态链接策 略，采用基于计算资源池的网格计算策略进行数据挖掘，使能量管理系统能够实现快速灵 活的能量调度与管理。
【附图说明】
[0017] 图1是本发明实施例的能量管理系统整体框架图；
[0018] 图2是本发明实施例的能量管理系统体系结构图；
[0019] 图3是本发明实施例的能量管理系统功能结构图；
[0020] 图4是本发明实施例的网格计算数据挖掘体系结构图。
【具体实施方式】
[0021] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要 彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0022] 本发明实施例的基于网格计算的高渗透分布式光伏分层储能能量管理系统体系 结构设计包括如下步骤：
[0023] (1)如图1所示，设计能量管理系统整体框架，主要包括数据支撑层、系统总览层 及能量管理层。
[0024] S1 :数据支撑层设计：
[0025] 数据支撑层主要实现数据采集、数据存储、数据处理与数据传输四大功能。数据采 集主要用以获取系统实时运行状态及能量管理所需的信息，数据存储用来保存系统控制数 据以及实时运行数据，数据处理实现系统部分控制功能以及用户的数据挖掘请求，数据传 输则保证信息的实时、有效、安全地传递。
[0026] S2:系统总览层设计：
[0027] 系统总览层用于显示和监控系统运行状态信息，包括区域配网信息、光伏发电信 息及分层储能信息。其中，区域配网信息主要包括节点电压、电流、功率，配网负荷量等。光 伏发电信息主要包括气象环境信息，如温度、湿度、光照强度，逆变器输出等电流/电压、输 出功率、直流侧电流/电压，以及变流器开关量等。分层储能信息主要包括储能位置信息， 储能装置荷电状态，储能装置充放电时间，储能装置充放电状态等。
[0028] S3 :能量管理层设计：
[0029] 能量管理层实现系统能量控制功能，主要包括光伏并网控制及储能充放电控制。 具体控制方法不属于本发明范畴，此处不讨论。
[0030] (2)如图2所示，设计能量管理系统体系结构，自底向上依次为：硬件层、支撑平台 层、建模分析层、应用功能层及人机界面层。
[0031] S4:硬件层设计：
[0032] 硬件层包括各种逻辑控制器（PLC)及各类传感器，作为能量管理系统的最底层， 硬件层是系统功能实现的基础。
[0033] S5 :支撑平台层设计：
[0034] 支撑平台层包括操作系统、数据库管理、网络通信及安全管理，完成系统基本功 能，并为其他系统高级功能实现支撑。
[0035] S6 :建模分析层设计：