一种微电网RCP半实物仿真平台及方法与流程

本发明涉及数据处理，更具体涉及一种微电网rcp半实物仿真平台及方法。

背景技术：

1、随着全球各国用电需求的快速增长，发电模式也日趋多样化，微电网作为近几年新兴的发电模式之一，具有成本低、发电效率高和可靠性高等优点，在中国经济快速发展和行业利好政策不断出台的背景之下，微电网行业普及率逐步提高，同时微电网的测试仿真技术也逐步发展起来。例如中国专利：cn104330980a，一种基于rt-lab的微电网仿真测试系统，该发明公开了一种基于rt-lab的微电网仿真测试系统，其包括：rt-lab仿真系统，用于搭建微电网和配电网仿真模型，提供实时仿真环境；dsp物理系统，用于对仿真系统中搭建的变流器电路产生控制信号；功率放大器，用于连接rt-lab仿真系统和微电网物理模拟系统；微电网物理模拟系统，用于与rt-lab仿真系统组成数字物理微电网，并接受监控系统的监测和调度控制；微电网监控系统，用于对dsp物理系统、微电网数字仿真模型和物理模拟系统进行监控。该发明将微电网和配电网仿真模型建立在rt-lab上，结合微电网物理模拟系统，能够真实地模拟电力系统和微电网运行状态，具备实时仿真、在线调参、接口丰富、测试类型丰富，测试方式切换灵活、操作简单、安全可靠、高效经济等优点；还例如：wo2018014450a1，一种基于rt-lab的真实微电网运行动态仿真测试平台，通过hypersim软件系统搭建配电网仿真模型，emegasim软件系统搭建光伏、储能、氢燃料电池等微源构成的微电网仿真模型，并采集物理微电网系统中各微源的输出量作为微电网仿真模型的输入量，使仿真系统具备真实微网运行特性。充分考虑到数字仿真的缺陷，提供了数字与物理相结合的方式，将物理微电网系统的运行特性引入仿真机当中，实现整体微网运行特性的真实化，为设备测试和仿真分析提供更真实的环境。上述两件专利都是通过仿真模拟微电网的真实运行环境来监测微电网的状态，但是不能解决在微电网各个分布式电源进行入网时引起的电网稳定性震荡和由于入网电源参数与微电网中电网参数不匹配引起的电路损坏的问题，同时也没有考虑在各个分布式电源入网时的成本最小化问题。

技术实现思路

1、为了更好的解决上述问题，本发明提供一种微电网rcp半实物仿真方法，所述方法包括：

2、步骤s1：数据收集单元基于通信单元周期性的收集微电网的电网参数和环境参数，所述电网参数和所述环境参数分别包含采集的时间；

3、步骤s2：根据所述电网参数中第一时间段负载的电量消耗和时间的对应关系、所述第一时间段内的所述环境参数和第二时间段内的所述环境参数预测并绘制所述第二时间段内的负载耗电曲线图；

4、步骤s3：基于所述电网参数计算所述微电网中耗能分布式电源的能源消耗率和所述微电网中所述非耗能分布式电源的电量生产率，并基于所述第二时间段内的负载耗电曲线图、所述耗能分布式电源的能源消耗率、所述非耗能分布式电源的电量存储量和电量生产率制定所述微电网中分布式电源的接入计划；

5、步骤s4：通过所述接入计划来调整所述微电网中分布式电源的接入，并通过所述仿真单元基于所述微电网的所述电网参数和配电图、负载模拟单元及待接入分布式电源建立半实物仿真模型；

6、步骤s5：通过所述仿真模型仿真所述待接入分布式电源的参数和所述负载模拟单元的参数，获取所述待接入分布式电源稳定供电的电源参数和最大匹配负载值，并将所述待接入分布式电源的所述电源参数和所述最大匹配负载值发送至所述待接入分布式电源的管理单元。

7、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s2包括如下步骤：

8、步骤s21：获取所述电网参数中第一时间段内每一时刻所述微电网全部负载的电量消耗，并基于所述每一时刻对应的所述全部负载的电量消耗，绘制所述第一时间段内的负载耗电曲线图；

9、步骤s22：将所述第一时间段内的所述环境参数和所述第二时间段内的所述环境参数进行比较，并获取第一比较结果，基于所述第一比较结果获取所述微电网中受所述第一比较结果影响的负载，并获取所述负载基于所述第一比较结果的耗电变化量；

10、步骤s23：将所述第一时间段内的负载耗电曲线图和所述耗电变化量按照时间顺序叠加获取所述第二时间段内的负载耗电曲线图。

11、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s3还包括如下步骤：

12、步骤s31：通过所述电网参数中各个耗能分布式电源的电量消耗和所述电量消耗对应的能源消耗量计算所述各个耗能分布式电源的能源消耗率；

13、步骤s32：根据所述第二时间段内的所述环境参数计算所述第二时间段内各个时间所述非耗能分布式电源的电量生产率，并将所述非耗能分布式电源中电量存储量大于第一电量的第一电源按照所述电量生产率从大到小进行排序，并添加至第一待入网队列中；

14、步骤s33：根据所述第二时间段内的负载耗电曲线图获取耗电量小于等于第一阈值的第一子时间段，在所述第一子时间段内，在所述第一待入网队列中的所述第一电源的电量生产率之和大于等于所述第一子时间段内负载对应时刻的电量消耗值时，从所述第一待入网队列中，按照所述电量生产率从大到小的顺序截取n个所述第一电源来给所述微电网进行供电，其中n个所述第一电源的电量生产率之和大于等于所述第一子时间段内负载对应时刻的电量消耗值；在所述第一待入网队列中的所述第一电源的电量生产率之和小于所述第一子时间段内负载对应时刻的电量消耗值时，使用所述第一待入网队列中的所述第一电源和并从所述耗能分布式电源中按照能源消耗率小到大选取m个进行共同供电，其中，所述第一电源和m个所述耗能分布式电源能够满足所述第一子时间段内对应时刻的所述电量消耗值。

15、作为本发明的一种优选技术方案，根据所述第二时间段内的负载耗电曲线图获取耗电量大于所述第一阈值的第二子时间段，在所述第二子时间段内，在所述第一待入网队列中的全部所述第一电源的电量生产量及与全部所述耗能分布式电源的电量生产量之和小于所述第二子时间段内负载对应时刻的电量消耗值时，通过所述第一电源、除去所述第一电源剩余的所述所述非耗能分布式电源的电量存储单元和所述耗能分布式电源共同给所述微电网进行供电；在所述第一待入网队列中的所述第一电源的电量生产量及与所述耗能分布式电源的生产量之和大于等于所述第二子时间段内负载对应时刻的电量消耗值时，则使用所述第一电源和所述耗能分布式电源共同给所述微电网供电。

16、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s5还包括如下步骤：

17、步骤s51：在所述待接入分布式电源接入所述微电网之前，先将所述待接入分布式电源接入所述仿真模型；

18、步骤s52：通过所述仿真模型模拟所述微电网的电网参数，并通过调整所述负载模拟单元的负载值和所述待接入分布式电源的参数来获取与所述待接入分布式电源的所述最大匹配负载值及对应输出的所述电源参数，并将所述最大匹配负载值及对应输出的所述电源参数发送至所述待接入分布式电源的管理单元；

19、步骤s53：所述管理单元根据所述电源参数调整所述待接入分布式电源，并根据所述最大匹配负载值向所述微电网申请分配负载。

20、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s5还包括：

21、在通过所述步骤s5确定所述待接入分布式电源的电源参数和最大匹配负载值后，可以通过模拟所述待接入分布式电源的所述电源参数和所述最大匹配负载值，并将模拟的所述待接入分布式电源接入所述微电网，并持续第三时间段，并通过所述第三时间段的电网参数获取电源参数异常的第二电源，并将所述第二电源调整为孤岛模式，并重新获取当前所述微电网的电网参数，同时将所述第二电源作为所述待接入分布式电源重复所述步骤s51-所述步骤s53重新获取所述第二电源的最大匹配负载值和对应的电源参数，并通过所述第二电源的管理单元调整所述第二电源的参数和最大匹配负载值，重复本步骤至所述微电网能够稳定工作。

22、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s5之后还包括步骤s6：

23、通过所述待接入分布式电源的管理单元调整所述待接入分布式电源的电源参数，并通过管理单元基于所述最大匹配负载值向所述微电网申请负载分配，并将调整后的所述待接入分布式电源接入所述微电网。

24、作为本发明的一种优选技术方案，所述第一时间段和所述第二时间段大于等于1天小于等于3天，其中所述第二时间段与所述第一时间段相邻且所述第二时间段位于所述第一时间段之后。

25、本发明还提供一种微电网rcp半实物仿真平台，所述仿真平台用于实现如上所述的微电网rcp半实物仿真方法，所述仿真平台包括：

26、数据收集单元，用于基于通信单元周期性的收集微电网的电网参数和环境参数，所述电网参数和所述环境参数分别包含采集的时间；

27、绘图单元，用于根据所述电网参数中第一时间段负载的电量消耗和时间的对应关系、所述第一时间段内的所述环境参数和第二时间段内的所述环境参数预测并绘制所述第二时间段内的负载耗电曲线图；

28、分配单元，用于基于所述电网参数计算所述微电网中耗能分布式电源的能源消耗率和所述微电网中所述非耗能分布式电源的电量生产率，并基于所述第二时间段内的负载耗电曲线图、所述耗能分布式电源的能源消耗率、所述非耗能分布式电源的电量存储量和电量生产率制定所述微电网中分布式电源的接入计划；

29、模型创建单元，用于通过所述接入计划来调整所述微电网中分布式电源的接入，并通过所述仿真单元基于所述微电网的所述电网参数和配电图、负载模拟单元及待接入分布式电源建立半实物仿真模型；

30、仿真单元，用于通过所述仿真模型仿真所述待接入分布式电源的参数和所述负载模拟单元的参数，获取所述待接入分布式电源稳定供电的电源参数和最大匹配负载值，并将所述待接入分布式电源的所述电源参数和所述最大匹配负载值发送至所述待接入分布式电源的管理单元。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果至少如下所述：

32、本发明通过数据收集单元可以获取上述微电网的电网参数和环境参数，为获取电网的负载耗电曲线图奠定基础，通过绘制第二时间段内负载耗电曲线图，在第二时间段内的负载耗电曲线图中，在耗电量小于第一阈值的第一子时间段内，由于第一子时间段内的负载能源消耗量较小，因此可以先判断上述第一待入网队列中第一电源的非耗能分布式电源能否满足供电需求，在不能满足的情况下再考虑使用耗能分布式电源进行补充，在选择第一电源和耗能分布式电源进行供电时，第一电源中电量生产率高的分布式电源优先级高，耗能分布式电源中能源消耗率低的分布式电源优先级高，不仅能够满足微电网的供电需求，还能保证成本最小化，更加经济适用；在耗电量大于等于第一阈值的第二子时间段内，由于第二子时间段内的负载耗电量较大，而且环境参数发生了变化，部分非耗能分布式电源不能输出电能，仅靠上述第一电源和耗能分布式电源有可能不能满足微电网的供电需求，因此，先需要判断第一电源的电量生产率及与耗能分布式电源的生产率之和能否满足微电网的供电需求，在能满足时通过上述第一电源和非耗能分布式电源给微电网供电，在不能满足时，通过第一电源、第一电源对应的电量存储单元和非耗能分布式电源给微电网供电，在满足供电需求的情况下实现成本最小化；在通过上述接入计划来调整上述微电网中分布式电源的接入时，通过仿真单元根据微电网的配电图、电网参数和待接入分布式电源的位置及上述待接入分布式电源的参数建立上述仿真模型，为通过上述仿真模型模拟微电网调整待接入分布式电源和不稳定的第二电源提供了条件，通过上述技术方案的相互配合，不仅实现了成本最小化，还保障了整个微电网的稳定性，减少了直接接入待入网分布式电源引起电网的损害。