一种低损耗智能电网的管理系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低损耗智能电网的管理系统及方法。
【背景技术】
[0002]随着经济社会发展，能源需求和环境成本都在加大，能源节约、高效利用及可再生能源开发、建设绿色低碳环保的生态城市成为当今各国政府面临的课题。为保障我国能源环境可持续发展，满足经济社会用电需求，缓解电力供应出现紧张趋势，各地电力相关部门正着手于制定相关的技术、经济手段鼓励电力需求侧用户自主削峰填谷。从电部门的角度考虑，多利用低谷电可以有效地减少系统的维护成本，在具有并网逆变装置的条件下，可以进一步向电网输送电力，获得收益。从电力管理部门的角度考虑，削峰填谷可以减少高峰负荷所要求的装机容量。一方面可以提高大容量蓄电池管理者的积极性，另一方面也可以减少国家的投资，提高电力设备的利用效率，优化电网结构。
[0003]目前有不少小区都装了光伏发电系统，极少数小区还装了小型风力发电系统，但这些系统一股都是独立运行，并由供电公司统一购买发电量，然后通过电网统一卖给用户，基本不涉及到可在生能源发电系统的能量管理与储能，也很少与用电系统进行综合管理，一方面难以提高可在生能源的利用率，另一方面没有与用电环节进行综合管理，用户支持度不高，参与意识很低，很难提高小区的节电率。同时有部分专利也做了相关的研究和介绍，如中国专利CN201674427U的《太阳能供电的智能楼宇控制系统》着重介绍了以太阳能为供电为主要来源的智能楼宇控制系统，不涉及到可在生能源发电系统的能量管理与储能，用电系统单一，没有综合的对发电和用电进行管理，基本上不涉及用户交互。专利CN100394749C《智能家居与智能小区的自动化控制系统》着重介绍了一种自动化控制系统在小区和家居中的应用，实现设备的自动化和智能化控制，并没有充分利用可再生能源，也没有关注节约用电策略，节电的效果不显著。这些专利基本上都是着重于某些个别系统和方法，并没有介绍一种综合性、功能较为齐全的小区集成了绿色发电和智能化节能用电的应用方案。
【发明内容】
[0004]发明目的:本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种有效提升该区域的可在生能源的利用率，提高该区域供电网络的可靠性，提高整个该区域电网的智能化程度，还可以有效节约能源并提高用户用电满意度。同时可以直接将运用该系统后节约的电量及各时段用电量进行统计，对应各时段电费单价得到电费差价的低损耗智能电网的管理系统及方法。
[0005]技术方案:本发明所述的一种低损耗智能电网的管理系统，包括一体式控制机、发电与储能侧管理系统和用电侧管理系统；
所述的一体式控制机，控制储能模块的充、放电形式并向用电侧提供电能，包括控制装置、充电器、逆变器和输出端，所述的充电器将国家电网电能对储能系统进行充电，所述的逆变器将储能系统的直流电转变成交流电并输出给输出端；
所述的发电及储能侧管理系统对发电储能系统进行管理；发电储能系统包括传统电网供电、可再生能源发电、补充发电和储能系统；所述的发电及储能侧管理系统包括:发电监测模块、供电方式自动调控模块、储能监控模块、自动配网模块、自愈系统、发电和储能调控模块、发电量预测模块、电价管理模块、应急管理模块和远程监控模块；
所述发电监测模块实时监测传统电网的供电运行状态和电量，以及可再生能源发电状态和发电量，存储供电、发电的状态信息以及电量，以供所述的发电储能侧管理系统的其他模块使用，并实时传输给所述的用电侧管理系统，供智能化用电管理策略使用；
所述的供电方式自动调控模块根据所述的发电监测模块存储的信息以及所述的用电侧管理系统传来的预测的用电量信息，通过预存的各种控制策略自动地选择某一时刻或时段的供电方式；
所述的储能监控模块实时地监测储能设备的运行状态以及所储电量，并将这些状态信息和储电量进行存储，以备所述的发电储能侧管理系统的其他模块使用；
所述的自动配网模块对区域配网的运行工况进行监视、控制，并对其设备和日常工作实现离线、在线管理，提高配网运行的可靠性和故障自动分段、故障快速处理；
所述的发电和储能调控模块根据所述的用电侧管理系统传输过来的用电量的统计信息和用电量的预测信息，通过各种策略管理自动的调控可再生能源发电所产生的电力的使用方式包括直接供电或电能存储；
所述的发电量预测模块利用所述的发电监测模块所存储的信息进行仿真和预测未来某个时段的发电总量和发电量的变化趋势，同时将这些信息进行存储，并实时传输给所述的用电侧管理系统以备各种智能化决策使用；
所述的电价管理模块用于电价的调整和预售电管理，并将实时的电价传输给所述的用电侧管理系统以供各种智能化决策使用；
所述的发电及储能侧管理系统通过有线网络传输介质获取发电及储能系统的信息，包括用电侧管理系统的设备运行状态、家庭用电量统计、公共区域设备用电量统计、家庭用电量趋势、公共区域设备用电量趋势、区域总用电量趋势和预付电费，结合发电储能侧管理系统状态，自动调控发电储能系统运行状态，并根据各种控制策略自动选择供电方式，具体包括:大电网单独供电方式、可再生能源发电单独供电方式、可再生能源发电单独供电且给储能系统充电方式、可再生能源与储能系统共同供电方式、补充发电系统单独供电方式、混合供电方式和传统电网给储能系统充电方式；同时还给向发电及储能系统发送各种控制指令使得发电及储能系统按照所述的发电及储能侧管理系统的要求工作；
所述的用电侧管理系统对区域内的家庭用电和公共用电用电负荷进行管理，所述的用电侧管理系统包括:家庭用电设备的用电监控模块、区域公共设备用电监控模块、用电量预测模块、设备智能化管理模块、设备远程监控模块、节约用电控制策略模块和预付费管理模块；
所述的用电侧管理系统通过家用设备用电监控模块及公共设备用电监控模块实时地监测各个家用设备的用电状态和小区内部各个公共设备的用电状态，并进行用电量的统计，将所得到的状态信息和用电量数据进行实时存储；同时接收系统的控制指令实现对设备的开关控制，进行设备信息管理、操作日志管理； 所述的用电量预测模块通过利用家用设备用电监控模块和公共设备用电监控模块所存储的设备用电量统计数据进行仿真和预测，预测未来某一时间点或时间段的用电量以及用电量的变化趋势，同时结合所述的节约用电控制策略模块实现对未来某一时间点或时间段某一用电设备或系统的用电量的准确预测并将预测的结果实时地传输到所述的发电、储能侧管理系统以供其进行各种智能化的决策使用；
所述的节约用电控制策略模块通过预存的控制策略，以及所述的发电储能侧管理系统传输过来的实时电价信息及发电量预测信息来调整各种用电控制策略，在保证不影响用户使用习惯下自动地实现对不同情况下设备智能化和自动化控制；同时根据所述的发电储能侧管理系统传输过来各种数据信息来调整各种用电控制策略；
所述的用电侧管理系统通过智能电网综合信息平台获得所述的发电储能侧管理系统的大电网运行状态、大电网发电量、可再生能源系统运行状态、可再生能源系统发电量、补充发电系统运行状态、补充发电系统发电量、储能系统运行状态、储能系统电量、发电总量、发电量变化趋势和实时电价，结合用电侧管理系统的状态优化用电管理策略，提高可再生能源利用率、提高用电设备智能化和节约用电；
所述的发电与储能侧管理系统和用电侧管理系统两大系统通过网络通信技术进行数据的交互与共享，实现发电与用电的综合协调控制。
[0006]进一步的，所述的控制装置根据电价及天气来控制储能系统的充电形式，当电价低时，控制充电器对储能系统进行充电；当有阳光时，选择由光伏发电对储能系统进行充电，但风力较大时，选择由风力发电对储能系统进行充电。
[0007]同时，所述控制装置监测储能系统的储能量，根据储能系统柜储能量及电价控制供电形式，当电价低时，国家电网与输出端连接，通过国家电网直接供电；当电价高且储能系统储能量大于放电阈值时，储能系统通过逆变器与输出端连接，由储能系统进行供电，当电价高且储能量小于放电阈值时，国家电网与输出端连接，通过国家电网直接供电。
[0008]进一步的，所述的自愈系统利用发电监控模块、储能监控模块所存储的大量运行状态信息进行实时或超实时仿真，实现故障发展快速仿真的实时预测功能，对故障后的系统实现超实时的分析计算，从而实现对各发电、供电和储能系统的实时控制；所述的应急管理模块跟所述的自愈系统模块紧密配合，根据所述的自愈系统各种仿真信息和决策信息，对发生的各种故障进行应急处理。
[0009]本发明还公开了上述一种低损耗智能电网的管理系统的管理方法，包括如下所列的方式:
(1)大电网单独供电方式:在可再生能源及其储能系统故障或者无法输出电能时，由大电网单独供电；
(2)可再生能源发电单独供电方式:当可再生能源发电量完全能够满足用户用电需求时由可再生能源单独供电；
(3)可再生能源发电单独供电且