专利名称：基于主动机制的配电网间歇式能源消纳系统及其方法
技术领域：
本发明涉及智能电网领域对于间歇式能源的消纳技术，本发明提出一种基于主动机制的配电网间歇式能源消纳系统及其方法。
背景技术：
分布式发电(尤其是可再生能源)以其高效、灵活及可持续性成为电力工业界应对能源危机和环境保护的重要手段，分布式发电的接入可以缓解负荷增长的压力，延缓电网升级建设以及减小电网运行的能量损耗。但是分布式可再生能源，例如风能、太阳能等， 受环境影响很大，其间歇性和波动性会给其接入电网带来一系列的问题包括潮流、电压波动、短路容量、电能质量以及稳定性等。目前，对间歇式能源的消纳技术主要集中在两个方面
(1)跟踪间歇式能源所连接的负荷大小，自动调节其功率输出跟踪负荷，实现负荷的就地平衡，但是若间歇式能源的最大功率输出大于负荷时，不得不降低其出力，这种方式对于间歇能源的消纳效率低下，往往不能实现间歇能源的完整消纳；
(2)将储能装置引入间歇式能源发电中，通过储能装置的充放电设置，一方面可以在间歇式能源大于其连接负荷时，将多余的能量存储起来，提高了间歇式能源的利用率，另一方面平滑其输出功率，消除其出力的随机性带来的影响；这种方式对于间歇式能源的消纳更为合理，也能提高间歇式能源的利用率。但是现阶段所述两种技术都是从当地负荷点上进行间歇能源的消纳，属于点消纳，并没有从整个配电网的层面上考虑其综合调节。另外，微网作为一种至下而上的方法，集中解决当网络发生扰动时的孤岛运行。其对于分布式能源能进行集中管控，是当前解决分布式发电接入的一个有效手段，但是由于微网规模较小，其间歇式能源的接入也较为集中，所以微网无法实现对间歇式能源大规模大容量地消纳。
发明内容
本发明的目的在于，本发明提供一种基于主动机制的配电网间歇式能源消纳方法，该技术通过多级分层的协调控制系统，综合利用接入配电网的分布式发电、储能装置， 无功补偿装置、可控负载以及需求侧管理等各可控单元，实现在满足配电网安全经济运行的前提下，对于接入配电网的间歇式能源发电的最大限度消纳。为实现上述目的，本发明提供一种基于主动机制的配电网间歇式能源消纳系统， 包括
源网协调控制器，用于在间歇式能源就地层的间歇式能源接入点对于就地间歇式能源从功率及能量两个方面消纳，若无法在所述间歇式能源就地层中完全消纳所述就地间歇式能源，则向中压配网层输送所述未消纳的就地间歇式能源；主动配网控制器，用于对接入中压配网层的中压间歇式能源以及所述间歇式能源就地层无法完全消纳的所述就地间歇式能源，通过自动控制与调节进行综合消纳；以及
全局级主动配电网管理子系统，用于对整个配电网消纳间歇式能源过程的优化计算， 进行最优调度、运行方式优化及电压协调控制；
其中，所述源网协调控制器与所述全局级主动配电网管理子系统交互，所述源网协调控制器接收所述全局级主动配电网管理子系统调度指令；所述主动配网控制器与所述全局级主动配电网管理子系统交互，实现整个配电网在消纳间歇式能源的同时优化运行，满足配电网运行的安全约束。所述源网协调控制器、所述主动配网控制器与所述全局级主动配电网管理子系统三部分协同工作，从配电网层面上分层次主动适应间歇式能源的消纳。为实现以上目的，本发还相应提供一种基于主动机制的配电网间歇式能源消纳方法，具体方法如下
51在间歇式能源就地层中，源网协调控制器综合调度管理各可控单元一，进行就地间歇式能源消纳，控制各电能质量合格；
52若所述就地间歇式能源过大，无法在所述间歇式能源就地层完全消纳，则所述源网协调控制器与全局级主动配电网管理子系统交互，向中压配网层输送所述就地间歇式能源；
S3:在所述中压配网层中，主动配网控制器对接入所述中压配网层的中压间歇式能源以及所述间歇式能源就地层无法完全消纳的所述就地间歇式能源，通过所述主动配网控制器的主动负荷转移、功率型及能量型的储能装置供蓄控制以及可调负荷的调节的手段进行主动控制策略实现消纳；
S4:所述主动配网控制器与所述全局级主动配电网管理子系统交互所述中压配网层的各可控单元二的状态，通过优化算法得出各所述可控单元二的调度设定值，并由所述主动配网控制器统一调度各所述可控单元二；
S5 若在完整消纳所述中压间歇式能源和所述就地间歇式能源的过程中无法满足电压质量，通过高压配网变电站层的有载调压变压器，变电站控制系统及全局级主动配电网管理子系统进行调节，将电压调整至合理范围。所述可控单元一可为分布式发电单元、储能装置、无功补偿、有载调压变压器以及柔性负载等。所述可控单元二可为分布式发电单元、储能装置、无功补偿、有载调压变压器以及柔性负载等。所述全局级主动配电网管理子系统是基于主动机制算法的，通过对所述中压间歇式能源和所述就地间歇式能源的发电预测以及负荷预测，进行对整个配电网消纳过程优化计算，进行最优调度，运行方式优化及电压协调控制。总的来说，本发明提出基于配电网主动机制的间歇式能源多级分层消纳模式，通过多级分层的控制框架，在配电网中对间歇式能源进行多级分层消纳，形成以全局级主动配电网管理子系统为核心和以源网协调控制器，主动配网控制器以及变电站控制系统为代表的分布式多级协调，在高压配网变电站层、中压配网层以及间歇式能源就地层三个层面上，综合利用配电网的分布式发电单元、储能装置、无功补偿、有载调压变压器以及柔性负载等可控单元，实现在满足配电网安全经济运行前提下，对于接入配电网的间歇式能源进行最大限度消纳和高效利用。本发明采用了以上技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下优点
1、本发明综合利用配网的可调度资源，以多级分层模式进行间歇式能源消纳，消纳的间歇式能源容量规模更大，对绿色清洁能源的利用也更多。2、本发明在进行间歇式能源消纳的同时与管理系统协调交互，在消纳间歇式能源过程中实现网络安全与经济的综合最优运行。3、本发明对于间歇式能源的消纳更为灵活，能扩大间歇式能源在配网的接入半径。
图1是本发明一实施列的基于主动机制的配电网间歇式能源消纳系统的示意图； 图2是图1的基于主动机制的配电网间歇式能源消纳方法示意图3是图1的配电网架构图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明做出详细的说明，但下述实施列并非用于限定本发明。图1是本发明一实施列的基于主动机制的配电网间歇式能源消纳系统的示意图； 图3是图1的配电网架构图。请参见图1和图2，基于主动机制的配电网间歇式能源消纳系统，包括
源网协调控制器4，用于在间歇式能源就地层1的间歇式能源接入点对于就地间歇式能源从功率及能量两个方面消纳，若无法在所述间歇式能源就地层1中完全消纳所述就地间歇式能源，则向中压配网层2输送所述未消纳的就地间歇式能源；
主动配网控制器5，用于对接入中压配网层2的中压间歇式能源以及所述间歇式能源就地层1无法完全消纳的所述就地间歇式能源，通过自动控制与调节进行综合消纳；
全局级主动配电网管理子系统6，用于对整个配电网消纳间歇式能源过程的优化计算， 进行最优调度、运行方式优化及电压协调控制；
其中，所述源网协调控制器4与所述全局级主动配电网管理子系统6交互，所述源网协调控制器4接收所述全局级主动配电网管理子系统6调度指令；所述主动配网控制器5与所述全局级主动配电网管理子系统6交互，实现整个配电网在消纳间歇式能源的同时优化运行，满足配电网运行的安全约束。所述源网协调控制器、所述主动配网控制器与所述全局级主动配电网管理子系统三部分协同工作，从配电网层面上分层次主动适应间歇式能源的消纳。图2为本发明的基于主动机制的配电网间歇式能源消纳方法的示意图，图3是本发明的图1的配电网架构图，
请参见图2和图3，基于主动机制的配电网间歇式能源消纳方法步骤如下 Sl 在间歇式能源就地层1中，源网协调控制器4综合调度管理就地接入的各就地间歇式能源及分布式发电单元，利用就地的负荷资源及储能装置等，对分布式发功单元及储能装置等可控单元一进行就地间歇式能源消纳，并保证电压及频率等电能质量合格。S2 若就地间歇式能源过大，无法在间歇式能源就地层1完全消纳，则源网协调控制器4与全局级主动配电网管理子系统6交互，由全局级主动配电网管理子系统6进行协调调度，源网协调控制器4接收全局级主动配电网管理子系统6的调度指令，允许向中压配网层2输送就地间歇式能源。S3 在中压配网层2中，主动配网控制器5负责对接入中压配网层2的中压间歇式能源以及间歇式能源就地层1无法完全消纳的就地间歇式能源，通过所述主动配网控制器的主动负荷转移、功率型及能量型的储能装置供蓄控制以及可调负荷的调节的手段进行主动控制策略实现综合消纳。S4:主动配网控制器5与全局级主动配电网管理子系统6交互中压配网层2各可控单元二的状态，通过优化算法得出中压配网层2各可控单元二的调度设定值，并由主动配网控制器5统一实施对中压配网层2各可控单元二进行调度，实现整个配电网层在消纳中压间歇式能源和就地间歇式能源的同时优化运行，满足整个配电网层运行的安全约束。S5:若在完整消纳中压间歇式能源和就地间歇式能源的过程中无法满足其电压质量，将通过高压配网变电站层3的有载调压变压器及全局级主动配电网管理子系统进行调节，将电压调整至合理范围。其中，各可控单元一和可控单元二为分布式发电单元、储能装置、无功补偿、有载调压变压器以及柔性负载等；全局级主动配电网管理子系统基于主动机制算法，通过对中压间歇式能源和就地间歇式能源的发电预测以及负荷预测，实现对整个配电网消纳中压间歇式能源和就地间歇式能源的过程优化计算，实现最优调度，运行方式优化及电压协调控制，从而实现满足配电网安全经济运行前提下对于中压间歇式能源和就地间歇式能源的完整消纳。本发明提出源网协调控制器，对就地接入间歇式能源就地层的各间歇式能源及其他分布式发电单元进行综合调度管理，实现间歇式能源就地层的就地间歇式能源消纳，若就地间歇式能源输出过大，允许间歇式能源就地层多余的就地间歇式能源发电上送至中压配网层；本发明提出主动配网控制器，对由间歇式能源就地层多余的间歇式能源以及接入中压配网层的中压间歇式能源进行完整消纳，与全局级主动配电网管理子系统进行交互， 通过全局级主动配电网管理子系统优化算法得出各可控单元的调度设定值，由主动配网控制器对各可控单元进行统一调度，以实现满足安全经济运行前提下对间歇式能源的完整消纳；本发明提出的全局级主动配电网管理子系统，基于主动机制算法，通过对间歇式能源的发电预测以及负荷预测，实现对间歇式能源消纳过程中最优调度、运行方式优化及电压协调控制等优化计算。综上所述，本发明使用多级分层消纳模式实现对接入配电网上的间歇式能源实现完整消纳；形成以配电网控制与管理系统为核心的全局级和以源网协调控制器，主动配网控制器以及变电站控制系统为代表的分布式多级协调，在高压配网变电站层、中压配网层以及间歇式能源就地层三个层面上，综合利用配网的分布式发电单元、储能装置、无功补偿、有载调压变压器以及柔性负载等可控单元，实现在满足配网安全经济运行前提下，对于接入配电网的间歇式能源进行最大限度消纳。所述几个实施例仅是为了方便说明而举例，本发明所主张的权利范围应以申请专利范围所述为准，而非仅限于所述实施例。凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种基于主动机制的配电网间歇式能源消纳系统，其特征在于，包括源网协调控制器，用于在间歇式能源就地层的间歇式能源接入点对于就地间歇式能源从功率及能量两个方面消纳，若无法在所述间歇式能源就地层中完全消纳所述就地间歇式能源，则向中压配网层输送所述未消纳的就地间歇式能源；主动配网控制器，用于对接入中压配网层的中压间歇式能源以及所述间歇式能源就地层无法完全消纳的所述就地间歇式能源，通过自动控制与调节进行综合消纳；以及全局级主动配电网管理子系统，用于对整个配电网消纳间歇式能源过程的优化计算， 进行最优调度、运行方式优化及电压协调控制。
2.一种基于主动机制的配电网间歇式能源消纳方法，该方法包含在间歇式能源就地层中，源网协调控制器综合调度管理各可控单元一，进行就地间歇式能源消纳，控制各电能质量合格；若所述就地间歇式能源过大，无法在所述间歇式能源就地层完全消纳，则所述源网协调控制器与全局级主动配电网管理子系统交互，向中压配网层输送所述就地间歇式能源；在所述中压配网层中，主动配网控制器对接入所述中压配网层的中压间歇式能源以及所述间歇式能源就地层无法完全消纳的所述就地间歇式能源，通过所述主动配网控制器的主动负荷转移、功率型及能量型的储能装置供蓄控制以及可调负荷的调节的手段进行主动控制策略实现消纳；所述主动配网控制器与所述全局级主动配电网管理子系统交互所述中压配网层的各可控单元二的状态，通过优化算法得出各所述可控单元二的调度设定值，并由所述主动配网控制器统一调度各所述可控单元二；若在完整消纳所述中压间歇式能源和所述就地间歇式能源的过程中无法满足电压质量，通过高压配网变电站层的有载调压变压器，变电站控制系统及全局级主动配电网管理子系统进行调节，将电压调整至合理范围。
3.如权利要求1所述的基于主动机制的配电网间歇式能源消纳方法，其特征在于，所述可控单元一可为分布式发电单元、储能装置、无功补偿、有载调压变压器以及柔性负载等。
4.如权利要求1所述的基于主动机制的配电网间歇式能源消纳方法，其特征在于，所述可控单元二可为分布式发电单元、储能装置、无功补偿、有载调压变压器以及柔性负载等。
5.如权利要求1所述的基于主动机制的配电网间歇式能源消纳方法，其特征在于，所述全局级主动配电网管理子系统是基于主动机制算法的，通过对所述中压间歇式能源和所述就地间歇式能源的发电预测以及负荷预测，进行对整个配电网消纳过程优化计算，进行最优调度，运行方式优化及电压协调控制。
全文摘要
一种基于主动机制的配电网间歇式能源消纳系统及其方法，首先在间歇式能源接入点由源网协调控制器就地消纳间歇式能源，若间歇式能源过剩，过剩能源向中压配网层输送，然后在中压配网层中主动配网控制器通过全局最优协调以及分布自治的主动机制算法实现间歇式能源消纳，实现配电网的最优调度、运行方式优化及电压协调控制。本发明实现在满足配电网安全经济运行前提下，对于接入配电网的间歇式能源进行最大限度消纳和高效利用。
文档编号H02J3/00GK102570456SQ20121001397
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月17日 优先权日2012年1月17日
发明者于文鹏, 刘 东, 尤毅, 廖怀庆, 潘飞, 翁嘉明, 陈飞, 黄玉辉 申请人:上海交通大学