一种新能源模块化的微电网协调控制系统的制作方法

本发明涉及微电网控制，具体涉及一种新能源模块化的微电网协调控制系统。

背景技术：

1、由于分布式发电存在量大分散、波动性强、脱网风险高等问题，其并网运行和协调控制给电力系统带来了巨大的挑战。

2、微电网作为分布式电源的有效管理方案，已经成为现代电网的一个重要发展方向，微电网的出现具有以下几个重要意义：

3、1)保障电网安全稳定运行，分布式电源大量接入配电网后，如果不加以引导和控制，会造成配电网供电可靠性降低等问题，有必要通过源网荷储一体化及多能互补技术手段，保障电网的安全稳定运行；

4、2)提高清洁能源的消纳能力，为了提高清洁能源的利用率，有必要采用相应的协同控制手段，提高微电网中发用电在时间、空间上的匹配程度，提高微电网对清洁能源的消纳能力；

5、3)提高电网资产利用率，由于季节性变化、周期性变化、节假日等时间因素的影响，负荷波动很大，造成电网资产利用率偏低，有必要通过“分布式电源-微电网-柔性负荷-储能”的协同控制，提高谷时用电，降低峰时用电，从而降低峰谷差，以提高电网资产利用率；

6、4)提高电网运行经济性，高比例新能源和高比例电子器件的接入，使得电网的电压水平和无功潮流受到了很大影响，有必要通过包含分布式电源的微电网运行方式的调整和无功优化技术，降低网损，提高电网运行的经济性。

7、然而，现有的微电网协调控制系统不能对大规模分布式电源与配电网之间进行较好地协调控制，导致电力系统的清洁能源消纳能力较差，无法对大规模资源进行合理配置。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种新能源模块化的微电网协调控制系统，能够有效克服现有技术所存在的不能对大规模分布式电源与配电网之间进行合理协调控制的缺陷。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

5、一种新能源模块化的微电网协调控制系统，包括资源层、通讯层、平台层和应用层；

6、资源层，负责设备资源信息的感知和汇集，通过通讯层向平台层上传设备实时运行数据，并接收应用层下发的协调控制指令；

7、通讯层，应用信息通信技术，保障设备实时运行数据及协调控制指令安全、及时、稳定的传输，通过智能网关将各个子系统所使用的非标准通信协议统一转换为标准通信协议，将资源层接入系统；

8、平台层，为系统应用功能集成提供平台支撑能力，实现资源层数据的接入、清洗、处理，同时实现应用层与业务系统的贯通；

9、应用层，包括综合监视、分析决策、能源调控三大类功能，为系统提供综合监视、分析预测、分析评估、电网互动、协调控制服务；

10、其中，分布式电源包括以氢能、光伏、风力形式在内的发电系统。

11、优选地，所述平台层包括数据清洗和数据处理，所述数据处理包括基本数据处理、数据格式标准化、数据加密和数据远程传输。

12、优选地，所述综合监视包括对象化建模、分布式电源监测、氢储能站监测和可控负荷监测；

13、对象化建模，分别对分布式电源、氢储能站、可控负荷和升压站进行建模，包括基本信息、实时数据、预测数据、日前用电计划、日内用电计划、日前预测、日内预测和实时可调节特性信息；

14、分布式电源监测，以图元、列表、曲线表现形式，实现对分布式电源发电情况、运行状态的精细化监测，提供出力监测图，实时反映功率、有功变化量；

15、氢储能站监测，实时显示氢储能系统的运行状态，包括发电功率、用电功率、单堆发电功率、电流、电压电气量，以及氢气供应系统、燃料电池电堆、水热管理系统的关键数据，通过电气主接线图、电气图元、曲线图、棒图、饼图、列表多种方式展现，提供一体化的图形操作，各种信息参数的查看和管理，便于数据信息快速查询；

16、可控负荷监测，展示可控负荷数据，对负荷和电量进行实时监测和能耗异常报警，对可控负荷进行监测、分类分析和评估，解决可控负荷资源的可观、可测、可调、可控问题。

17、优选地，所述分析决策包括分析预测和分析评估，所述分析预测包括功率预测和负荷预测；

18、功率预测，基于历史发电数据，结合微气象站获取的天气数据，利用相似日方法建立多种组合功率预测模型，根据不同地形地貌特点对分布式电源进行分组归类，选用匹配的预测模型和算法，生成精准可靠的功率预测结果，同时提供对功率预测结果的综合评估服务，全面分析预测误差、数据质量、精度趋势；

19、负荷预测，根据负荷预测的特点以及单一预测算法预测精度低的情况，采用多种算法相结合，寻求负荷与各种相关因素之间的内在联系，充分各种关联因素，对未来的负荷进行科学预测，提供1-7天的短期负荷预测和1-4小时的超短期负荷预测。

20、优选地，所述分析评估包括可调节能力评估、微网源荷平衡分析和氢储能站运行分析；

21、可调节能力评估，从可控单元执行层获取各负荷基础运行参数、网架限值数据、实时运行数据，结合功率预测、负荷预测的预测结果，充分考虑各种因素，计算得到未来资源可调节能力的上下限数值，并将计算得出的可调资源裕度数据存入实时库及历史库，为中长期负荷计划、可控负荷控制提供数据基础；

22、微网源荷平衡分析，包括实时源荷平衡分析和未来源荷平衡分析，实时源荷平衡分析对当前电源侧与负荷侧的实时供需平衡能力进行计算，得出实时源荷平衡率，为系统协调控制的效果评估提供数据支撑；未来源荷平衡分析对未来一段时间内的电源侧与负荷侧供需平衡能力进行分析，为中长期负荷计划的制定、大电网电量的购买、辅助报价提供数据基础；

23、氢储能站运行分析，根据氢储能系统的发电量、总储氢容量、当前储氢容量、储氢罐压力约束、储蓄循环约束，建立“储氢-发电”运行模型，综合分析氢储能站电量指标、能效指标、可靠性指标、可发电功率区间及时长、制氢功率区间及时长，为微电网源荷平衡及优化调度提供基础支撑。

24、优选地，所述能源调控包括电网互动和协调控制；

25、电网互动，由系统上传控制相关的实时信息，并接收调度主站下发的有功控制指令，系统根据分布式电源和氢储能站的运行工况，采用协调分配控制策略计算有功控制指令，并发送至分布式电源和氢储能系统执行；

26、协调控制，包括负荷控制、发电控制、氢储能控制和离并网控制。

27、优选地，所述负荷控制根据优化调度的各运行模式，将控制策略分解生成的调控目标发送至负荷设备所属通讯终端，由通讯终端控制负荷执行目标指令，并获取通讯终端返回的负荷运行数据，判断调控目标是否成功实现；

28、所述发电控制根据优化调度的各运行模式，将控制策略分解生成的调控目标发送至分布式电源所属的通讯终端，实现分布式电源的功率调节，并获取通讯终端返回的分布式电源运行数据，判断调控目标是否成功实现；

29、所述氢储能控制根据氢储能系统的运行工况和优化调度的各运行模式，对氢储能系统进行制氢与发电之间工作状态的切换，结合单电堆发电功率和制氢功率，按照组合模式进行差额调节；

30、所述离并网控制根据微电网运行模式的需要，对并网点开关进行合闸、分闸控制，合闸时应根据公共并网点监测数据进行检同期合闸或检无压合闸，将控制指令精准发送至离并网控制器。

31、优选地，所述能源调控过程中通过以下方式进行ai学习逻辑优化：

32、误差函数：误差函数是指对于给定的输入，模型计算的输出与期望输出之间的差距，通过最小化误差函数，可以使得模型的预测结果更加准确；

33、梯度下降算法：梯度下降算法是一种常用的优化算法，通过求解误差函数的梯度来更新模型参数，从而实现误差函数的最小化，随着模型训练的进行，模型参数会趋向于局部最优点，从而达到最佳的预测效果；

34、学习率：学习率是对模型参数更新步长的控制，如果学习率过大，会导致模型参数在更新时偏离正确方向；如果学习率过小，会导致模型参数花费较多时间才能接近最优解；

35、正则化技术：正则化技术是为了防止过拟合而设计的，通过引入正则化项，来抑制过高的模型复杂度和噪声，从而提高模型的预测效果和泛化性能。

36、(三)有益效果

37、与现有技术相比，本发明所提供的一种新能源模块化的微电网协调控制系统，构建模块化储能及可控负荷的市场化运营机制，通过多时间尺度下的协调优化控制，探索分布式电源与负荷之间的智能互动和安全可控机制，有效提升电力系统的清洁能源消纳能力、大规模资源配置能力以及灵活调节能力。