一种为能源互联网服务的源/网/储/荷协调管理系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及能源互联网领域与分布式电源领域，具体涉及一种应用于能源互联网 的源/网/储/荷协调管理系统及方法。
【背景技术】
[0002] 分布式电源、通信与控制技术的快速发展带来智能电网、主动配电网等研究领域 的兴起，源/网/储/荷协调优化是一种对分布式电源、电网、储能装置及负荷的综合管理， 涵盖电能生产、传输、分配和消费各环节，能进一步提高分布式可再生能源的消纳水平，并 兼顾系统经济性与安全性。当前兴起的能源互联网是能源体系新的发展方向，旨在打造横 向多能源体互补、纵向源/网/储/荷协调互动的能源互联圈，最大程度地利用分布式可再 生能源，实现本地化的能量供给及大范围的能量互联。源/网/储/荷协调优化管理将是 实现能源互联网的重要技术之一。
[0003] 在能源互联网迅速发展的背景下，源/网/储/荷协调优化管理的重要性日渐提 高。目前国内外的研究集中在微电网范围内的区域内部自治，较少涉及与电网的优化协调， 侧重于分布式电源、储能装置的单一或部分协调控制，缺少将源/网/储/荷作为一个可协 调优化管理整体的研究，未能对经济负荷分配起到有力支撑。相关协调管理方法或层级性 不强、主控中心数据量过大、未达到能源互联网级别的控制要求，或仅做框架性建议、管理 结构松散，实际应用时的响应速度、灵活程度等方面都会受到制约。
【发明内容】
[0004] 为克服上述【背景技术】中对能源互联网中分布式电源、储能装置、负荷及电力系统 的互联及其综合管理的不足，本发明提供的目的是提供一种为能源互联网服务的源/网/ 储/荷协调管理系统及方法。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0006] -种为能源互联网服务的源/网/储/荷协调管理系统，包括源/网/储/荷智 能管理系统和源/网/储/荷互联通信系统；
[0007] 所述源/网/储/荷智能管理系统包括需求层、状态层和控制层，其中，
[0008] 所述需求层用于接受设置信息，即源/网/储/荷互联通信系统汇集的源/网/ 储/荷的基础数据与控制目标的信息，至少包含分布式电源在最大功率点跟踪下的出力状 态PDGM，配电网给出或接受的最大功率P<；_s_lini、Py+um，并网条件下采集的网侧电压U%电池 储能系统设定的最小与最大荷电状态S0C_、S0C_，用户模式选择，用户同意接受需求侧管 理时的最小负荷需求IV_;
[0009] 所述状态层用于接受运行信息，即利用源/网/储/荷互联通信系统实时采集的 源/网/储/荷运行状态参数，至少包含分布式电源实际发电功率PD(；，源/储/荷所在母线 的实际测量电压U，电池储能系统即时S0C与出力Ps，用户实时负荷，电网提供功率
[0010] 所述控制层包括中央控制器，通过需求层、状态层提供的信息数据，根据中央控制 器中设定的优化管理进行条件判断与控制；控制层的相关控制参数至少包括分布式电源的 出力调整用户模式切换、储能单元充放电切换；所述的中央控制器中设定的优化管 理为：引入功率调节因子储能单元与电网的功率分配系数KD，比例控制器系数λ， 表达式如下：
[0012] 其中，U是状态层测得的源/储/荷所在母线电压；λ表示比例控制器系数；^表 示总的功率调节因子，是<、6之和；
[0013] 所述源/网/储/荷互联通信系统包括调度指令、需求指令、可控负荷、负荷控制 单元、电力电子设备、分布式电源、控制单元，其中，所述调度指令连接上层电网，并将调度 指令信息传输至需求层和状态层；所述需求指令连接可控负荷，并将可控负荷的需求指令 信息传输至需求层；可控负荷的状态信息传输至状态层，负荷控制单元接收控制层的信息， 并将信息传输至可控负荷；电力电子设备连接分布式电源，并将信息传输至状态层，控制单 元接收状态层和控制层的信息，并将信号传输至电力电子设备。
[0014] -种为能源互联网服务的源/网/储/荷协调管理方法，利用源/网/储/荷互 联通信系统为源/网/储/荷智能管理系统传递需求变量，并反馈智能管理系统的控制要 求，具体包括：
[0015] 通过需求层汇集源/网/储/荷的控制参数、状态定义等基础数据与控制目标的 信息；
[0016] 通过状态层实时采集源/网/储/荷的运行状态参数；
[0017] 最后通过控制层实现系统功率平衡，总目标函数表示为：
[0018] Pdg+Ps+Pg= P L
[0019] 式中，PDG，Ps，PG分别表不分布式电源，储能单兀与电网的出力；P L表不用户总负 荷；
[0020] 当用户负荷大于分布式电源出力，系统判断储能系统的状态，若即时S0C小于设 定的最小值S0C_，需由电网侧供电；通过与需求层最近一次收集到的电网Ρ^11Π1&相应的 电价指令，根据用户预先设置的常规、经济等运行模式以表示在用户接受需求侧管理 后的最小负荷需求，即负荷的不可控部分，决定用户是否切入经济模式运行。
[0021] 分布式电源优先按ΜΡΡΤ的控制出力，当储能单元荷电状态超出设定最大值S0C_ 且功率调节因子P〔大于电网设定接受的最大功率时，控制层能决定将分布式电源出力 设置为：
[0023] 本发明的有益效果是：本发明通过建立测量、控制等信号的通信网络，实现源/网 /储/荷之间的实时信息采集，并将数据传输智能控制系统，并为智能管理系统的控制指令 提供通信支持。与现有技术相比，本发明是对源/网/储/荷的协调优化管理，考虑到未来 能源互联网的大量数据，控制系统采用三层结构实现，可以根据通讯速度、运算能力和系统 响应要求灵活选择系统控制目标，控制效果也更加精确，具有需求侧管理功能，进一步提升 分布式电源的利用率。
【附图说明】
[0024] 图1是本发明的源/网/储/荷协调管理系统示意图；
[0025] 图2是本发明的工作流程例。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合说明书附图对一种为能源互联网服务的源/网/储/荷协调管理系统及 方法做进一步描述。
[0027] 如图1所示为本发明的一种为能源互联网服务的源/网/储/荷协调管理系统， 图中，实线表示设备或装置之间的互联，虚线表示测量、控制等信号的通信网络，利用通信 网络实现系统元数据的采集与监控，并在源/储/荷之间建立信息通道，为智能控制系统的 控制指令提供通信支持。包括源/网/储/荷智能管理系统和源/网/储/荷互联通信系 统；源/网/储/荷智能管理系统包括需求层、状态层和控制层，其中，
[0028] 需求层用于接受设置信息，即源/网/储/荷互联通信系统汇集的源/网/储/ 荷控制参数、状态定义等基础数据与控制目标的信息，至少包含分布式电源在最大功率点 跟踪下的出力状态PD(；_M，配电网给出或接受的最大功率P(；_s_ lini、P(；_Uini，系统参考电压If，在 并入电网的条件下，此值来自于需求层的网侧电压采集；网络经营者或监管者发布的其他 指令信息也可在需求层汇集；电池储能系统设定的最小与最大荷电状态S0C_、S0C_，用户 模式选择，用户同意接受需求侧管理时的最小负荷需求，在此范围内工作可以延长电 池使用寿命。
[0029] 状态层用于接受运行信息，即利用源/网/储/荷互联通信系统实时采集的源/ 网/储/荷运行状态参数，至少包含分布式电源实际发电功率PDe，源/储/荷所在母线的 实际测量电压U，电池储能系统即时S0C与出力Ps，用户实时负荷，电网提供功率
[0030] 控制层包括中央控制器，通过需求层、状态层提供的信息数据，根据中央控制器中 设定的优化管理进行条件判断与控制；控制层的相关控制参数至少包括分布式电源的出 力调整用户模式切换、储能单元充放电切换；所述的中央控制器中设定的优化管理 为：引入功率调节因子g，储能单元与电网的功率分配系数KD，比例控制器系数λ， 表达式如下：
[0032] 其中，U是状态层测得的源/储/荷所在母线电压；λ表示比例控制器系数；^表 示总的功率调节因子，是之和；
[0033] 源/网/储/荷互联通信系统包括调度指令、需求指令、可控负荷、负荷控制单元、 电力电子设备、分布式电源、控制单元，其中，调度指令连接上层电网，并将调度指令信息传 输至需求层和状态层；所述需求指令连接可控负荷，并将可控负荷的需求指令信息传输至 需求层；可控