分布式能源网络系统、微网、网络调度系统及其形成方法

摘要

本发明公开了一种分布式能源网络系统、微网、网络调度系统及其形成方法，涉及分布式能源技术领域，为有效提高各个微网中的能源利用率而发明。分布式能源网络系统包括多个微网、网络调度系统以及联络线，联络线用于连接微网，其中，微网将自身的运行数据发送给网络调度系统，网络调度系统根据接收的各个微网的运行数据，确定各个微网中的两个微网是否满足互联条件；若确定两个微网满足互联条件，向所述两个微网发送控制指令以指示所述两个微网执行互联，继而能够控制所述两个微网之间的能量交易。本发明适用于分布式能源技术中。

说明书

技术领域

本发明涉及分布式能源技术领域，尤其涉及分布式能源网络系统、微网、 网络调度系统及其形成方法。

背景技术

分布式能源系统，不同于传统的集中式供能的能源系统，指的是将冷/热电 系统以小规模、小容量、模块化、分散式的方式直接安装在用户端，可独立地 输出冷、热、电能等的系统。

微网也被称为分布式能源孤岛系统，是分布式能源技术的一种重要利用方 式。微网是指将多个负荷和多个分布式电源按照一定的拓扑结构组成微型网络， 并通过静态开关关联至常规电网。现有技术中，微网具有一定的空间独立性， 能够为本地电力系统提供可调度负荷，可以在数秒内做出响应以满足系统需要， 适时向大电网提供有力支撑；并可以在维修系统同时不影响客户的负荷。而对 于用户，微网也可作为一个可定制的电源，可以满足用户多样化的需求。

但是，发明人发现现有技术至少存在如下问题：在设计上述分布式能源系 统之初时各个微网内的用能规模和用能规律能够基本匹配，但是随着时间推移， 由于微网具有一定的空间独立性，其用能规模和用能规律的供需很可能不再匹 配，由此造成了微网的能源利用率不高的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种分布式能源网络系统、微网、网络调度系统及其形 成方法，能够克服微网的能源利用率不高的问题。

本发明实施例采用如下技术方案：

一种微网互联系统，所述系统包括多个微网、网络调度系统以及联络线， 所述联络线用于连接微网，其中，

所述微网用于：

将所述微网的运行数据发送给网络调度系统，以便所述网络调度系统来确 定所述微网是否满足互联条件；

接收所述网络调度系统发送的控制指令；

根据所述接收的控制指令，与另一个微网合闸互联，以实现与所述另一个 微网之间的能量交易；

所述网络调度系统用于：

接收各个微网发送的运行数据；

根据所述接收的各个微网的运行数据，确定所述各个微网中的两个微网是 否满足互联条件；

若确定所述两个微网满足互联条件，向所述两个微网发送控制指令以指示 所述两个微网执行互联，从而能够控制所述两个微网之间的能量交易。

一种微网，所述微网包括：

发送单元，用于将所述微网的运行数据发送给位于分布式能源网络中的网 络调度系统，以便所述网络调度系统来确定所述微网是否满足互联条件；

接收单元，用于接收所述网络调度系统发送的控制指令；

互联单元，用于根据所述接收的控制指令，与另一个微网合闸互联，以实 现与所述另一个微网之间的能量交易。

一种网络调度系统，其特征在于，所述网络调度系统包括：

接收单元，用于接收各个微网发送的运行数据；

确定单元，用于根据所述接收单元接收的各个微网的运行数据，确定所述 各个微网中的两个微网是否满足互联条件；

发送单元，用于若所述确定单元确定所述两个微网满足互联条件，向所述 两个微网发送控制指令以指示所述两个微网执行互联，从而能够控制所述两个 微网之间的能量交易。

一种分布式能源网络的形成方法，应用于微网，包括：

将所述微网的运行数据发送给网络调度系统，以便所述网络调度系统来确 定所述微网是否满足互联条件；

接收所述网络调度系统发送的控制指令；

根据所述接收的控制指令，与另一个微网合闸互联，以实现与所述另一个 微网之间的能量交易。

一种分布式能源网络的形成方法，应用于网络调度系统，包括：

接收各个微网发送的运行数据；

根据所述接收的各个微网的运行数据，确定所述各个微网中的两个微网是 否满足互联条件；

若确定所述两个微网满足互联条件，向所述两个微网发送控制指令以指示 所述两个微网执行互联，从而能够控制所述两个微网之间的能量交易。

本发明实施例提供的分布式能源网络系统、微网、网络调度系统及其形成 方法，其中，分布式能源网络系统包括多个微网、网络调度系统以及联络线， 联络线用于连接微网，其中，微网将自身的运行数据发送给网络调度系统，网 络调度系统根据接收的各个微网的运行数据，确定各个微网中的两个微网是否 满足互联条件；若确定两个微网满足互联条件，向所述两个微网发送控制指令 以指示所述两个微网执行互联，从而网络调度系统能够控制所述两个微网之间 的能量交易。由此可看出，增加的网络调度系统能够根据每个微网的运行数据 来控制微网之间是否互联从而调度或重新分配各个微网的用能。而且由网络调 度系统判断互联的时机，由微网就地控制系统来执行操作，这一功能分割使两 个系统的优势得到了发挥，微网就地控制系统承担快速、可靠的控制。另外， 这种微网间的互联技术，使微网突破了现有技术中存在的空间局部性，能够在 分布式能源网络中进行更广泛的用能供需互动，从而有效提高各个微网中的能 源利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需 要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明 的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的分布式能源网络系统的一种系统架构示意图；

图2为图1所示的系统中微网之间的一种电气联络示意图；

图3为本发明实施例二提供的微网的一种结构示意图；

图4为本发明实施例三提供的网络调度系统的一种结构示意图；

图5为本发明实施例四提供的分布式能源网络的形成方法一种流程示意 图；

图6为本发明实施例五提供的的分布式能源网络的形成方法一种流程示意 图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明实施例一提供了一种微网互联系统10，如图1所示，微网互联系统 10包括多个微网11A、11B……11N、网络调度系统12以及联络线13，联络线 13用于连接微网，例如，如图1所示的联络线13连接微网11A和11B。其中，

微网11A用于：

将微网11A的运行数据发送给网络调度系统12，以便网络调度系统12来 确定微网11A是否满足互联条件；

接收网络调度系统12发送的控制指令；

根据所述接收的控制指令，与另一个微网合闸互联，以实现与所述另一个 微网之间的能量交易；

网络调度系统12用于：

接收各个微网11A、11B……11N发送的运行数据；

根据接收的各个微网的运行数据，确定各个微网中的两个微网是否满足互 联条件；

若确定两个微网满足互联条件，向所述两个微网发送控制指令以指示所述 两个微网执行互联，从而能够控制所述两个微网之间的能量交易。

其中，微网自身的运行数据包括总的实时有功功率、总的实时无功功率、 公共并网点的实时三相电压平均值、公共并网点的实时功率因数、当前总的有 功功率可调节上下区间、当前总的无功功率可调节上下区间。

其中，网络调度系统发送的控制指令包括有功功率指令和无功功率指令。 有功功率指令具体为网络调度系统下达微网未来一段时间内的有功功率区间； 无功功率指令具体为网络调度系统下达微网未来一段时间内的无功功率区间。

其中，可选的，两个微网满足互联条件具体为两个微网间有互联需求且所 述两个微网满足同频合闸要求。

本发明实施例一提供的微网互联系统10，该系统10包括多个微网11A、 11B……11N、网络调度系统12以及联络线13，联络线13用于连接微网，其中， 微网11A、11B……11N将自身的运行数据发送给网络调度系统12，网络调度系 统12根据接收的各个微网的运行数据，确定各个微网中的两个微网是否满足互 联条件；若确定两个微网满足互联条件，向所述两个微网发送控制指令以指示 所述两个微网执行互联，从而网络调度系统12能够控制所述两个微网之间的能 量交易。由此可看出，增加的网络调度系统能够根据每个微网的运行数据来控 制微网之间是否互联从而调度或重新分配各个微网的用能。而且由网络调度系 统判断互联的时机，由微网就地控制系统来执行操作，这一功能分割使两个系 统的优势得到了发挥，微网就地控制系统承担快速、可靠的控制。另外，这种 微网间的互联技术，使微网突破了现有技术中存在的空间局部性，能够在分布 式能源网络中进行更广泛的用能供需互动，从而有效提高各个微网中的能源利 用率。

可选地，在本发明的一个具体实施例中，若微网包括发电设备，则联络线 13包括有电力联络线131，此时，微网的发电设备的低压母线与电力联络线131 相连接；若所述微网包括产热设备，则所述联络线13包括有热力联络线132， 此时，微网的产热设备的主管线与热力联络线132相连接。

进一步地，在本发明的一个具体实施例中，在联络线13包括电力联络线131， 微网的发电设备的低压母线与电力联络线相连接的情况下，在电力联络线131 上可设置有变压器。其中该变压器的规格可为600KVA,10KV:0.4KV的变压器。 举例而言，参照图2所示的微网间互联的电气联络图，变压器设置在电力联络 线上，且在变压器的两侧设置有开关K1和K2，其中开关K1由图中的左侧微 网控制通断，开关K2由图中的右侧微网控制通断。

这种经过变压器再接出的联络线设计，可通过变压器进行相角联结调整和 电压变比调整，能够广泛地适应对端不同的电源区域，不影响对端的原有供电 系统，而且经济传输距离可达数公里。而且，上述设计与我国城市配电网的设 计和运行规范相匹配，二者具有很高的兼容性，适用于各种工程情况。

可选地，在本发明的一个具体实施例中，各个微网11和网络调度系统12 的具有统一的接口，以便各个微网11向网络调度系统12发送统一数学格式的 运行数据、以及网络调度系统12在向各个微网11发送命令时携带的参数也以 一致的数学格式发送。

其中，具体地，与该接口相关的参数可精简到只有八个参数，包括如前所 述的微网系统总的实时有功功率、微网系统总的实时无功功率、微网的公共并 网点的实时三相电压平均值、微网的公共并网点的实时功率因数、微网系统当 前总的有功功率可调节上下区间、微网系统当前总的无功功率可调节上下区间、 网络调度系统下达微网未来一段时间内的有功功率区间、网络调度系统下达微 网未来一段时间内的无功功率区间。由此只通过少量的参数来实现友好的调度 接口。

通过上述接口，微网上报给网络调度系统自己的发电计划和发电能力，网 络调度系统在发电能力范围内下达有功功率和无功功率指令。不论微网和网络 调度系统的内部结构如何，微网都以同样的接口与网络调度系统相接口。

可选地，在接收网络调度系统12发送的控制指令后，微网11A可具体用于：

调节所述微网侧的电压幅值，并确定所述微网侧的电压相位与所述另一个 微网的电压相位的差值；

当所述微网侧的电压幅值被调节在预设的幅值范围内，且所述微网侧的电 压相位与所述另一个微网的电压相位的差值被确定在预设的相位差范围内时， 与所述另一个微网完成合闸互联。

具体地，在接收网络调度系统12发送的控制指令后，在微网合闸前，首先 对微网侧的电压幅值进行微调，即稍微增大或稍微减小电压幅值使得电压幅值 在预设的幅值范围内。例如，减小电压幅值的2％-5％，使微网在合闸前的电压 幅值为原来电压幅值的95％-98％；又例如，增大电压幅值的2％-5％，使微网在 合闸前的电压幅值为原来电压幅值的102％-105％。同时，由于微网11侧的电压 相位随时间变化，因此微网11A一侧的电压相位与另一微网11B的电压相位的 差值也是变化的，由此要等待微网11A一侧的电压相位与另一微网11B的电压 相位的差值在预设的相位差范围内。之后，微网11A才能与微网11B互联。

在“两个微网满足互联条件具体为两个微网间有互联需求且所述两个微网 满足同频合闸要求”的基础上，可选地，网络调度系统12可具体用于：

分析判断各个微网中的两个微网在未来一段时间内的供需互补情况，以确 定两个微网是否具有互联需求；

当确定两个微网具有互联需求时，则确定两个微网之间是否满足同频合闸 要求；

若所述两个微网之间满足同频合闸要求，向两个微网发送控制指令以指示 两个微网执行互联。

本步骤中，分析判断所述各个微网中的两个微网在未来一段时间内的供需 互补情况可具体为，网络调度系统结合数据，对各个微网每相隔一段时间进行 功率预测，并根据功率预测结果分析判断两个微网在未来一段时间内每个微网 的发电能力和用电功率，由此确定供方微网和需方微网。具体而言，网络调度 系统根据天气、历史数据等条件，每相隔一段时间进行微网等系统的功率预测。 其中每隔一段时间可设置为15分钟级、2小时级，24小时级，48小时级四个 时间间隔的预测。然后，网络调度系统根据功率预测结果，可判别未来一段时 间内每个微网的发电能力和用电功率。微网的发电能力大于用电功率的某一设 定阈值，确定该微网是供方微网，优选地，该阈值应被设计为额定功率的50％ 以上。同时，如果微网的发电能力小于用电功率的某一设定阈值，可确定该微 网是需方微网，优选地，该阈值应被设计为额定功率的20％以下。此外，发电 能力和用电功率取的是未来一段时间内的预测平均值。未来一段时间可由本领 域技术人员根据实际情况具体设定，例如设置为未来的4小时等。

实施例二

本发明实施例二提供了一种微网21，如图3所示，微网21包括：

发送单元211，用于将微网21的运行数据发送给位于分布式能源网络中的 网络调度系统，以便所述网络调度系统来确定所述微网是否满足互联条件；

接收单元212，用于接收网络调度系统发送的控制指令；

互联单元213，用于根据接收单元212接收的控制指令，与另一个微网合闸 互联，以实现与所述另一个微网之间的能量交易。

本发明实施例二提供的微网21，该微网21包括：发送单元211，用于将所 述微网的运行数据发送给位于分布式能源网络中的网络调度系统，以便所述网 络调度系统来确定所述微网是否满足互联条件；接收单元212，用于接收所述网 络调度系统发送的控制指令；互联单元213，用于根据所述接收的控制指令，与 另一个微网合闸互联，以实现与所述另一个微网之间的能量交易。由此可看出， 增加的网络调度系统能够根据每个微网的运行数据来控制微网之间是否互联从 而调度或重新分配各个微网的用能。这种微网间的互联技术，使微网突破了现 有技术中存在的空间局部性，能够在分布式能源网络中进行更广泛的用能供需 互动，从而有效提高各个微网中的能源利用率。

可选地，在本发明的一个具体实施例中，互联单元213具体用于：

根据接收单元212接收的控制指令，调节所述微网侧的电压幅值，并确定 所述微网侧的电压相位与所述另一个微网的电压相位的差值；

当所述微网侧的电压幅值被调节在预设的幅值范围内，且所述微网侧的电 压相位与所述另一个微网的电压相位的差值被确定在预设的相位差范围内时， 与所述另一个微网完成合闸互联，以实现与所述另一个微网之间的能量交易。

实施例三

本发明实施例三提供了一种网络调度系统31，如图4所示，网络调度系统 31包括：

接收单元311，用于接收各个微网发送的运行数据；

确定单元312，用于根据所述接收单元接收的各个微网的运行数据，确定所 述各个微网中的两个微网是否满足互联条件；

发送单元313，用于若所述确定单元确定所述两个微网满足互联条件，向所 述两个微网发送控制指令以指示所述两个微网执行互联，从而能够控制所述两 个微网之间的能量交易。

本发明实施例三提供的网络调度系统31，该网络调度系统31包括：根据接 收单元311接收的各个微网的运行数据，确定单元312确定所述各个微网中的 两个微网是否满足互联条件；发送单元313，用于若确定单元312确定所述两个 微网满足互联条件，向所述两个微网发送控制指令以指示所述两个微网执行互 联，从而能够控制所述两个微网之间的能量交易。由此可看出，增加的网络调 度系统能够根据每个微网的运行数据来控制微网之间是否互联从而调度或重新 分配各个微网的用能。这种微网间的互联技术，使微网突破了现有技术中存在 的空间局部性，能够在分布式能源网络中进行更广泛的用能供需互动，从而有 效提高各个微网中的能源利用率。

可选地，在本发明的一个具体实施例中，上述互联条件具体为，所述两个 微网间有互联需求且所述两个微网满足同频合闸要求。

进一步地，在本发明的一个具体实施例中，确定单元312具体用于：

首先，分析判断所述各个微网中的两个微网在未来一段时间内的供需互补 情况，以确定所述两个微网是否具有互联需求。

其中，上述步骤实际是对微网有功功率的预测步骤。分析判断所述各个微 网中的两个微网在未来一段时间内的供需互补情况可具体为，网络调度系统结 合数据，对各个微网每相隔一段时间进行功率预测，并根据功率预测结果分析 判断两个微网在未来一段时间内每个微网的发电能力和用电功率，由此确定供 方微网和需方微网。

具体而言，网络调度系统根据天气、历史数据等条件，每相隔一段时间进 行微网等系统的功率预测。其中每隔一段时间可设置为15分钟级、2小时级， 24小时级，48小时级四个时间间隔的预测。通常预测至少要求在75％的准确度， 而准确度则是根据预测值和实际值的相对误差平均值计算而来。

网络调度系统根据功率预测结果，可判别未来一段时间内每个微网的发电 能力和用电功率。微网的发电能力大于用电功率的某一设定阈值，确定该微网 是供方微网，优选地，该阈值应被设计为50％以上。同时，如果微网的发电能 力小于用电功率的某一设定阈值，可确定该微网是需方微网，优选地，该阈值 应被设计为20％以下。

发电能力和用电功率取的是未来一段时间内的预测平均值。未来一段时间 可设置为未来的15分钟、2小时、4小时、24小时、48小时等。

需说明的是，两个微网在被分析判断其供需互补情况前，可选取为两个之 间的距离小于预设阈值的微网，例如小于10公里，从而能够分析该微网以及与 该微网临近的微网之间的供需情况。此外，还可设定这两个微网都需要满足其 他有利于能量互联的条件，例如输送能量2MW以下。

其次，当确定两个微网具有互联需求时，则确定所述两个微网之间是否满 足同频合闸要求。

这种情况下，发送单元313具体用于：

若两个微网之间满足同频合闸要求，向所述两个微网发送控制指令以指示 所述两个微网执行互联。

具体地，两个微网满足同频合闸要求可具体为两个微网侧的电压频率相同。 当所述两个微网侧的电压频率相同时，网络调度系统向所述两个微网发送控制 指令以指示两个微网执行互联。若两个微网侧的电压频率不同，则网络调度系 统不会指示这两个微网执行互联。

实施例四

本发明实施例四提供了一种分布式能源网络的形成方法，应用于微网，如 图5所示，该方法包括以下步骤：

S41、微网将自身的运行数据发送给网络调度系统，以便网络调度系统来确 定所述微网是否满足互联条件。

其中，微网自身的运行数据包括总的实时有功功率、总的实时无功功率、 公共并网点的实时三相电压平均值、公共并网点的实时功率因数、当前总的有 功功率可调节上下区间、当前总的无功功率可调节上下区间。

S42、微网接收网络调度系统发送的控制指令。

其中，网络调度系统发送的控制指令包括有功功率指令和无功功率指令， 其中，有功功率指令具体为网络调度系统下达微网未来一段时间内的有功功率 区间；无功功率指令具体为网络调度系统下达微网未来一段时间内的无功功率 区间。

S43、微网根据接收的控制指令，与另一个微网完成合闸互联，以实现与所 述另一个微网之间的能量交易。

具体地，微网根据接收的控制指令，与另一个微网完成合闸互联。然后， 当供需微网之间进行电能传输时，可在联络线上装设有电能表，电能表的数据 能够实时发送到网络调度系统。从微网互联开始，到微网联络线解开结束，需 方侧电能表的增量数据即为本次交易的电能量。

其中，可选地，在本发明的一个具体实施例中，S43具体包括以下步骤：

431、微网根据接收的控制指令，调节所述微网侧的电压幅值，并确定所述 微网侧的电压相位与所述另一个微网的电压相位的差值；

432、当所述微网侧的电压幅值被调节在预设的幅值范围内，且所述微网侧 的电压相位与所述另一个微网的电压相位的差值被确定在预设的相位差范围内 时，与所述另一个微网完成合闸互联。

其中，在接收网络调度系统发送的控制指令后，在微网合闸前，首先对微 网侧的电压幅值进行微调，即稍微增大或稍微减小电压幅值使得电压幅值在预 设的幅值范围内。例如，减小电压幅值的2％-5％，使之微网在合闸前的电压幅 值为原来电压幅值的95％-98％；又例如，增大电压幅值的2％-5％，使之微网在 合闸前的电压幅值为原来电压幅值的102％-105％。同时，由于微网侧的电压相 位随时间变化，因此微网一侧的电压相位与另一微网的电压相位的差值也是变 化的，由此要等待微网一侧的电压相位与另一微网的电压相位的差值在预设的 相位差范围内。之后，微网才能与微网互联。

本发明实施例四提供一种分布式能源网络的形成方法，应用于微网，该微 网将自身的运行数据发送给网络调度系统，以便所述网络调度系统来确定微网 是否满足互联条件，然后，接收所述网络调度系统发送的控制指令，并根据所 述接收的控制指令，与另一个微网完成合闸互联，以实现与另一个微网之间的 能量交易。由此，这种微网间的互联技术，使微网突破了现有技术中存在的空 间局部性，能够在分布式能源网络中进行更广泛的用能供需互动，从而有效提 高各个微网中的能源利用率。

实施例五

本发明实施例五提供了一种分布式能源网络的形成方法，应用于网络调度 系统，如图6所示，该方法包括以下步骤：

S51、网络调度系统接收各个微网发送的运行数据；

S52、根据所述接收的各个微网的运行数据，网络调度系统确定所述各个微 网中的两个微网是否满足互联条件；

可选地，所述两个微网满足互联条件具体为，所述两个微网间有互联需求 且所述两个微网满足同频合闸要求。其中，优选地，两个微网满足同频合闸要 求又可具体为两个微网的电压频率相同。

S53、若确定两个微网满足互联条件，网络调度系统向所述两个微网发送控 制指令以指示所述两个微网执行互联，从而能够控制所述两个微网之间的能量 交易。

本发明实施例五提供一种分布式能源网络的形成方法，应用于网络调度系 统，该网络调度系统接收各个微网发送的运行数据，并根据所述接收的各个微 网的运行数据，确定所述各个微网中的两个微网是否满足互联条件。若确定两 个微网满足互联条件，网络调度系统向所述两个微网发送控制指令以指示所述 两个微网执行互联，从而能够控制所述两个微网之间的能量交易。增加的网络 调度系统能够根据每个微网的运行数据来控制微网之间是否互联从而调度或重 新分配各个微网的用能。这种微网间的互联技术，使微网突破了现有技术中存 在的空间局部性，能够在分布式能源网络中进行更广泛的用能供需互动，从而 有效提高各个微网中的能源利用率。

进一步地，在本发明的一个具体实施例中，在“两个微网满足互联条件具 体为两个微网间有互联需求且所述两个微网满足同频合闸要求”的基础上，前 述步骤S52中确定各个微网中的两个微网是否满足互联条件具体包括以下步骤：

521、分析判断所述各个微网中的两个微网在未来一段时间内的供需互补情 况，以确定所述两个微网是否具有互联需求；

522、当确定所述两个微网具有互联需求时，则确定所述两个微网之间是否 满足同频合闸要求；

这种情况下，步骤S53具体为：

若所述两个微网之间满足同频合闸要求，向所述两个微网发送控制指令以 指示所述两个微网执行互联。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于 此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到 变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应 以所述权利要求的保护范围为准。