区域能源互联网控制系统有功功率平衡优化互补调节方法

摘要

本发明涉及区域能源互联网中多种可参与功率调度的智能体的有功功率控制领域，即一种区域能源互联网控制系统有功功率平衡优化互补调节方法。该方法包括：在区域能源互联网控制系统中有功功率处于平衡时，增加该区域电网的发电功率；增加该区域电网的用电功率：若有未投入的可切负荷，则将可切负荷投入；若没有未投入的可切负荷，则增加双向可控储能站点的用电功率；若双向可控储能站点的用电功率不能够增加，则增加可转移负荷的用电功率。该方法解决了资源不能充分利用的问题，提高了对不平衡状况的应对能力，并且提升了系统的稳定性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种区域能源互联网中区域能源互联网控制系统的有功功率控制策略以及计及用户侧发电的配电网自动控制技术领域，尤其涉及区域能源互联网控制系统有功功率平衡优化互补调节方法。

背景技术

随着配电网负荷侧控制技术的逐步研究深入，以电能为支撑，综合利用冷、热、电、热水等多种分布式能源的区域能源互联网控制系统是一种全新的区域配电网组织形式，它充分利用负荷侧的能动性及用户侧发电的即发即用特性，提高了负荷侧的用电经济性。

现有技术中，对于出现负荷平衡情况时(平衡是指在区域电网的总有功功率缺额在设定的差额裕度范围内即区域电网的有功功率处于平衡，所述的总有功功率缺额是区域电网的有功负荷总量与区域电网的计划用电之差)，通常不会进一步采取措施。在平衡状态下，若无进一步的措施，会造成资源利用不够充分，对于可能产生的不平衡状况缺乏应对，不利于系统稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种区域能源互联网控制系统有功功率平衡优化互补调节方法，用于解决资源不能充分利用的问题，提高对不平衡状况的应对能力，并且提升系统的稳定性，建立合理的能源分配与节能策略，提高用户侧发电的经济性，保障能源的持续可控供应。

为实现上述目的，本发明的一种区域能源互联网控制系统有功功率平衡优化互补调节方法包括：

在区域能源互联网控制系统中有功功率处于平衡时，步骤如下：

1)增加该区域电网的发电功率；

2)增加该区域电网的用电功率：若有未投入的可切负荷，则将可切负荷投入；若没有未投入的可切负荷，则增加该区域电网柔性电荷的用电功率，使所述增加的用电功率与所述增加的发电功率平衡。

作为本发明上述区域能源互联网控制系统有功功率平衡优化互补调节方法的一种改进，该方法中所述增加该区域电网的发电功率步骤中，增加用户侧发电功率，若用户侧发电功率不能够增加，则投入该区域电网的替代能源或者增加该区域电网的替代能源的发电功率。

作为本发明上述区域能源互联网控制系统有功功率平衡优化互补调节方法的另一种改进，该方法中所述减小该区域电网的用电功率步骤中增加该区域电网柔性电荷的用电功率包括：增加双向可控储能站点的用电功率，若双向可控储能站点的用电功率不能够增加，则增加可转移负荷的用电功率。

作为本发明上述区域能源互联网控制系统有功功率平衡优化互补调节方法的进一步改进，该方法中所述可切负荷投入时，相应修改并更新该区域电网的有序用电计划。

作为本发明上述区域能源互联网控制系统有功功率平衡优化互补调节方法的另一种进一步改进，该方法中所述投入该区域电网的替代能源或者增加该区域电网的替代能源的发电功率时，相应修改更新该区域电网的有序用电计划。

作为本发明上述区域能源互联网控制系统有功功率平衡优化互补调节方法的更进一步改进，该方法中所述增加可转移负荷的用电功率时，相应修改并更新该区域电网的有序用电计划。

本发明在区域能源互联网控制系统中有功功率处于平衡的情况下，即区域电网的用电情况符合计划要求的情况下，采用增加该区域电网的发电功率，若该区域电网的发电功率能够增加，则进一步考虑增加该区域电网的用电功率：若有未投入的可切负荷，则将可切负荷投入；若没有未投入的可切负荷，则增加该区域电网柔性电荷的用电功率。这种调节顺序是充分利用该区域内的可再生能源及多种其他能源，来优先恢复区域内的负荷用电，利用不同用电特性的柔性负荷的响应特性，增加柔性负荷的用电功率，提高了柔性负荷的控制合理性和决策速度，提高了对不平衡状况的应对能力，建立合理的能源分配与节能策略，使区域电网处于坚强绿色的运行状态。

在增加该区域电网的发电功率的步骤中，优先增加用户侧发电功率，若用户侧发电功率不能够增加，则投入该区域电网的替代能源或者增加该区域电网的替代能源的发电功率。这种调节顺序能够最大化区域电网内的用户侧发电，提供用电的经济性，并且能够充分利用可再生能源及多种其他能源。

在增加该区域电网柔性电荷的用电功率的步骤中，优先增加双向可控储能站点的用电功率，若双向可控储能站点的用电功率不能够增加，则增加该区域电网的可移负荷的用电功率。这种调节顺序充分利用双向可控的充电设备、可转移负荷等柔性负荷，提高区域电网的稳定性和坚强程度，实现区域电网内用户的高用电质量和高稳定性。

附图说明

图1是区域能源互联网控制系统有功功率平衡优化互补调节方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

P_cur表示当前区域电网的有功负荷总量，P_plan表示当前区域电网的计划用电，ΔP_vacancy表示当前区域电网内的总有功功率缺额，则

ΔP_vacancy＝P_cur-P_plan

区域电网内的用电功率差额裕度由ε表示。当|ΔP_vacancy|-ε＜0时，区域电网的用电情况符合计划要求，即区域电网的有功功率处于平衡，则系统采用本发明的区域能源互联网控制系统有功功率平衡优化互补调节方法。

如图1所示，当系统运行于有功功率平衡的情况时，系统执行有功功率平衡的优化互补调节方法，该方法充分利用区域内的可再生能源及多种其他能源，来恢复区域内的负荷用电，增加储能设备的容量储备，安排可转移负荷充电，是一套完善的恢复体制，使区域电网处于坚强绿色的运行状态，控制包括以下步骤：

Step1：检测区域电网内的用户侧发电可增大功率ΔP_renew，

ΔP_renew＝P_renew.max-P_renew.cur

式中，P_renew.cur表示用户侧发电的当前出力，P_renew.max表示预测所得的用户侧发电当前最大可出力。

若ΔP_renew≤0，则用户侧发电已达到最大，不可调节，转入step2。若ΔP_renew＞0，则需要综合考虑自发电经济性，若增大用户侧发电后经济性指标仍合格，则转入step3。

Step2：检测区域电网内的替代能源是否可以承担更多的负荷，如地源热泵、储冰空调等，可替代的能源折算为电能ΔP_subsitution，

ΔP_subsitution＝P_{subsitution.max}-P_{subsitution.cur}

式中，P_{subsitution.cur}表示当前其他能源供给的用户用电折算为电能的功率，P_{subsitution.max}表示区域电网内多种能源可提供的最大用电功率。

若ΔP_subsitution≤0，则不能通过电能替代减小用电功率，转入step6。若ΔP_subsitution＞0，则可以通过电能替代综合利用区域内的多种能源，承担更多的用电功率，并安排替代能源在负荷低谷时恢复，如储冰空调制冰等，并更新有序用电计划，转入step3。

Step3：检测区域电网内是否有可切负荷未投入，

ΔP_cut＝P_cutmax-P_cutcur

式中，P_cutmax表示区域电网内的总可切负荷用电功率，P_cutcur表示正在用电的可切负荷功率。ΔP_cut即为可投入的负荷功率。

若ΔP_cut≤0，即区域电网内当前没有可投入的负荷，不可操作，转入step4。若ΔP_cut＞0,即存在可投负荷，则逐步投入负荷，投入后更新有序用电计划，转入step6。

Step4：检测区域电网内的双向可控的储能站点(如电动汽车充换电站等)的荷电状态，若荷电状态满足备用需求，则转入step5。若荷电状态不满足备用需求，即

SOC_cur＜SOC_min，

式中，SOC_cur表示当前区域电网内储能设备的荷电状态，SOC_min表示储能剩余电量下限。

当荷电状态不满足备用需求时，则增加在充的电池数量来提高储能的备用容量，之后计算双向可控的储能电站内以当前功率充电的最大充电时长t_in，安排电池停止充电的时间，调节后更新有序用电计划，转入step6。

Step5：检测区域电网内的可转移负荷功率ΔP_trans是否可以增大，

ΔP_trans＝P_trans.max-P_trans.cur

式中，P_trans.max表示区域电网内的总可转移负荷用电功率，P_cutcur表示正在用电的可转移负荷用电功率。ΔP_trans即为可投入的负荷功率。

若ΔP_trans≤0，即区域电网内当前没有可投入的负荷，不可操作。若ΔP_trans＞0,即存在未投入的可转移负荷，则逐步投入负荷，增加可转移负荷用电，并更新有序用电计划。执行结束后转入step6。

Step6：延时等候，达到计时器的时间长度后，返回step1。

上述实施例中步骤Step1和Step2属于增加该区域电网的发电功率，步骤Step3是增加可切负荷的用电功率，Step4和Step5都属于增加该区域电网柔性负荷的用电功率，这样的调节顺序有利于充分利用该区域内的可再生能源及多种其他能源，来优先恢复区域内的负荷用电，提升用户体验，同时利用不同用电特性的柔性负荷的响应特性，增加柔性负荷的用电功率，增加储能设备的容量储备，安排可转移负荷充电，提高系统对不平衡状况的应对能力，形成一套完善的恢复体制，使区域电网处于坚强绿色的运行状态。

在增加该区域的发电功率的过程中，步骤Step1是增加用户侧的发电功率，Step2是投入该区域电网的替代能源或者增加该区域电网的替代能源的发电功率，优先考虑增加用户侧的发电功率，若不能增加用户侧的发电功率再考虑投入该区域电网的替代能源或者增加该区域电网的替代能源的发电功率，这样的顺序能尽可能减小用电计划的更改，最大化区域电网内的用户侧发电，提供用电的经济性，并且能够充分利用可再生能源及多种其他能源。

在增大该区域电网的柔性负荷的用电功率的过程中，步骤Step4是增加双向可控的储能站点的用电功率，Step5是增加可转移负荷的用电功率，首先考虑增加双向可控的储能站点的用电功率，其次是考虑增加可转移负荷的用电功率，这样的顺序合理考虑了对时间影响不敏感的可转移负荷的用电情况，综合考虑双向可控的储能站点对用电计划的安排以及用户体验密切相关的可转移负荷(例如洗衣机等负荷)能够得到及时的安排响应，增加储能设备的容量储备，安排可转移负荷充电，同时尽可能地降低改变过程对系统的冲击，解决了调节过程中系统的稳定性问题。因此，这种调节顺序能够充分利用双向可控的充电设备、可转移负荷等柔性负荷，使区域电网处于坚强绿色的运行状态，提高该区域电网的稳定性和坚强程度，实现区域电网内用户的高用电质量和高稳定性。

以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。