基于光储统一调配算法的社区能源网络重构与自愈方法技术

本发明专利技术涉及一种基于光储统一调配算法的社区能源网络重构与自愈方法，其技术特点在于：包括以下步骤：步骤1、基于D5000平台能源管理系统对光储设备运行状态和电气数据进行监测和采集；步骤2、根据步骤1中采集的光储设备运行状态和电气数据，确定当前社区能源网络的故障切除策略和设备投入策略并在设备状态变化后重组调配光储设备序列，划分调配区间；步骤3、根据步骤2重新划分的调配区间重新定义调配算法的光伏发电单元、储能单元功率指令值可控范围，实现光伏发电单元和储能发电单元调配算法的重构，进而重新实现社区能源网络功率平衡。本发明专利技术通过控制序列自适应调整技术与调配算法自适应重构策略使得社区能源网络自愈能力有所提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统能量调度
，涉及电力设备状态不定和不同网络状态共存的电力系统的能量调度，尤其是一种基于光储统一调配算法的社区能源网络重构与自愈方法。
技术介绍
近年来，传统能源的日益枯竭和使用传统能源造成的巨大污染使得提高能源利用效率、加强可再生能源的利用，成为解决能源需求增长与能源紧缺、能源利用与环境保护之间矛盾的必然选择。作为能源最清洁、最高效的利用方式之一，分布式发电技术利用各种可用的分散存在的能源进行发电供能，有助于充分利用各地丰富的清洁和可再生能源，向用户提供“绿色电力”，其研究日益受到各国关注。其中，光伏发电由于其方便操作性及相对完善的理论基础，已成为分布式发电的重要形式之一，并得到国家的大力推广。户用光伏，作为一种经济便捷的小型分布式发电，已进入普通社区，部分居民已装备户用光伏发电单元及相应的分布式储能系统。随着分布式发电渗透率的不断提高和各种智能电气设备的接入，急需一个有效的调度和协调各设备的平台。目前大多数调度平台都是针对特定区域与特定设备的调度，不能满足设备变动率大，状态复杂的社区能源网络能量调度过程的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、实时监测且能够根据不同的设备状态和系统能量流动情况自动重构调配算法，快速实现系统自愈的基于光储统一调配算法的社区能源网络重构与自愈方法。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种基于光储统一调配算法的社区能源网络重构与自愈方法，包括以下步骤：步骤1、基于D5000平台能源管理系统对光储设备运行状态和电气数据进行监测和采集；步骤2、根据步骤1中采集的光储设备运行状态和电气数据，确定当前社区能源网络的故障切除策略和设备投入策略并在设备状态变化后重组调配光储设备序列，划分调配区间；步骤3、根据步骤2重新划分的调配区间重新定义调配算法的光伏发电单元、储能单元功率指令值可控范围，实现光伏发电单元和储能发电单元调配算法的重构，进而重新实现社区能源网络功率平衡。而且，所述步骤2的具体步骤包括：(1)根据当前光储设备的运行状态和电气数据采集情况，将故障光储设备整体退出的同时将备用光储设备整体投入；(2)将光伏发电单元按功率从小到大排序，则可得出光伏发电的整体出力情况；其中，光伏发电单元的整体出力组合状态为：Np＝anan-1…a0(2)光伏发电单元的整体出力组合功率为：式中，ai＝1(i＝0,1,2,…,n)表示第i号光伏发电单元启动；ai＝0(i＝0,1,2,…,n)表示第i号光伏发电单元停止；Pm(i)表示第i号光伏发电装置的功率；Np表示记录光伏发电单元启停状态的二进制数；n表示光伏发电单元的最大编号；P(Np)表示光伏发电单元启停状态记录数Np对应条件下光伏发电总出力情况；(3)将储能发电单元按剩余容量从小到大排列，则储能发电单元的整体出力情况；其中，储能发电单元的整体出力组合状态为：Ne＝bnbn-1…b0(2)储能发电单元的整体出力组合功率为：式中，bi＝1(i＝0,1,2,…n)表示第i号储能单元启动；bi＝0(i＝0,1,2,…n)表示第i号储能单元停止；Pe(i)表示第i号储能装置的功率,Ne表示记录储能单元工作状态的二进制数；n表示储能单元的最大编号；P(Ne)表示储能单元工作状态记录数Ne对应条件下储能总功率情况；(4)记录不同光储设备的的光伏发电单元与储能单元的工作状态，并重新确定能够参与调配的光储设备范围，重新划分调配区间。而且，所述步骤3的光伏发电单元调配算法的重构方法，包括以下步骤：(1)根据光伏发电单元的工作状态确定光伏发电装置启停情况二进制编码状态；(2)根据电网功率约束条件获得光伏总出力最大值；(3)利用二分逼近法找到符合当前光伏总出力最大值约束的光伏工作状态最优组合对应的二进制状态数Np；而且，所述步骤3的储能发电单元调配算法的重构方法，包括以下步骤：(1)功率调配前根据通信反馈的储能单元工作状态，划定储能功率调配的变量区间，即n的大小；(2)根据与0的大小关系确定储能充放电情况；(3)根据储能实际能够达到总的充放电功率水平、荷电状态分配的充放电功率水平和单个储能单元能达到的充放电功率水平实现储能单元的功率调配。本专利技术的优点和积极效果是：1、本专利技术结合某社区的社区能源网络示范工程，实现实际工程中的系统监测、数据采集、控制策略重构与系统自愈等功能。通过控制序列自适应调整技术与调配算法自适应重构策略使得社区能源网络自愈能力有了一定的提高。2、本专利技术能够实时监测社区能源网络的设备状态，并且快速实现故障设备的隔离与正常设备的投入。3、本专利技术能够根据不同的设备状态和系统能量流动情况，自动重构调配算法，快速实现系统自愈。附图说明图1是本专利技术的基于光储统一调配算法的社区能源网络重构与自愈方法的整体流程图；图2是本专利技术的社区能源网络系统连接与信息传递过程的示意图；图3是本专利技术的光伏发电单元调配算法流程图；图4是本专利技术的储能发电单元调配算法流程图；图5是本专利技术实施例的光伏发电单元调配结果图；图6是本专利技术实施例的储能单元调配结果图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术实施例作进一步详述：本专利技术提供一种能够应对各种复杂工况和光储设备投切状态的基于光储统一调配算法的社区能源网络自愈与重构方法，并以某11户户用光伏系统构成的社区能源网络为测试对象，根据用户一天内的实际用电数据，实施所述基于光储统一调配算法的社区能源网络重构与自愈方法，如图1所示，包括以下步骤：步骤1、基于D5000平台能源管理系统对光储设备运行状态和电气数据进行监测和采集；所述步骤1的社区能源网络系统连接与信息传递过程的示意图，如图2所示，其工作原理为：能源路由器采集社区光储一体机和社区负荷的信息，并通过modbus协议传输到通讯管理机。所述通讯管理机再通过IEC60870-5-104传输到D5000数据库，而后利用能量管理平台实现后台控制与界面显示。步骤2、根据步骤1中采集的光储设备运行状态和电气数据，确定当前社区能源网络的故障切除策略和设备投入策略并在设备状态变化后重组调配光储设备序列，划分调配区间；所述步骤2的具体步骤包括：(1)根据当前光储设备的运行状态和电气数据采集情况，将故障光储设备整体退出的同时将备用光储设备整体投入；(2)将光伏发电单元按功率从小到大排序，则可得出光伏发电的整体出力情况；其中，光伏发电单元的整体出力组合状态为：Np＝anan-1…a0(2)光伏发电单元的整体出力组合功率为：式中，ai表示光伏发电单元的工作状态；ai＝1(i＝0,1,2,…,n)表示第i号光伏发电单元启动；ai＝0(i＝0,1,2,…,n)表示第i号光伏发电单元停止；Pm(i)表示第i号光伏发电装置的功率；Np表示记录光伏发电单元启停状态的二进制数；n表示光伏发电单元的最大编号；P(Np)表示光伏发电单元启停状态记录数Np对应条件下光伏发电总出力情况；(3)将储能发电单元按剩余容量从小到大排列，则储能发电单元的整体出力情况；其中，储能发电单元的整体出力组合状态为：Ne＝bnbn-1…b0(2)储能发电单元的整体出力组合功率为：式中，bi表示储能单元的工作状态；bi＝1(i＝0,1,2,…n)表示第i号储能单元启动；bi＝0(i本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光储统一调配算法的社区能源网络重构与自愈方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、基于D5000平台能源管理系统对光储设备运行状态和电气数据进行监测和采集；步骤2、根据步骤1中采集的光储设备运行状态和电气数据，确定当前社区能源网络的故障切除策略和设备投入策略并在设备状态变化后重组调配光储设备序列，划分调配区间；步骤3、根据步骤2重新划分的调配区间重新定义调配算法的光伏发电单元、储能单元功率指令值可控范围，实现光伏发电单元和储能发电单元调配算法的重构，进而重新实现社区能源网络功率平衡。

【技术特征摘要】
1.一种基于光储统一调配算法的社区能源网络重构与自愈方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、基于D5000平台能源管理系统对光储设备运行状态和电气数据进行监测和采集；步骤2、根据步骤1中采集的光储设备运行状态和电气数据，确定当前社区能源网络的故障切除策略和设备投入策略并在设备状态变化后重组调配光储设备序列，划分调配区间；步骤3、根据步骤2重新划分的调配区间重新定义调配算法的光伏发电单元、储能单元功率指令值可控范围，实现光伏发电单元和储能发电单元调配算法的重构，进而重新实现社区能源网络功率平衡。2.根据权利要求1所述的一种基于光储统一调配算法的社区能源网络重构与自愈方法，其特征在于：所述步骤2的具体步骤包括：(1)根据当前光储设备的运行状态和电气数据采集情况，将故障光储设备整体退出的同时将备用光储设备整体投入；(2)将光伏发电单元按功率从小到大排序，则可得出光伏发电的整体出力情况；其中，光伏发电单元的整体出力组合状态为：Np＝anan-1…a0(2)光伏发电单元的整体出力组合功率为：式中，ai＝1(i＝0,1,2,…,n)表示第i号光伏发电单元启动；ai＝0(i＝0,1,2,…,n)表示第i号光伏发电单元停止；Pm(i)表示第i号光伏发电装置的功率；Np表示记录光伏发电单元启停状态的二进制数；n表示光伏发电单元的最大编号；P(Np)表示光伏发电单元启停状态记录数Np对应条件下光伏发电总出力情况；(3)将储能发电单元按剩余容量从小到大排列，则储能发电单元的整体出力情...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈培育，李国栋，樊飞龙，项添春，王旭东，郑晓冬，邰能灵，王峥，于光耀，刘亚丽，刘云，胡晓辉，姚程，李树青，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司，国家电网公司，上海交通大学，
类型：发明
国别省市：天津;12