一种基于微电网的节能控制方法及系统 |
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| 申请号 | CN201610894775.7 | 申请日 | 2016-10-13 | 公开(公告)号 | CN106356906A | 公开(公告)日 | 2017-01-25 |
| 申请人 | 国网山东省电力公司威海供电公司; | 发明人 | 李刚; 李峰; 孔亮; 宋宗勋; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种基于微 电网 的节能控制方法及系统，所述方法包括：检测当前时间的时间区间，查询时间区间与用电时段的对应关系列表，得到当前所处的用电时段；获取当前用户侧的负载功率、微电网的输出功率以及蓄电装置中的电量；在用电高峰时段，判断微电网的输出功率是否大于当前用户侧的负载功率，若是，则微电网在满足用户负载的条件下优先给蓄电装置充电；否则，优先使用微电网以及蓄电装置进行供电。所述基于微电网的节能控制方法及系统，根据不同用电时段按照不同控制方式，对微电网供电对象和蓄电装置的充放电状态进行调节控制，使用户充分利用微电网，同时保证供电系统的 稳定性 ，提高了微电网在整个供电系统中使用的效率和稳定性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基于微电网的节能控制方法，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 一种基于微电网的节能控制方法及系统技术领域[0001] 本发明涉及微电网控制技术领域，特别是指一种基于微电网的节能控制方法及系统。 背景技术[0002] 随着我国技术和经济的发展以及对节能减排的日益关注，常规的市电电网中使用的电能已不再是清洁的能源，为了获取可再生的清洁能源，产生了微电网。其中，关于微电网的智能电网的建设已取得了大量有效的成果。智能电网在对可再生能源和分布式电源的接入和管理方面进行了丰富的研究和实践，为家庭用电带来了新的内涵和方式。为顺应智能电网发展的趋势、响应国家节能减排的号召，家庭或户用微电网由此产生。由于家庭微电网含有大量分布式电源和储能装置，如何在家庭微电网与配电网并网运行的情况下，使用户与电网进行有效地互动实现能源的有效利用成为亟待解决的问题。 [0003] 微电网是一个包含发电、配电、用电为一体的电力网络，由于没有大电网的支撑，系统容量小，电网结构相对薄弱。独立微电网内除了常规的旋转电源，还存在形式多样、性能各异的分布式电源以及大量分散的电力电子设备，其中包含风力发电机、光伏发电设备、储能设备等。风、光等可再生能源能够有效的解决能源和环境问题，但是，风、光等可再生能源发电的随机性和波动较大，有时候会出现供电功率不足的问题，因此，现有的微电网通常需要与常规的市电电网相互配合使用，使得能够尽量利用清洁能源。 [0004] 但是，现有微电网的使用中，通常只是简单的设计由微电网进行供电，不足部分由市电电网进行补充，而这样的设计不仅使得微电网的利用率较低，而且不能够适应市电电网中高峰时段和低峰时段的不同用电状态。也即，目前缺乏针对家庭微电网实现高效、智能用电的技术实现方案。 发明内容[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于微电网的节能控制方法及系统，能够提高微电网的使用效率和稳定性。 [0006] 基于上述目的本发明提供的基于微电网的节能控制方法，包括： [0007] 检测当前时间所处的时间区间，查询预设的时间区间与用电时段的对应关系列表，得到当前时间所处的用电时段； [0008] 获取当前用户侧的负载功率、微电网的输出功率以及蓄电装置中的电量； [0009] 在用电高峰时段，判断微电网的输出功率是否大于当前用户侧的负载功率，[0010] 若是，则微电网在满足用户负载的条件下优先给蓄电装置充电； [0011] 否则，优先使用微电网以及蓄电装置进行供电。 [0012] 可选的，所述微电网在满足用户负载的条件下优先给蓄电装置充电的步骤包括： [0013] 判断蓄电装置中的电量是否大于预设的电量上限阈值， [0014] 若是，则关闭蓄电装置，将微电网中的剩余电量充入市电电网中； [0015] 否则，微电网中的剩余电量优先给蓄电装置充电。 [0016] 可选的，所述优先使用微电网以及蓄电装置进行供电的步骤还包括： [0017] 判断蓄电装置中的电量是否小于预设的电量下限阈值， [0018] 若是，则关闭蓄电装置，由微电网和市电电网向用户负载供电； [0019] 否则，微电网和蓄电装置供电，其余由市电电网补充。 [0020] 可选的， [0021] 在用电低峰时段，判断微电网的输出功率是否大于当前用户侧的负载功率，[0022] 若是，则微电网在满足用户负载的条件下优先将电量充入市电电网； [0023] 否则，优先使用市电电网进行供电。 [0024] 进一步，所述微电网在满足用户负载的条件下优先将电量充入市电电网的步骤包括： [0025] 判断蓄电装置中的电量是否小于预设的电量下限阈值， [0026] 若是，则微电网将剩余电量充入蓄电装置中； [0027] 否则，微电网将剩余电量充入市电电网。 [0028] 进一步，所述优先使用市电电网进行供电的步骤包括： [0029] 判断蓄电装置中的电量是否大于预设的电量上限阈值， [0030] 若是，则优先由蓄电装置以及微电网进行供电； [0031] 否则，负载全部由市电电网进行供电，微电网产生的电量充入蓄电装置中。 [0032] 可选的，根据当前用户侧的负载功率，查找预设的负载功率与蓄电装置电量阈值的对应关系列表，得到蓄电装置的电量上限阈值和电量下限阈值。 [0033] 可选的，所述得到当前时间所处的用电时段的步骤之后还包括： [0034] 根据当前所处用电时段，检索预设的用电时段与用电电费的对应关系列表，得到当前时间的用电电费； [0035] 判断当前时段的用电电费是否超过预设的电费阈值，若是，则判定当前时间为用电高峰时段，否则，为用电低峰时段。 [0036] 可选的， [0037] 针对市电电网的不同用电时段、微电网以及蓄电装置，分别设置不同的供电优先级标签， [0038] 针对用户的不同用电设备以及蓄电装置，分别设置不同的用电优先级标签，[0039] 在进行微电网的控制之前，先根据用户的用电需求以及相应的用电计划，判定蓄电装置是否需要优先蓄电，若是，则将蓄电装置设为用电设备，否则，将蓄电装置作为供电设备； [0040] 控制微电网时，按照供电优先级标签的等级相应的选择供电方式，按照用电优先级标签相应的开启用电设备。 [0042] 所述微电网、市电电网以及蓄电装置分别设置有供电开关； [0043] 所述蓄电装置、市电电网和用户侧的用电设备分别设置有用电开关； [0044] 所述控制器用于，使用上述实施例中任意一项所述的方法，控制所有供电开关和充电开关的开启与关闭。 [0045] 从上面所述可以看出，本发明提供的基于微电网的节能控制方法及系统，通过检测当前所处的用电时段，进而在用电高峰时段或者低峰时段，按照不同的控制方式，对微电网供电的输出对象以及蓄电装置的充放电状态进行调节和控制，使得用户能够最大化的利用微电网提供的清洁能源，又能够最大程度的保证整个供电系统的稳定性。所述基于微电网的节能控制方法及系统提高了微电网在整个供电系统中使用的效率和稳定性。附图说明 [0046] 图1为本发明提供的基于微电网的节能控制方法的一个实施例的流程图； [0047] 图2为本发明提供的基于微电网的节能控制方法的另一个实施例的流程图； [0048] 图3为本发明提供的基于微电网的节能控制系统的一个实施例的结构示意图。 具体实施方式[0049] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。 [0050] 需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。 [0051] 参照图1所示，为本发明提供的基于微电网的节能控制方法的一个实施例的流程图。所述基于微电网的节能控制方法应用于同时使用微电网、蓄电装置以及市电电网的用电部门或地区。常见的微电网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。微电网的提出旨在实现分布式电源的灵活、高效应用，解决数量庞大、形式多样的分布式电源并网问题。 [0052] 具体的，所述基于微电网的节能控制方法，包括： [0053] 步骤101，检测当前时间所处的时间区间，查询预设的时间区间与用电时段的对应关系列表，得到当前时间所处的用电时段； [0054] 其中，所述时间区间是指按照预设的时间长度划分的区间范围，例如：将一天划分为24个时间区间，每个整点时间即为一个时间区间，也可以将一年划分为几个季度的时间区间。所述预设的时间区间与用电时段的对应关系列表是指对应每个时间区间预先将其对应于一个用电时段，得到时间区间与用电时段的对应关系，通常，多个连续的时间区间对应于同一个用电时段。本发明中所述的用电时段区分为用电高峰时段和用电低峰时段，当然，还可以设置更多更为详细的用电时段。 [0055] 步骤102，获取当前用户侧的负载功率、微电网的输出功率以及蓄电装置中的电量； [0056] 其中，在用户负载的前端、微电网的输出端以及蓄电装置的接口段均设置为能够监测其功率或者电量的电表或者传感器。所述当前用户侧的负载功率是指用户端当前启用的用户负载需要消耗的用电功率，微电网的输出功率是指微电网当前状态能够产生的供电功率。 [0057] 步骤103，在用电高峰时段，判断微电网的输出功率是否大于当前用户侧的负载功率，若是，则执行步骤104，否则，执行步骤105； [0058] 通过判断微电网输出功率是否大于当前用户侧的负载功率，进而能够判断微电网能否满足用户负载的用电需求，进而采用预设的方式调整剩余供电或者剩余用电的方向。 [0059] 步骤104，根据步骤103，若微电网的输出功率大于当前用户侧的负载功率，表示不需要市电电网的供电就能够满足用户负载的消耗，此时，为了保证后续用电的需求，需要优先满足蓄电装置，为了给后续用电不足时储备电量。也即此时，微电网在满足用户负载的条件下优先给蓄电装置充电。这里所述的优先是指，微电网的供电先给蓄电装置充电，若还有剩余电量或者蓄电装置已充满电量，则可以将剩余的电量提供给市电电网中，减缓市电的压力。 [0060] 步骤105，根据步骤103，若微电网的输出功率不大于当前用户侧的负载功率，表示微电网的供电不能满足用户负载的耗电，需要蓄电装置供电，若还不足，则需要市电电网供电。也即，此时，优先使用微电网以及蓄电装置进行供电。这里的优先使用微电网以及蓄电装置进行供电，是指充分利用微电网的情况下，优先使用蓄电装置进行供电，若是供电还不足，则剩余部分由市电电网进行供电。 [0061] 由上述实施例可知，所述基于微电网的节能控制方法，通过检测当前所处的用电时段，进而在用电高峰时段或者低峰时段，按照不同的控制方式，对微电网供电的输出对象以及蓄电装置的充放电状态进行调节和控制，使得用户能够最大化的利用微电网提供的清洁能源，又能够最大程度的保证整个供电系统的稳定性。所述基于微电网的节能控制方法提高了微电网在整个供电系统中使用的效率和稳定性。 [0062] 在本发明一些可选的实施例中，所述微电网在满足用户负载的条件下优先给蓄电装置充电的步骤包括：判断蓄电装置中的电量是否大于预设的电量上限阈值，[0063] 若是，则关闭蓄电装置，将微电网中的剩余电量充入市电电网中； [0064] 否则，微电网中的剩余电量优先给蓄电装置充电。 [0065] 若微电网的供电大于用户负载，通过给蓄电装置设置一个电量上限阈值，使得得到蓄电装置的电量后能够准确的判断蓄电装置是否处于相对的满电状态(电量大于预设的电量上限阈值)。而不需要每次等到蓄电装置充到完全百分百的电量，因为有一些蓄电装置经常难以充电到百分百的电量，而且在给多数蓄电装置最后的部分电量进行充电时，效率较低，电量浪费的情况较多，不利于提高用电效率。这里的微电网中的剩余电量优先给蓄电装置充电是指，若蓄电装置中的电量是否小于预设的电量上限阈值，则先给蓄电装置充电，若还有电量剩余或者蓄电装置中的电量经过充电后大于预设的电量上限阈值，则将剩余电量充入市电电网中。这样，不仅充分利用了微电网的剩余电量，而且保证蓄电装置中存有较多的电量以防备微电网供电功率的下降或者市电电网的断电，所述基于微电网的节能控制方法大大提高了微电网供电的效率和可靠性。 [0066] 在本发明另一些可选的实施例中，所述优先使用微电网以及蓄电装置进行供电的步骤还包括：判断蓄电装置中的电量是否小于预设的电量下限阈值， [0067] 若是，则关闭蓄电装置，由微电网和市电电网向用户负载供电； [0068] 否则，微电网和蓄电装置供电，其余由市电电网补充。 [0069] 若微电网的供电小于用户负载，则给蓄电装置设置一个电量下限阈值，进而判断蓄电装置是否电量已基本消耗完。这是因为，若是每次均等到蓄电装置中的电量消耗为0，则会极大地损害蓄电装置中的功能部件，进而降低蓄电装置的蓄电能力。若蓄电装置中的电量小于预设的电量下限阈值，则表示蓄电装置的电量已不足，此时供电不足的部分将通过市电电网进行供电。反之，只要蓄电装置中的电量大于预设的电量下限阈值，则需要优先使用蓄电装置进行供电，再有不足才使用市电电网中的电量。这是因为在高峰时段的电价普遍较贵，而且市电电网的供电压力也较大。为了节省电费，同时进一步减轻市电电网的供电压力，尽量不使用市电电网进行供电。 [0070] 在本发明一些较佳的实施例中，在用电低峰时段，判断微电网的输出功率是否大于当前用户侧的负载功率，若是，则微电网在满足用户负载的条件下优先将电量充入市电电网；否则，优先使用市电电网进行供电； [0071] 在用电低峰时段，由于电价不高，而且市电电网的供电压力也较低，因此在这一段时间内可以不需要优先考虑蓄电装置的充电，而是可以使用市电电网进行供电，这样，也能够充分利用市电电网，另一方面也是因为许多市电电网中的电量是由水电站产生的，若是不能充分使用发出的电量，也将给发电站带来不利影响。 [0072] 进一步，所述微电网在满足用户负载的条件下优先将电量充入市电电网的步骤包括：判断蓄电装置中的电量是否小于预设的电量下限阈值，若是，则微电网将剩余电量充入蓄电装置中；否则，微电网将剩余电量充入市电电网。 [0073] 在用电低峰时段，若是蓄电装置中的电量小于预设的电量下限阈值，则表示蓄电装置中存储的电量严重不足，需要充入一定的电量用于应急使用。这里，所述预设的电量下限阈值是为了保证蓄电装置存储有一定的电量，放置出现特殊用电需求时，具有一定的应急电量。提高了微电网系统的安全性和可靠性。 [0074] 进一步，所述优先使用市电电网进行供电的步骤包括：判断蓄电装置中的电量是否大于预设的电量上限阈值，若是，则优先由蓄电装置以及微电网进行供电；否则，负载全部由市电电网进行供电，微电网产生的电量充入蓄电装置中。 [0075] 在用电低峰时段，为了综合考虑用电的费用以及系统用电的安全稳定性，针对蓄电装置设定一个电量上限阈值，当蓄电装置中的电量大于预设的电量上限阈值时，表示蓄电装置中的电量由富余，此时可以利用蓄电装置中的富余电量进行供电，从而降低对市电的使用。 [0076] 在本发明一些优选的实施例中，根据当前用户侧的负载功率，查找预设的负载功率与蓄电装置电量阈值的对应关系列表，得到蓄电装置的电量上限阈值和电量下限阈值。通过当前用户的用户侧的负载功率来设定不同的蓄电装置的电量上限阈值和电量下限阈值，这样，能够进一步优化用电的需求，提高蓄电装置的使用效率。当然，还可以按照预定的算法，利用当前用户侧的负载功率预测得到下一时刻用户的用电需求，然后根据下一时刻用户的用电需求进而得到不同的蓄电装置的电量上限阈值和电量下限阈值，能够使得蓄电装置中的电量利用率更高，而且更加具有针对性。 [0077] 在本发明另一些优选的实施例中，所述得到当前时间所处的用电时段的步骤之后还包括：根据当前所处用电时段，检索预设的用电时段与用电电费的对应关系列表，得到当前时间的用电电费； [0078] 判断当前时段的用电电费是否超过预设的电费阈值，若是，则判定当前时间为用电高峰时段，否则，为用电低峰时段。 [0079] 通过用电的费用去区分用电的高峰时段和低峰时段，能够更加精确的确定用户用电的方式，得到更为合理的用电时段划分。当然，还可以将用电费用与市电电网中的用电率等其他影响用电的因素结合分用电的高峰时段和低峰时段。 [0080] 可选的，这里的用电费用，根据不同地区设定的分段计价的费用方式，通过当前用户已使用的市电电量计算得到不同阶段的用电费用。 [0081] 在本发明另一些较佳的实施例中，针对市电电网的不同用电时段、微电网以及蓄电装置，分别设置不同的供电优先级标签， [0082] 针对用户的不同用电设备以及蓄电装置，分别设置不同的用电优先级标签，[0083] 在进行微电网的控制之前，先根据用户的用电需求以及相应的用电计划，判定蓄电装置是否需要优先蓄电，若是，则将蓄电装置设为用电设备，否则，将蓄电装置作为供电设备； [0084] 控制微电网时，按照供电优先级标签的等级相应的选择供电方式，按照用电优先级标签相应的开启用电设备。 [0085] 通过设置不同的供电优先级标签和用电优先级标签，使得用户能够根据标签的优先级使用相应的供电来源或者用电方向。所述微电网可以由不同类型的电源产生方式，例如：风电、户用发电机、光伏发电等等。而且，可以根据每个供电设备的用电损耗率去设定不同的供电优先级标签。例如：使用微电网设备的每度电所需要消耗的成本或费用，与使用每度市电的费用，使用蓄电装置的每度电对应消耗的成本或费用。由于蓄电装置既可以作为用电设备进行蓄电，又可以作为供电装置进行供电，所以，需要先根据用电需求以及相应的用电计划判定蓄电装置是作为供电装置还是作为用电装置。例如，当前用户需要使用的用户负载非常重要，不能断电，那么需要保证蓄电装置中存储由足够的电量备用，放置微电网以及市电电网突然断电，能够保护设备，此时判定蓄电装置是作为用电装置，也即需要优先蓄电。 [0086] 参照图2所示，为本发明提供的基于微电网的节能控制方法的另一个实施例的流程图。所述基于微电网的节能控制方法包括： [0087] 步骤201，检测当前时间所处的时间区间，查询预设的时间区间与用电时段的对应关系列表，得到当前时间所处的用电时段； [0088] 步骤202，获取当前用户侧的负载功率、微电网的输出功率以及蓄电装置中的电量； [0089] 步骤203，判断当前所处时段是否为用电高峰时段，若是则执行步骤204，否则，执行步骤211； [0090] 步骤204，在用电高峰时段，判断微电网的输出功率是否大于当前用户侧的负载功率，若是，则执行步骤205，否则，执行步骤208； [0091] 步骤205，判断蓄电装置中的电量是否大于预设的电量上限阈值；若是，则执行步骤206，否则，执行步骤207； [0092] 步骤206，关闭蓄电装置，将微电网中的剩余电量充入市电电网中； [0093] 步骤207，微电网中的剩余电量优先给蓄电装置充电； [0094] 步骤208，判断蓄电装置中的电量是否小于预设的电量下限阈值，若是，则执行步骤209，否则，执行步骤210； [0095] 步骤209，关闭蓄电装置，由微电网和市电电网向用户负载供电； [0096] 步骤210，微电网和蓄电装置供电，其余由市电电网补充； [0097] 步骤211，在用电低峰时段，判断微电网的输出功率是否大于当前用户侧的负载功率，若是，则执行步骤212，否则，执行步骤215； [0098] 步骤212，判断蓄电装置中的电量是否小于预设的电量下限阈值，若是，则执行步骤213，否则，执行步骤214； [0099] 步骤213，微电网将剩余电量充入蓄电装置中； [0100] 步骤214，微电网将剩余电量充入市电电网； [0101] 步骤215，判断蓄电装置中的电量是否大于预设的电量上限阈值，若是，则执行步骤216，否则，执行步骤217； [0102] 步骤216，优先由蓄电装置以及微电网进行供电； [0103] 步骤217，负载全部由市电电网进行供电，微电网产生的电量充入蓄电装置中。 [0104] 参照图3所示，为本发明提供的基于微电网的节能控制系统的一个实施例的结构示意图。所述基于微电网的节能控制系统，包括：微电网、市电电网、蓄电装置、供电开关、充电开关以及控制器； [0105] 所述微电网、市电电网以及蓄电装置分别设置有供电开关； [0106] 所述蓄电装置、市电电网和用户侧的用电设备分别设置有用电开关； [0107] 所述控制器用于，采用上述实施例中任意一项方法，控制所有供电开关和充电开关的开启与关闭。 [0108] 所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。 [0109] 另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。 [0110] 尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。 [0111] 本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
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