技术领域
[0001] 本
发明涉及一种分布式柔性能量池系统，特别是用于电网能量调节和消纳的分布式柔性能量池系统。属于
智能电网技术领域。
背景技术
[0002] 随着经济发展和社会进步，电
力系统供需
不平衡的现象日益加剧，用电高峰时，电力短缺给居民的正常生活和经济产业发展造成了严重的影响，制约经济社会的发展，用电低谷时，负荷过低一方面不利于电力系统
稳定性控制，另一方面也造成了资源的浪费。
[0003] 为了缓解电网压力，满足用户对电力的需求，国家大力推行
可再生能源发电。
可再生能源具有成本较低、污染小的优点，但是可再生能源具有发电功率不连续、随机性大等缺点，对电网的安全运行产生不利影响。
[0004] 根据
电能即发即用的特点，需要利用专
门设备调节用电高峰和低谷的功率差，当用电低谷时，存储电网过剩的电能，当用电高峰时，释放给电网，缓解发
电压力，从而降低了主力发电设备如火电的输出
波动、提高了对可再生能源如
水电的利用、减少了对新能源发电如
风电等的浪费，并使电网更安全有效的运行。因此，建立可对电网能量调节和消纳的专门设备及系统是十分必要的。
[0005] 该领域的应用技术关于结合电网实时电能需求和新能源发电，解决负荷曲线波动过大的问题的
专利十分稀少，而且仅针对新能源发出的电能进行调节，无法降低主力发电设备如火电的输出波动。
[0006] 目前，尚未见提出利用电价杠杆、吸引和发动全社会力量建立依托于分布式储能装置的柔性能量池系统，来进行电网能量的调节和新能源的消纳，同时保障供电可靠性。中国专利“分布式电源接入用户双向计量、监控与能效管理系统及方法”（
申请号：201510153433.5）提出将分布式可再生能源的电源接入用户，当用电低谷时，存储多余的电能，在分布式发电不足及用电高峰时使用或卖给电网；但是该能效管理系统仅是针对新能源发出的电能进行调节，未将电网实时电能需求量联系起来，且部分地区没有新能源发电站，该系统无法平抑主力发电设备如火电的输出波动。同时，该系统本身也是负荷，当用电高峰时，可能不但不能供给电网电能，还需要从电网买入部分电能，不能很好解决电网用电高峰时电力紧缺的问题。
[0007] 目前，民间闲散的储能装置，尤其是各类
蓄电池装置极多，如电瓶车、电动
汽车、家用
光伏发电装置等，没有得到充分的利用，亟需合理的技术方案将其纳入到电网能量调节和新能源消纳中来。
发明内容
[0008] 为了克服
现有技术的不足，本发明提出了电网能量调节和消纳的分布式柔性能量池系统，采用电价调控机制，将社会或民间的储能装置调动汇集起来，并吸引社会资本，建立分布式柔性能量池系统，进行电网能量的调节和消纳，实现“
削峰填谷”，缩小了负荷曲线的峰谷差，降低主力发电设备如火电的输出波动，提高对可再生能源的利用，减少了对新能源发电如风电等的浪费，极大地缓解新能源发电的不连续性造成电网不稳定的问题，并使电网更安全有效的运行。针对不同线路上的分布式柔性能量池子系统，根据各段线路的负荷情况，同一时段采用不同的电价，有效提高调节和消纳的效果。系统结构简单、成本较低、实用性强，可广泛应用于居民区、工厂以及不同地理环境的电网。
[0009] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述的电网能量调节和消纳的分布式柔性能量池系统，包括柔性能量池子系统（1）、电网控制中心
服务器（2）和非连续电能生产系统（3）。多套柔性能量池子系统（1）分布式、多点接入电网（4），在电网控制中心服务器（2）的控制下从电网（4）吸收电能或向电网（4）释放电能，构成分布式柔性能量池系统，对电网（4）进行能量调节。
[0010] 电网控制中心服务器（2）根据电网（4）中的实时功率潮流数据，以及接入电网（4）的非连续电能生产系统（3）的电能生产数据，实时计算出各段线路的电能过剩与缺额情况，同时结合各段线路上分布的柔性能量池子系统（1）传来的电能储存信息和电价
阈值信息进行优化计算，生成电网（4）中各个分布式柔性能量池子系统（1）分别的实时电价，记为Et，并传送给各个分布式柔性能量池子系统（1）。针对不同线路的功率和电能存储量，在同一时段制定不同的电价，有效提高调节和消纳的效果，更符合电网（4）的实际调控和消纳需求。
[0011] 各个分布式柔性能量池子系统（1）根据电网控制中心服务器（2）传来的实时电价Et，及其内部由用户设定并存储的上网电价阈值和下网电价阈值，分别记为Eu和Ed，进行充电或放电操作。当电网电价较低，满足用户设定充电的电价标准范围时，分布式柔性能量池子系统（1）充电，当电网电价较高，满足用户设定放电的电价标准范围时，分布式柔性能量池子系统（1）向电网放电。
[0012] 进一步地，所述的各个分布式柔性能量池子系统（1）的上网电价阈值Eu和下网电价阈值Ed满足Eu>Ed；并将电网控制中心服务器（2）发来的实时电价Et与上网电价阈值Eu和下网电价阈值Ed相比较，如果Et≥Eu，分布式柔性能量池子系统（1）向电网（4）放电，如果Et≤Ed，分布式柔性能量池子系统（1）吸收电网（4）电能进行充电。利用上网电价阈值Eu、下网电价阈值Ed和实时电价Et三者之间的差值，拥有分布式柔性能量池子系统（1）的用户可获得收益。
[0013] 进一步地，所述的各个分布式柔性能量池子系统（1）的上网电价阈值Eu和下网电价阈值Ed均为级差电价阈值，且每个级差电价阈值与其储能总量的百分比对应。即当实时电价Et达到某个电价阈值范围时，若储能量大于该电价阈值对应的百分比，分布式柔性能量池子系统（1）进行放电操作，直到百分比等于该电价阈值对应的百分比时停止操作；反之，若储能量小于该电价阈值对应的百分比，分布式柔性能量池子系统（1）进行充电操作，直到百分比等于该电价阈值对应的百分比时停止操作；从而使分布式柔性能量池子系统（1）不易完全放空或完全充满，优化了分布式柔性能量池子系统的使用效果，也提高了系统的利用率。
[0014] 进一步地，所述的电网控制中心服务器（2）向各个分布式柔性能量池子系统（1）发布该区域整个分布式柔性能量池系统的各用户电价阈值分布情况，辅助用户设定电价阈值，使用户可以掌握所有用户设定电价的整体分布情况，一方面可以防止某些用户因为电价设定过高导致储存的电能无法卖出，或者电价设定过低导致盈利过少，另一方面使电网（4）更容易以合适的电价买入足够的电能，同时提高了系统的利用率。
[0015] 进一步地，所述的电网控制中心服务器（2）制定实时电价Et时，根据当地主力发电设备的发电成本作为依据，防止在用电高峰时，多数用户设定卖出电价过高；而电网制定的实时电价Et是不能高于当地主力发电设备的发电成本的，从而导致分布式柔性能量池失去能量调节作用。
[0016] 进一步地，所述的柔性能量池子系统（1）包括储能单元（101）、双向电表（102）、电网接入装置（103）、主控模
块（104）和通讯模块（105）。储能单元（101）经双向电表（102）连接到电网接入装置（103），然后接入电网（4），主控模块（104）经过通讯模块（105）与电网控制中心服务器（2）交换数据。主控模块（104）将用户设定并存储的电价阈值，传送给电网控制中心服务器（2），作为电网控制中心服务器（2）进行调控电价优化计算的依据；电网控制中心服务器（2）将实时电价Et及辅助用户设定电价的信息经通讯模块（105）传递给主控模块（104）。
[0017] 根据获得的实时电价Et，主控模块（104）驱动储能单元（101）进行充放电操作，当电网电价较低，满足用户设定充电的电价标准范围时，储能单元（101）充电，当电网电价较高，满足用户设定放电的电价标准范围时，储能单元（101）向电网放电。双向电表（102）计量储能单元（101）向电网（4）吸收或释放的累积电量，并将数据送给主控模块（104），为用户电量结算提供数据源。
[0018] 所述的主控模块（104）根据双向电表（102）计量的各时段储能单元（101）向电网（4）吸收和释放的电量，以及当时电网控制中心服务器（2）传来的电价数据，计算和显示出一段时间内买入的金额和卖出的金额，并据此与电网结算，使用户可以直观地从主控模块（104）上看到收益，提高用户自主参与分布式柔性能量池系统的积极性。
[0019] 所述的柔性能量池子系统（1），并非电网统一建设的分布式储能站等专用系统，而是指由社会力量建设或民间保有的分散的储能装置，因此所述的储能单元（101）包括
蓄电池、
飞轮储能装置和超级电容等。典型如电瓶车、电动汽车的蓄电池，企业或家用
光伏发电系统的蓄电池或超级电容，以及为了获取电价差价利润而由社会或民间建立的蓄电池、飞轮储能装置和超级电容等分布式储能系统。从而吸引更多的用户接入分布式柔性能量池系统，由于分布十分广泛、单机容量一般很小、渗透率极高、不需要电网投资建设，具有极大的优势。
[0020] 进一步地，所述的非连续电能生产系统（3）是指具有发电功率随时间变化特点的发电系统，包括水电站、光伏电站、风
电场或
潮汐电站，这些新能源发电功率都具有不连续性的特点，而且由于电能“即发即用”的特点，很容易造成丢弃，导致能源的浪费。
[0021] 与现有技术相比较，本发明具有如下优点：1、采用电价调控机制，将社会或民间的储能装置调动汇集起来，吸引社会资本建立分布式柔性能量池系统，鼓励更多用户自发接入分布式柔性能量池，由于其总容量极其巨大、分布十分广泛、单机容量一般很小、渗透率极高，对电网的能量调节、系统调峰和新能源消纳等，会产生巨大的作用，而且不需要电网投资建设，具有极大的优势。
[0022] 2、利用分布式柔性能量池进行电网能量调节和消纳，用电低谷时存储电能，用电高峰时释放电能，降低了电网负荷曲线的峰谷差和主力发电设备如火电的输出波动，使电网更加安全有效的运行。并向用户提供电价阈值分布情况，便于用户设定合适的电价阈值，以及电网以适合的价格买入充足的电能，提高了系统的利用率。
[0023] 3、将非连续电能生产系统纳入分布式柔性能量池系统，极大地缓解了新能源发电的不连续性造成电网不稳定的问题，提高了对可再生能源如水电的利用，减少了对新能源发电如风电等的浪费。电网结合非连续电能生产系统的电能数据和各段线路电能存储量，对不同的分布式柔性能量池子系统，在同一时段制定不同的电价，更符合电网的实际需求，有效提高调节和消纳的效果，满足了各段线路电能需求不同的要求。
[0024] 4、分布式能量池子系统采用级差电价阈值，使其不易完全放空或完全充满，长时间保持调节电网能量的状态，有利于电网的平稳运行，优化了系统的使用效果，提高了系统的使用率，同时，主控模块显示一段时间内用户的收益，提高了用户自主参与分布式柔性能量池系统的积极性。
[0025] 5、对于电能供应不稳定地区，存在经常停电的现象，分布式能量池子系统在电网停电时，依托所接入的局部电网，构建出局部微网系统，有效提高该地区的供电连续性和可靠性。
附图说明
[0026] 图1：分布式柔性能量池系统结构图。
[0027] 图2：柔性能量池子系统结构图。
[0028] 图中：1-柔性能量池子系统、2-电网控制中心服务器、3-非连续电能生产系统、4-电网、101-储能单元、102-双向电表、103-电网接入装置、104-主控模块、105-通讯模块。
具体实施方式
[0029] 下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：如图1所示为分布式柔性能量池系统结构图。图1中，所述的电网能量调节和消纳的分布式柔性能量池系统包括柔性能量池子系统（1）、电网控制中心服务器（2）和非连续电能生产系统（3）。多套柔性能量池子系统（1）分布式、多点接入电网（4），在电网控制中心服务器（2）的控制下从电网（4）吸收电能或向电网（4）释放电能，构成分布式柔性能量池系统，对电网进行能量调节。对于某些没有新能源发电站的地区，可以仅对电网（4）进行能量调节。例如，目前我国西部、西南部的一些经济不发达地区，水利资源丰富，甚至存在“弃水”现象，更适合采用本发明提出的系统。此外，对于电能供应不稳定地区，存在经常停电的现象，分布式能量池子系统在电网停电时，依托所接入的局部电网，构建出局部微网系统，向接入分布式柔性能量池系统的用户提供电能，有效提高了该地区的供电连续性和可靠性。
[0030] 电网控制中心服务器（2）根据电网（4）中的实时功率潮流数据，以及接入电网（4）的非连续电能生产系统（3）的电能生产数据，实时计算出各段线路的电能过剩与缺额情况，同时将各段线路上分布的柔性能量池子系统（1）的电能储存信息结合进行优化计算，生成电网（4）中各个分布式柔性能量池子系统（1）分别的实时电价Et，并传送给各个分布式柔性能量池子系统（1）。由于非连续电能生产系统（3）的电能生产能力和时间不同，接入柔性能量池子系统（1）用户数量、负荷情况和电能存储信息不同，所以电网控制中心服务器（2）针对不同的线路上的分布式柔性能量池子系统（1），在同一时段制定不同的电价。
[0031] 各个分布式柔性能量池子系统（1）根据电网控制中心服务器（2）传来的实时电价Et，及其内部由用户设定并存储的电价阈值进行充电或放电操作。当电网电价较低，满足用户设定充电的电价标准范围时，分布式柔性能量池子系统（1）充电，当电网电价较高，满足用户设定放电的电价标准范围时，分布式柔性能量池子系统（1）向电网放电。
[0032] 其中，电网控制中心服务器（2）制定实时电价Et时，根据当地主力发电设备的发电成本作为依据，防止在用电高峰时，多数分布式柔性能量池子系统（1）内部设定卖出电价的阈值过高，而电网制定的实时电价Et是不能高于当地主力发电设备的发电成本的，从而导致分布式柔性能量池失去能量调节作用。
[0033] 各个分布式柔性能量池子系统（1）的电价阈值分为上网电价阈值Eu和下网电价阈值Ed，且满足Eu>Ed；并将电网控制中心服务器（2）发来的实时电价Et与上网电价阈值Eu和下网电价阈值Ed相比较，如果Et≥Eu，分布式柔性能量池子系统（1）向电网（4）放电，如果Et≤Ed，分布式柔性能量池子系统（1）吸收电网（4）电能进行充电。利用上网电价阈值Eu、下网电价阈值Ed和实时电价Et三者之间的差值，用户可获得收益。
[0034] 各个分布式柔性能量池子系统（1）的上网电价阈值Eu和下网电价阈值Ed均为级差电价阈值，且每个级差电价阈值与其储能总量的百分比对应，用户根据对收益的需求不同，设定不同的级差电价阈值，对应不同的百分比。比如，用户可设定三个上网电价阈值Eu1、Eu2、Eu3，对应储能总量的百分比分别为A%、B%、C%，且Eu3＞Eu2＞Eu1、A%+B%+C%=100%。当Eu2≥Et≥Eu1时，分布式柔性能量池子系统（1）进行放电操作，向电网（4）释放储能总量A%的电能；当Eu3≥Et≥Eu2时，分布式柔性能量池子系统（1）释放储能总量（A+B）%的电能；当Et≥Eu3时，分布式柔性能量池子系统（1）释放全部电能。反之，用户可设定四个下网电价阈值Ed1、Ed2、Ed3、Ed4，对应储能总量的百分比分别为a%、b%、c%、d%，且Ed4＞Ed3＞Ed2＞Ed1、a%+b%+c%+d%=100%。当Ed2≥Et≥Ed1时，分布式柔性能量池子系统（1）进行充电操作，从电网（4）吸收储能总量a%的电能；当Ed3≥Et≥Ed2时，分布式柔性能量池子系统（1）吸收储能总量（a+b）%的电能；当Ed4≥Et≥Ed3时，分布式柔性能量池子系统（1）吸收储能总量（a+b+c）%的电能；当Et≥Ed4时，分布式柔性能量池子系统（1）充满电。
[0035] 电网控制中心服务器（2）向各个分布式柔性能量池子系统（1）发布整个分布式柔性能量池系统的各用户电价阈值分布情况，辅助用户设定电价阈值，使用户可以掌握所有用户设定电价的整体分布情况，一方面可以防止某些用户因为电价设定过高导致储存的电能无法卖出，或者电价设定过低导致盈利过少，另一方面使电网（4）更容易以合适的电价买入足够的电能，达到“双赢”的目的，同时提高了系统的利用率。
[0036] 非连续电能生产系统（3）指具有发电功率随时间变化特点的发电系统，主要包括水电站、光伏电站、风电场或潮汐电站，这些新能源发电功率都具有不连续性的特点，而且由于电能“即发即用”的特点，很容易造成丢弃，导致能源的浪费。将非连续电能生产系统（3）接入分布式柔性能量池系统，提高了对可再生能源如水电的利用，减少了对新能源发电如风电等的浪费。
[0037] 如图2所示为柔性能量池子系统结构图。图2中，所述的柔性能量池子系统（1）包括储能单元（101）、双向电表（102）、电网接入装置（103）、主控模块（104）和通讯模块（105）。具有储能单元（101）的用户通过安装双向电表（102）、电网接入装置（103）、主控模块（104）和通讯模块（105）等，并与电网管理部门签署相应的协议，即可作为一个分布式柔性能量池子系统（1）接入到电网（4），参予到电网的能量调节、系统调峰和新能源消纳等过程中，利用电价差持续获益。
[0038] 所述的储能单元（101）经双向电表（102）连接到电网接入装置（103），然后接入配电网，主控模块（104）经过通讯模块（105）与电网控制中心服务器（2）交换数据，主控模块（104）将用户设定并存储的电价阈值，传送给电网控制中心服务器（2），作为电网控制中心服务器（2）进行调控电价优化计算的依据，以便电网控制中心服务器（2）能设定合适的电价；电网控制中心服务器（2）将实时电价Et及辅助用户设定电价的信息经通讯模块（105）传递给主控模块（104）。
[0039] 根据获得的实时电价Et，主控模块（104）驱动储能单元（101）进行充电或放电操作，当电网电价较低，满足用户设定充电的电价标准范围时，储能单元（101）充电，当电网电价较高，满足用户设定放电的电价标准范围时，储能单元（101）向电网放电。其中，储能单元（101）包括蓄电池、飞轮储能装置和超级电容等满足充放电需求的装置。双向电表（102）计量储能单元（101）向电网（4）吸收或释放的累积电量，并将数据送给主控模块（104），为用户电量结算提供数据源。
[0040] 主控模块（104）根据双向电表（102）计量的各时段吸收和释放的电量，以及当时电网控制中心服务器（2）传来的电价数据，计算和显示出一段时间内买入的金额和卖出的金额，并据此与电网结算，使用户可以直观地从主控模块（104）上看到收益，提高用户自主参与分布式柔性能量池系统的积极性，而且只有接入分布式柔性能量池系统的用户能获得实时浮动电价，鼓励更多的用户接入分布式柔性能量池。
[0041] 以上所述仅为本发明的较佳实施实例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
