一种用户侧直流微网智能化响应系统及方法技术方案

本发明专利技术属于新能源及电力需求侧响应领域，特别是涉及一种用户侧直流微网智能化响应系统及方法，泛在电力物联网能源管理终端技术方法。本发明专利技术依据上位机能源优化方案，划分源、荷、储在用户侧直流微网实施功率分配中响应顺序，并依据响应顺序改进直流微网电压分层控制策略，设定源、荷、储接口变流器功率给定值和下垂特性。通过灵活设定源、荷、储在微网电压稳定中的响应顺序及源、荷、储不同响应顺序的平稳切换，执行需求响应指令，实现电网与用户的双向互动。可控可调的转换为不同能源的荷与源、储协调控制微网稳定，提升源、荷、储等不同能源形式多样化耦合，最大化就地消纳清洁能源，提高能源利用率，降低用能成本。

【技术实现步骤摘要】
一种用户侧直流微网智能化响应系统及方法
本专利技术属于新能源及电力需求侧响应领域，特别是涉及一种用户侧直流微网智能化响应系统及方法，泛在电力物联网能源管理终端技术方法。
技术介绍
以风、光为代表的清洁能源在政策扶植下得到了较好的发展，但清洁能源波动性、随机性给电网运行带来的消纳问题制约了其接入电网的规模，弃风、弃光造成了资源的浪费，是清洁能源发展的主要矛盾。相比交流微电网，直流微电网可更高效、更可靠地接纳风、光等清洁能源,且易于协调控制，通过控制直流母线电压的稳定可实现微源与负荷的功率平衡。目前直流微电网主要采用电压分层控制策略，通过检测直流微电网母线电压的变化量来决定系统中各接口变流器的工作模式，实现直流微电网稳定运行。但电压分层控制策略不能实现功率在各接口变流器间灵活、精准分配，需要进一步改进策略。电压分层控制策略中只有在微网不能维持低压稳定运行时才采用低压减载措施，正常运行时，功率连续可调、可控性负荷未参与微网电压稳定运行控制，此外，电压分层控制策略也没有考虑清洁能源与其它能源的耦合问题，因此没有实现清洁能源最大化的就地消纳。目前，需求响应的相关研究主要集中在调度机制以及定价策略方面，用户负荷具有耦合特征，需求响应模式涉及到的控制方法无法直接应用到终端用户直流微网中。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的缺陷与改进需求，本专利技术提出了一种用户侧直流微网智能化响应系统及方法。其目是为了实现上位机能源优化方案在用户侧得以智能化的响应的专利技术目的。本专利技术是通过以下技术方案来实现的：一种用户侧直流微网智能化响应系统，包括直流微网和能源智能管理器，并且与配电网上位机无线互联，所述直流微网包括：直流母线、电源、负荷及储能；其中，电源、负荷、储能内均设有接口变流器；电源、负荷、储能均通过接口变流器分别与直流母线相连接；能源智能管理器与电源、负荷、储能通过通讯总线相连接，并且与上位机无线互联；上位机计算或制定泛在电力物联网的能源优化配置方案，通过无线传输下传给能源智能管理器。所述接口变流器包括DC/DC或DC/AC可控接口变流器；所诉上位机为配电网管理用户系统。一种用户侧直流微网智能化响应方法，包括以下步骤：步骤1.接收上位机能源优化方案，改进直流微网电压分层控制策略；步骤2.改变网侧接口变流器、储能接口变流器固定占据额定电压附近电压层的控制策略；步骤3.配置不同设备的接口变流器所在电压层，实现功率在各接口变流器间的分配，加强清洁能源与需求侧不同能源形式耦合，智能化响应上位机能源优化方案。所述步骤1中直流微网电压分层控制策略适用范围为以户、楼宇为能量单元的终端用户；所述能量单元为以用户侧直流微网为能源交换的载体；所述用户侧直流微网由不同种类的电源、不同电能转换形式的负荷、不同能源储存方式储能组合构成；所述不同电能转换形式的负荷为可连续调控的通过接口变流器能够加强与其它能源耦合的负荷。所述接收上位机能源优化方案，是通过划分用户侧直流微网电源、可连续调控负荷、储能，简称源、荷、储接口变流器响应顺序。所述所述接收上位机能源优化方案中源、荷、储接口变流器响应顺序，满足上位机能源优化方案中接口变流器功率给定值为条件排出响应顺序，优先满足的接口变流器功率给定值的响应优先；各接口变流器下垂控制特性的功率给定值为优化方案中功率分配值；所述优先满足的接口变流器功率给定值的响应优先在于，改进直流微网电压分层控制策略，将电流流出直流母线接口变流器为一组,简称“载”，包括处于母线向电源送电的电源接口变流器，工作于充电状态储能接口变流器，负荷接口变流器；依据优化分配方案中功率配送顺序划分响应顺序，优先配送响应优先；将电流流入直流母线接口变流器为一组,简称“源”，包括电源向母线送电的电源接口变流器，工作于放电状态储能接口变流器，清洁能源接口变流器；依次满足排序由高到低“载”组变流器功率为条件，将“源”组变流器插入“载”组变流器的排序中。所述接收上位机能源优化方案中源、荷、储接口变流器响应顺序在(0.90-1.10)pu电压范围内，依据所述“源”“载”总个数及预留边界数，划分电压层，计算公式为：n＝[(1.1-0.9)/(d+k+r)]式中n为划分层数，d为“源”组变流器个数，k为“载”组变流器个数，r为预留电压层个数，[]为取整函数；层的划分如电压分层表所示：电压分层表上表中以额定值1pu为界，高于1pu为“载”侧，低于1pu为“源”侧，Δn为层级压差，可为变数。所述步骤2中改变网侧接口变流器、储能接口变流器固定占据额定电压附近电压层的控制策略，其中所述每一层电压层包含一个接口变流器，将接口变流器分成“源”、“载”两组，将“载”组接口变流器排序，划分响应顺序；划分原则为：优化分配方案中以满足接口变流器功率给定值为条件排出响应顺序，即依据优化方案中功率配送顺序划分响应顺序，优先配送响应优先，级别高，依序确定，包括以下步骤：步骤(1)确定最高级；若微网能源优先上网，则将电源变流器分配第1层；若微网能源优先给储能充电，将储能变流器分配第1层；微网能源优先就地消纳，将负荷变流器分配第1层；步骤(2)在剩余变流器中确定下一层即第2层，原则不变；假设已将储能变流器分配第1层，剩余电源变流器、负荷变流器；若将满足储能变流器功率给定值后的剩余功率优先上网，则将电源变流器分配第2层；若将剩余功率优先就地消纳，将负荷变流器分配第2层；步骤(3)重复步骤(2)，直至设定最后“载”侧接口变流器。进一步的，将所述“源”侧接口变流器排序，划分优先级；同一双向接口变流器其所选的“源”侧电压层电压幅值一定低于“载”侧电压层；对于参与“载”侧功率控制的“源”侧接口变流器，以依次满足优先级别由高到低“载”组变流器功率为条件，将该“源”侧接口变流器插入到比被控接口变流器电压幅值高一层的电压层，将“源”组变流器插入“载”组变流器的排序中；不参与“载”侧功率调节的“源”侧接口变流器，从紧邻“载”侧第一层即第k+1层开始降压排序，方法与“载”侧相同。所述步骤3中配置不同设备的接口变流器所在电压层，实现功率在各接口变流器间的分配，加强清洁能源与需求侧不同能源形式耦合，智能化响应上位机能源优化方案，包括以下步骤：步骤(1)依据源、荷、储所在电压层设定接口控制设备电压及功率给定值,采用下垂控制，下垂控制曲线表示为：udc＝udc.H-δidcδ＝(udc.H-udc.L)/idc.setidc.set＝Pdc.set/udc式中udc为接口设备电压给定值，udc.H、udc.L为电压层级对应表中电压幅值区间上限、下限值；δ为下垂系数，Pdc.set能源优化分配方案中功率给定值，idc.set为接口设备电流给定值；idc为接口设备电流值。步骤(2)正常运行直流微网，由母线电压所在区间对应的接口变流器控制，以整定udc＝udc.H-δidc下垂特性运行，确保系统内的功率平衡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用户侧直流微网智能化响应系统，其特征是：包括直流微网和能源智能管理器，并且与配电网上位机无线互联，所述直流微网包括：直流母线(3)、电源(4)、负荷(5)及储能(6)；其中，电源(4)、负荷(5)、储能(6)内均设有接口变流器(7)；电源(4)、负荷(5)、储能(6)均通过接口变流器(7)分别与直流母线(3)相连接；能源智能管理器(1)与电源(4)、负荷(5)、储能(6)通过通讯总线(2)相连接，并且与上位机(8)无线互联；上位机(8)计算或制定泛在电力物联网的能源优化配置方案，通过无线传输下传给能源智能管理器(1)。/n

【技术特征摘要】
1.一种用户侧直流微网智能化响应系统，其特征是：包括直流微网和能源智能管理器，并且与配电网上位机无线互联，所述直流微网包括：直流母线(3)、电源(4)、负荷(5)及储能(6)；其中，电源(4)、负荷(5)、储能(6)内均设有接口变流器(7)；电源(4)、负荷(5)、储能(6)均通过接口变流器(7)分别与直流母线(3)相连接；能源智能管理器(1)与电源(4)、负荷(5)、储能(6)通过通讯总线(2)相连接，并且与上位机(8)无线互联；上位机(8)计算或制定泛在电力物联网的能源优化配置方案，通过无线传输下传给能源智能管理器(1)。


2.根据权利要求1所述的一种用户侧直流微网智能化响应系统，其特征是：所述接口变流器(7)包括DC/DC或DC/AC可控接口变流器；所诉上位机为配电网管理用户系统。


3.一种用户侧直流微网智能化响应方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤1.接收上位机能源优化方案，改进直流微网电压分层控制策略；
步骤2.改变网侧接口变流器、储能接口变流器固定占据额定电压附近电压层的控制策略；
步骤3.配置不同设备的接口变流器所在电压层，实现功率在各接口变流器间的分配，加强清洁能源与需求侧不同能源形式耦合，智能化响应上位机能源优化方案。


4.根据权利要求3所述的一种用户侧直流微网智能化响应方法，其特征是：所述步骤1中直流微网电压分层控制策略适用范围为以户、楼宇为能量单元的终端用户；所述能量单元为以用户侧直流微网为能源交换的载体；所述用户侧直流微网由不同种类的电源、不同电能转换形式的负荷、不同能源储存方式储能组合构成；所述不同电能转换形式的负荷为可连续调控的通过接口变流器能够加强与其它能源耦合的负荷。


5.根据权利要求3所述的一种用户侧直流微网智能化响应方法，其特征是：所述接收上位机能源优化方案，是通过划分用户侧直流微网电源、可连续调控负荷、储能，简称源、荷、储接口变流器响应顺序。


6.根据权利要求3所述的一种用户侧直流微网智能化响应方法，其特征是：所述所述接收上位机能源优化方案中源、荷、储接口变流器响应顺序，满足上位机能源优化方案中接口变流器功率给定值为条件排出响应顺序，优先满足的接口变流器功率给定值的响应优先；各接口变流器下垂控制特性的功率给定值为优化方案中功率分配值；所述优先满足的接口变流器功率给定值的响应优先在于，改进直流微网电压分层控制策略，将电流流出直流母线接口变流器为一组,简称“载”，包括处于母线向电源送电的电源接口变流器，工作于充电状态储能接口变流器，负荷接口变流器；依据优化分配方案中功率配送顺序划分响应顺序，优先配送响应优先；将电流流入直流母线接口变流器为一组,简称“源”，包括电源向母线送电的电源接口变流器，工作于放电状态储能接口变流器，清洁能源接口变流器；依次满足排序由高到低“载”组变流器功率为条件，将“源”组变流器插入“载”组变流器的排序中。


7.根据权利要求3所述的一种用户侧直流微网智能化响应方法，其特征是：所述接收上位机能源优化方案中源、荷、储接口变流器响应顺序在(0.90-1.10)pu电压范围内，依据所述“源”“载”总个数及预留边界数，划分电压层，计算公式为：
n＝[(1.1-0.9)/(d+k+r)]
式中n为划分层数，d为“源”组变流器个数，k为“载”组变流器个数，r为预留电压层个数，[]为取整函数；层的划分如电压分层表所示：
电压分层表



上表中以额定值1pu为界，高于1pu为“载”侧，低于1pu为“源”侧，Δn为层级压差，可为变数。


8.根据权利要求3所述的一种用户侧直流微网智能化响应方法，其特征是：所述步骤2中改变网侧接口变流器、储能接口变流器固定占据额定电压附近电压层的控制策略，其中所述每一层...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭权利，苑舜，
申请(专利权)人：郭权利，
类型：发明
国别省市：辽宁;21