一种基于多能互补的电网调峰控制系统与方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于多能互补的电网调峰控制系统，属于可再生能源综合利用技术领域。该系统包括：M组光伏发电机组、热电联产机组、N个边缘计算服务器、云计算服务器、综合调控装置、用户侧综合测控终端、远程控制器、第一数据采集器和第二数据采集器。本发明专利技术采用5G+分布式光伏发电系统+边缘计算服务器的控制系统，采集终端用户的行为数据，利用边缘计算服务器在边缘端预测出下一时间段这些光伏发电机组的产能信息和用户耗电设备的耗电功率，发送给云端预测出未来一段时间用户耗电设备所需的热电联产机组供能，实现电网调峰，使光伏发电得到最大消纳；大大降低了云计算服务器的计算量，提高了系统的计算速度，从而保障了系统调峰响应速度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多能互补的电网调峰控制系统与方法
本专利技术属于可再生能源综合利用
，涉及一种基于多能互补的电网调峰控制系统与方法。
技术介绍
太阳能作为一种可再生能源，近几年发展迅速，在一些阳光充沛地区得到较好的应用。以太阳能发电为例，光伏发电厂并网后，用于部分区域的制冷供给。但光伏电出力的波动性和用户所需制冷负荷的差异性和波动性，给电网的运行带来了安全隐患等不良影响。现有的制冷调度系统将每一个用户所需制冷负荷进行均一化处理，并以固定的调控周期为基础，通过分析历史数据和外界因素，预测未来一段时间用户需要的制冷总负荷。这种调控方法由于不能准确获知用户的行为乃至负荷，导致误差较大，加大了电网调度的难度，同时，调峰速度和调峰深度的不足难以满足风电消纳最大化的要求，造成能源和社会资源的浪费。由于地域差异，导致太阳能发电厂分布在全国各地，因此如何对所有光伏发电系统的统一控制显得尤为重要。目前通信领域中，5G在数据传输效率和速率上都表现良好的功能。因此将5G与分布式光伏发电厂结合在一起实现度电网调峰控制，具有可行性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于多能互补的电网调峰控制系统与方法，采用5G+分布式光伏发电系统，采集终端用户的行为数据，利用边缘计算功能，预测未来一段时间终端用户所需制冷负荷，并以自适应调控周期为基础，对负荷端和电源端进行调控，提高用户的体验度，实现电网调峰，使光伏发电得到最大消纳。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于多能互补的电网调峰控制系统，包括：M组光伏发电机组、热电联产机组、N个边缘计算服务器、云计算服务器、综合调控装置、用户侧综合测控终端、远程控制器、第一数据采集器和第二数据采集器；所述第一数据采集器用于采集分布式光伏发电机组的产能信息；并将采集的产能信息发送给边缘计算服务器；每个边缘服务器根据当前时间段从第一数据采集器处获取分布式光伏发电机组的产能信息，以及从第二数据采集器处获取的用户耗电设备的耗电功率，预测出下一时间段对应的光伏发电机组的产能信息和用户耗电设备的耗电功率，并发送给云计算服务器；云计算服务器接收每个边缘服务器预测出的下一时间段光伏发电机组的产能信息和用户耗电设备的耗电功率，并根据综合调控装置采集的用户耗电设备要快开关的工作状态，预测出下一时间段热电联产机组所需产能信息，并将该信息反馈给综合调控装置；综合调控装置将云计算服务器反馈的产能信息生成调控信号，并发送给用户侧综合控制终端和远程控制器，分别控制下一时间段遥控开关的工作状态和热电联产机组的发电出力；其中，综合调控装置的调控周期△tc依据用户的行为做出自适应调整，其最小值大于边缘服务器和云计算服务器的预测计算时间之和，最大值小于行业规定的调峰间隔时间(如15分钟进行一次调峰)；△tc的调整规则是：根据分布式光伏发电机组的发电变化率和用户设备耗电变化率来调整△tc的大小。进一步，所述用户侧综合测控终端与温度传感器、红外传感器、用户耗电设备遥控开关以及综合调控装置通过无线网络连接；用户侧综合测控终端通过温度传感器采集用户的室内、外温度，通过红外传感器采集用户进门/出门的行为，并记载用户耗电设备遥控开关的工作状态，将采集到的信息发送给综合调控装置；用户侧综合测控终端接收综合调控装置发送的调控信号，改变用户耗电设备遥控开关的工作状态。进一步，所述综合调控装置与用户侧移动手机终端进行信息交互。进一步，用户在用户侧移动手机终端的交互界面上，可以根据当日的室内、外温度情况设置空调器制冷的基准温度，一天仅允许设置一次；用户还可以选择用户耗电设备遥控开关采用智能模式或手动模式：在智能模式下，用户耗电设备遥控开关的工作状态根据用户的进门/出门行为自动切换；在手动模式下，用户可以自行控制用户耗电设备遥控开关，以上信息可以随时更改；用户侧移动手机终端接收综合调控装置通过无线网络传输方式发送的室内、外温度信息、空调遥控开关和风机盘管遥控开关的工作状态信息、实时电价和补偿信息。进一步，所述无线网络采用5G通信方式。进一步，所述用户耗电设备包括小型供暖设备。进一步，所述边缘服务器计算出在下一时间段需热电联产机组所需提供的电能＝用户耗电设备的耗电功率-光伏发电机组的产能。进一步，该系统的电网调峰控制方法，包括以下步骤：1)用户在每一天设置所需的基准温度之后，第二数据采集器记载用户耗电设备的制热功率；2)以△T为采样周期，综合调控装置采集用户的行为，当用户发出了进门/出门行为，或开启/关闭遥控开关的行为时，记录采样次数T，计算出未来一段时间需要制热供给的用户数量，预测出耗能信息，并对用户进行分类和分组；3)在0～△tc时间段内，综合调控装置根据接收的热电联产机组和光伏发电机组的产能信息，利用统计分析方法，预测出未来一段时间的产能信息；△tc＝T×△T；4)根据预测的产能信息和耗能信息，在保证满足耗能与产能相等，满足用户意愿的条件下，综合调控装置向用户侧综合测控终端、远程控制器和云计算服务器发送调控信号，改变部分用户耗电设备的遥控开关工作状态，调节热电联产机组的发电出力和热水流量，实现光伏发电的最大消纳。进一步，调控周期△tc依据用户的行为做出自适应调整，是一个非固定的调控周期；当综合调控装置采集到用户发出了进门/出门行为，或开启/关闭空调遥控开关和风机盘管遥控开关的行为时，综合调控装置生成调控信号发送给用户侧综合测控终端，当进一步预测出未来能耗有所变动时，综合调控装置还生成调控信号发送给远程控制器和云计算服务器，因此，调控周期△tc因用户发出相关行为的时间差异和结果而产生波动；计算调控周期△tc：△tc＝Tn×△T-Tn-1×△T＝T×△T其中，Tn×△T为用户第n次发出相关行为的时刻，Tn-1×△T为用户第n-1次发出相关行为的时刻，△T为采样周期，T为两个时刻之间的采集次数，T为自然数，显然，△tc≥△T。进一步，用户的分类、分组和数量预测包括以下步骤：1)采集变量：1.1)以△T为采样周期，用户侧综合测控终端采集遥控开关的工作状态Wi(t)，并发送到综合调控装置；Wi(t)＝Won＝1代表遥控开关处于开启状态，Wi(t)＝Woff＝0代表遥控开关处于关闭状态；1.2)以△T为采样周期，采集用户的进门/出门行为信号Di(t)；Di(t)＝Din＝1代表用户进门；Di(t)＝Dout＝-1代表用户出门；Di(t)＝Dnull＝0代表用户没有发出进门/出门行为；1.3)以△T为采样周期，采集用户发送的开启/关闭遥控开关的请求信号Qj(t)；Qj(t)＝Qon＝1代表开启请求；Qj(t)＝Qoff＝-1代表关闭请求；Qj(t)＝Qnull＝0代表用户没有发出请求信号；1.4)采集用户耗电设备与制热设备之间的供暖管道长度Si；2)用户分类与分组：2.1)用户分类：将用户分为A类和B类，A类用户采用智本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多能互补的电网调峰控制系统，其特征在于，该系统包括：M组光伏发电机组、热电联产机组、N个边缘计算服务器、云计算服务器、综合调控装置、用户侧综合测控终端、远程控制器、第一数据采集器和第二数据采集器；/n所述第一数据采集器用于采集分布式光伏发电机组的产能信息；并将采集的产能信息发送给边缘计算服务器；/n每个边缘服务器根据当前时间段从第一数据采集器处获取分布式光伏发电机组的产能信息，以及从第二数据采集器处获取的用户耗电设备的耗电功率，预测出下一时间段对应的光伏发电机组的产能信息和用户耗电设备的耗电功率，并发送给云计算服务器；/n云计算服务器接收每个边缘服务器预测出的下一时间段光伏发电机组的产能信息和用户耗电设备的耗电功率，并根据综合调控装置采集的用户耗电设备要快开关的工作状态，预测出下一时间段热电联产机组所需产能信息，并将该信息反馈给综合调控装置；/n综合调控装置将云计算服务器反馈的产能信息生成调控信号，并发送给用户侧综合控制终端和远程控制器，分别控制下一时间段遥控开关的工作状态和热电联产机组的发电出力；其中，综合调控装置的调控周期△t

【技术特征摘要】
1.一种基于多能互补的电网调峰控制系统，其特征在于，该系统包括：M组光伏发电机组、热电联产机组、N个边缘计算服务器、云计算服务器、综合调控装置、用户侧综合测控终端、远程控制器、第一数据采集器和第二数据采集器；
所述第一数据采集器用于采集分布式光伏发电机组的产能信息；并将采集的产能信息发送给边缘计算服务器；
每个边缘服务器根据当前时间段从第一数据采集器处获取分布式光伏发电机组的产能信息，以及从第二数据采集器处获取的用户耗电设备的耗电功率，预测出下一时间段对应的光伏发电机组的产能信息和用户耗电设备的耗电功率，并发送给云计算服务器；
云计算服务器接收每个边缘服务器预测出的下一时间段光伏发电机组的产能信息和用户耗电设备的耗电功率，并根据综合调控装置采集的用户耗电设备要快开关的工作状态，预测出下一时间段热电联产机组所需产能信息，并将该信息反馈给综合调控装置；
综合调控装置将云计算服务器反馈的产能信息生成调控信号，并发送给用户侧综合控制终端和远程控制器，分别控制下一时间段遥控开关的工作状态和热电联产机组的发电出力；其中，综合调控装置的调控周期△tc依据用户的行为做出自适应调整，其最小值大于边缘服务器和云计算服务器的预测计算时间之和，最大值小于行业规定的调峰间隔时间；△tc的调整规则是：根据分布式光伏发电机组的发电变化率和用户设备耗电变化率来调整△tc的大小。


2.根据权利要求1所述的电网调峰控制系统，其特征在于，所述用户侧综合测控终端与温度传感器、红外传感器、用户耗电设备遥控开关以及综合调控装置通过无线网络连接；
用户侧综合测控终端通过温度传感器采集用户的室内、外温度，通过红外传感器采集用户进门/出门的行为，并记载用户耗电设备遥控开关的工作状态，将采集到的信息发送给综合调控装置；
用户侧综合测控终端接收综合调控装置发送的调控信号，改变用户耗电设备遥控开关的工作状态。


3.根据权利要求1所述的电网调峰控制系统，其特征在于，所述综合调控装置与用户侧移动手机终端进行信息交互。


4.根据权利要求3所述的电网调峰控制系统，其特征在于，用户在用户侧移动手机终端的交互界面上，根据当日的室内、外温度情况设置空调器制冷的基准温度，一天仅允许设置一次；用户选择用户耗电设备遥控开关采用智能模式或手动模式：在智能模式下，用户耗电设备遥控开关的工作状态根据用户的进门/出门行为自动切换；在手动模式下，用户可以自行控制用户耗电设备遥控开关，以上信息随时更改；
用户侧移动手机终端接收综合调控装置通过无线网络传输方式发送的室内、外温度信息、空调遥控开关和风机盘管遥控开关的工作状态信息、实时电价和补偿信息。


5.根据权利要求2或4中所述的电网调峰控制系统，其特征在于，所述无线网络采用5G通信方式。


6.根据权利要求1所述的电网调峰控制系统，其特征在于，所述边缘服务器计算出在下一时间段需热电联产机组所需提供的电能＝用户耗电设备的耗电功率-光伏发电机组的产能。


7.根据权利要求1～6中任意一项所述的电网调峰控制系统，其特征在于，该系统的电网调峰控制方法，包括以下步骤：
1)用户在每一天设置所需的基准温度之后，第二数据采集器记载用户耗电设备的制热功率；
2)以ΔT为采样周期，综合调控装置采集用户的行为，当用户发出了进门/出门行为，或开启/关闭遥控开关的行为时，记录采样次数T，计算出未来一段时间需要制热供给的用户数量，预测出耗能信息，并对用户进行分类和分组；
3)在0～Δtc时间段内，综合调控装置根据接收的热电联产机组和光伏发电机组的产能信息，利用统计分析方法，预测出未来一段时间的产能信息；Δtc＝T×ΔT；
4)根据预测的产能信息和耗能信息，在保证满足耗能与产能相等，满足用户意愿的条件下，综合调控装置向用户侧综合测控终端、远程控制器和云计算服务器发送调控信号，改变部分用户耗电设备的遥控开关工作状态，调节热电联产机组的发电出力和热水流量，实现光伏发电的最大消纳。


8.根据权利要求7所述的电网调峰控制系统，其特征在于，调控周期Δtc依据用户的行为做出自适应调整，是一个非固定的调控周期；当综合调控装置采集到用户发出了进门/出门行为，或开启/关闭空调遥控开关和风机盘管遥控开关的行为时，综合调控装置生成调控信号发送给用户侧综合测控终端，当进一步预测出未来能耗有所变动时，综合调控装置还生成调控信号发送给远程控制器和云计算服务器，因此，调控周期Δtc因用户发出相关行为的时间差异和结果而产生波动；计算调控周期Δtc：
Δtc＝Tn×ΔT-Tn-1×ΔT＝T×ΔT
其中，Tn×ΔT为用户第n次发出相关行为的时刻，Tn-1×ΔT为用户第n-1次发出相关行为的时刻，ΔT为采样周期，T为两个时刻之间的采集次数，根据分布式光伏发电机组的发电变化率和用户设备耗电变化率来调整，显然，Δtc≥ΔT。


9.根据权利要求6所述的电网调峰控制系统，其特征在于，用户的分类、分组和数量预测包括以下步骤：
1)采集变量：
1.1)以ΔT为采样周期，用户侧综合测控终端采集遥控开关的工作状态Wi(t)，并发送到综合调控装置；Wi...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙虹毓，李哲，吴高翔，金颖旭，彭文鑫，戴豪礽，刘丁豪，向菲，陈涛，侯兴哲，
申请(专利权)人：国网重庆市电力公司电力科学研究院，重庆邮电大学，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50