新能源菱镁负荷虚拟电厂源网荷储智能控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种新能源菱镁负荷虚拟电厂源网荷储智能控制装置及方法，涉及电力负荷智能调节控制技术领域。本装置包括采集模块、传输模块、总线通信模块、5G通信模块、存储模块、计算模块、控制模块；对包含工业负荷的虚拟电厂的分布式新能源优化利用，消纳了新能源，增加了虚拟电厂的收益；对菱镁工业产品冷却散热阶段的热量进行分级综合利用，提高了能源的利用率，节约能源，提高效益；对现货市场下的虚拟电厂的峰值进行调控，实现了综合优化控制经济效益与安全稳定运行。效益与安全稳定运行。效益与安全稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
新能源菱镁负荷虚拟电厂源网荷储智能控制装置及方法


[0001]本专利技术涉及电力负荷智能调节控制
，尤其涉及一种新能源菱镁负荷虚拟电厂源网荷储智能控制装置及方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着分布式发电、电力需求侧管理和智能电网的发展，虚拟电厂越来越受到重视。虚拟电厂是集成和优化“源网荷储”清洁发展的新一代智能控制技术和交互式业务模式依托互联网和现代信息通信技术，通过精细化的能源管理，将分布式电源、可控负载和储能设备融为一体，为破解清洁能源消耗、实现供电侧多能源互补、促进负载侧灵活互动、建设安全、经济、高效、可靠的电网提供了新的运行方案。
[0003]大量的分布式发电接入配电网，电网接入容量和输出的不确定性给配电网的规划和运行带来了新的问题。与此同时，城市负荷迅速增长，峰谷差越来越大，城乡配电网“低标准、弱联系、低电压”问题日益突出，作为一种有效的调节手段，用户侧需求响应的调控可以在一定程度上缓解上述问题，不但可以通过调控用电时段来对负荷进行削峰填谷起到降低配电容量的作用，而且还可以提高电网运行的经济性和安全性。
[0004]在电力市场改革的背景下，电价会实时波动，即电价的波动会影响负荷的大小，负荷的波动也会影响电价的大小。在工业负荷参与虚拟电厂时不仅可以消纳新能源，而且还可以对电网进行调压和调峰，保证了电网的安全稳定运行。
[0005]菱镁负荷参与虚拟电厂时电网接入容量和输出的不确定性给配电网的规划和运行带来了很大问题，菱镁负荷在虚拟电厂中的用电时段以及用电量的规划没有达到最优，这使得虚拟电厂的运行成本和菱镁工业的用电成本变高，从而对虚拟电厂和菱镁工业的经济效益造成损失。并且菱镁工业在材料冷却时没有充分利用冷却时的热量，既造成了能源浪费又对环境产生了不必要的影响。
[0006]菱镁负荷作为工业负荷，其工作时间比较灵活，为可转移负荷，并且具有灵活的调控性和具备参与源网荷互动的潜力，一方面受虚拟电厂电能和电价的调控，另一方面对新能源的消纳，系统稳定运行有着重要的影响。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种新能源菱镁负荷虚拟电厂源网荷储智能控制装置及方法，提出了一个包含菱镁工业负荷、分布式新能源和热储能在内虚拟电厂源网荷储模型，并对菱镁负荷用电过程后的冷却散热阶段的热量进行综合利用，设计菱镁工业负荷消纳分布式新能源的虚拟电厂优化调控模型和基于现货市场实时电价的虚拟电厂调控模型，根据菱镁工业负荷需求确定其分时段用电量的边界值，最终找到考虑虚拟电厂运行成本和菱镁工业用电成本的最优解。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下的技术方案：一种新能源菱镁负荷虚拟电厂源网荷储智能控制装置，包括采集模块、传输模块、
总线通信模块、5G通信模块、存储模块、计算模块、控制模块；所述采集模块的输出端与传输模块的输入端连接，所述传输模块的输出端与总线通信模块的输入端连接，所述总线通信模块的输出端分别连接存储模块与计算模块的输入端连接，计算模块的输出端与存储模块的输出端连接，计算模块的输出端与5G通信模块的输入端连接，所述5G通信模块的输出端与传输模块的输入端连接，所述传输模块的输出端与控制模块的输入端连接。
[0009]另一方面，一种新能源菱镁负荷虚拟电厂源网荷储智能控制方法，通过前述新能源菱镁负荷虚拟电厂源网荷储智能控制装置实现，具体包括以下步骤：步骤1：采集模块采集设备的电压、电流、功率、状态、负荷量和天气状况信息，经过传输模块进行信息传输，传输至总线通信模块；步骤2：信息通过总线通信模块将信息存储在存储模块中做数据分析，并且传输给计算模块；步骤3：计算模块将得到的数据进行分析、计算，找到设备的最优工作时段、负荷量；步骤4：将得到的最优工作时段、负荷量通过5G通信模块传递给传输模块，再传送至控制模块控制执行；所述控制模块有两种工作模式，一种是白天工作，一种是夜晚或阴天工作。
[0010]步骤5：设计人工智能开发板，将计算模块作为人工智能开发板主控芯片，将设备的负荷量数据分析处理后将诊断分析结果传输至控制模块，同时对步骤1中采集的数据及分析结果进行储存。
[0011]所述人工智能开发板中包括两个数据接口和一个电源，其中两个数据接口为输入端口和输出端口，分别连接采集模块的输出端以及控制模块的输入端，将采集到的电压、电流、功率、状态、负荷量等信息导入到计算模块，通过计算模块的现货市场实时电价的虚拟电厂调控模型找到最优用电时间与用电量，再将信息输出给控制装置进行控制。
[0012]步骤6：建立一个包含菱镁工业负荷、分布式新能源和热储能在内的虚拟电厂模型，使菱镁负荷参与虚拟电厂优化调控；所述虚拟电厂模型包括：风机电厂、光伏电厂、储能系统、菱镁工业、中温锅炉、余热锅炉，其中电能在风机电厂、光伏电厂、储能系统、菱镁工业、中温锅炉中传输，首先将风机和光伏产生的电能给菱镁工业供电，如果仍有余电则存储在储能系统中，如果电力不足则从电网购电，储能系统中的电在电价高时向电网售出，中温锅炉生产的电一部分向菱镁工业供电，一部分向储能系统输电，一部分向电网售电。热能在菱镁工业、中温锅炉、余热锅炉中传输，首先将菱镁工业产生的热量分级利用给中温锅炉、余热锅炉，再将锅炉产生的热量利用；所述优化调控为，对光伏发电系统和风机发电系统所产生的电能进行利用，以充分消纳新能源发电，若新能源发电的电能不足以提供菱镁工业的用电负荷则在电价为低价时从电网购电，若新能源发电电能在给菱镁供电的基础上还有剩余电量，则存储在储能系统，在电价为高价时向电网售电。通过对菱镁工业用电时段的转移可以实现根据电网的需求响应的智能调控步骤7：对菱镁工业负荷冷却时浪费热量进行回收利用，对浪费的热量进行分级利
用；所述回收利用包括：中温锅炉、蓄热锅炉；针对步骤6的虚拟电厂模型中菱镁工业所产菱镁冷却时的热量进行吸收，传输到储能设备中；首先将高于300℃的热量来给一个中温锅炉供热，锅炉将这部分热量可以用来发电或者烧热水或者供暖，将80℃至300℃的热量给一个余热锅炉供热，这部分热量也可以用来发电或者制冷或者供暖，再将80℃以下的热量直接利用，用作浴池或者住房的暖风。其中每一级热量利用之后还会产生新的低级热量再给下一级利用；步骤8：建立菱镁工业负荷消纳分布式新能源的虚拟电厂优化调控模型；所述菱镁工业负荷消纳分布式新能源的虚拟电厂优化调控模型为；式中：C
vpp
‑
g
为除菱镁外虚拟电厂总运行成本，C
G
为菱镁材料冷却热量利用锅炉运行维护成本；C
W
为风机电厂运行维护成本；C
L
为光伏电厂运行维护成本，C
wind
, C
light
为虚拟电厂内部消纳弃风的调峰补贴费用；C
xn
‑
wind
, C
xn
‑
light
为储能系统消纳弃风和弃光的补贴费用；为t 时刻响应负荷补贴电价与未响应负荷的电价；为 t 时刻响应电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源菱镁负荷虚拟电厂源网荷储智能控制装置，其特征在于，包括采集模块、传输模块、总线通信模块、5G通信模块、存储模块、计算模块、控制模块；所述采集模块的输出端与传输模块的输入端连接，所述传输模块的输出端与总线通信模块的输入端连接，所述总线通信模块的输出端分别连接存储模块与计算模块的输入端连接，计算模块的输出端与存储模块的输出端连接，计算模块的输出端与5G通信模块的输入端连接，所述5G通信模块的输出端与传输模块的输入端连接，所述传输模块的输出端与控制模块的输入端连接。2.一种新能源菱镁负荷虚拟电厂源网荷储智能控制方法，通过权利要求1所述的新能源菱镁负荷虚拟电厂源网荷储智能控制装置实现，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采集模块采集设备的电压、电流、功率、状态、负荷量和天气状况信息，经过传输模块进行信息传输，传输至总线通信模块；步骤2：信息通过总线通信模块将信息存储在存储模块中做数据分析，并且传输给计算模块；步骤3：计算模块将得到的数据进行分析、计算，找到设备的最优工作时段、负荷量；步骤4：将得到的最优工作时段、负荷量通过5G通信模块传递给传输模块，再传送至控制模块控制执行；所述控制模块有两种工作模式，一种是高于设定环境亮度工作，一种是低于等于设定环境亮度工作；步骤5：设计人工智能开发板，将计算模块作为人工智能开发板主控芯片，将设备的负荷量数据分析处理后将诊断分析结果传输至控制模块，同时对步骤1中采集的数据及分析结果进行储存；步骤6：建立一个包含菱镁工业负荷、分布式新能源和热储能在内的虚拟电厂模型，使菱镁负荷参与虚拟电厂优化调控；步骤7：对菱镁工业负荷冷却时浪费热量进行回收利用，对浪费的热量进行分级利用；步骤8：建立菱镁工业负荷消纳分布式新能源的虚拟电厂优化调控模型；步骤9：考虑虚拟电厂中菱镁负荷参与电网的现货市场交易，对电网调峰的作用建立一种基于现货市场实时电价的虚拟电厂调控模型；步骤10：结合实际工艺要求与经济效益，建立菱镁工业负荷分时段用电量的最大最小边界模型；步骤11：基于人工鱼群算法对步骤8优化调控模型进行求解，实现新能源菱镁负荷虚拟电厂源网荷储的智能控制。3.根据权利要求2所述的一种新能源菱镁负荷虚拟电厂源网荷储智能控制方法，其特征在于，步骤5中所述人工智能开发板中包括两个数据接口和一个电源，其中两个数据接口为输入端口和输出端口，分别连接采集模块的输出端以及控制模块的输入端，将采集到的电压、电流、功率、状态、负荷量等信息导入到计算模块，通过计算模块的现货市场实时电价的虚拟电厂调控模型找到最优用电时间与用电量，再将信息输出给控制装置进行控制。4.根据权利要求2所述的一种新能源菱镁负荷虚拟电厂源网荷储智能控制方法，其特征在于，步骤6中所述虚拟电厂模型包括：风机电厂、光伏电厂、储能系统、菱镁工业、中温锅炉、余热锅炉，其中电能在风机电厂、光伏电厂、储能系统、菱镁工业、中温锅炉中传输，首先将风机和光伏产生的电能给菱镁工业供电，如果仍有余电则存储在储能系统中，如果电力
不足则从电网购电，储能系统中的电在电价高时向电网售出，中温锅炉生产的电分别向菱镁工业供电、向储能系统输电以及向电网售电，热能在菱镁工业、中温锅炉、余热锅炉中传输，将菱镁工业产生的热量分级利用给中温锅炉、余热锅炉，再将锅炉产生的热量利用；所述优化调控，对光伏发电系统和风机发电系统所产生的电能进行利用，若新能源发电的电能不足以提供菱镁工业的用电负荷则在电价低于设定价格时从电网购电，若新能源发电电能在给菱镁供电的基础上还有剩余电量，则存储在储能系统，在电价高于等于设定价格时向电网售电。5.根据权利要求2所述的一种新能源菱镁负荷虚拟电厂源网荷储智能控制方法，其特征在于，步骤7中所述回收利用包括：中温锅炉、蓄热锅炉；...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁辽逸，胡博，任守东，刘宇，雷振江，杨东升，金硕巍，周博文，李广地，罗艳红，杨波，奚超，贺欢，郝睿，李松涛，祝湘博，陈荣玉，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司鞍山供电公司，
类型：发明
国别省市：