一种分布式能源信息系统能源管理装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种分布式能源信息系统能源管理装置及方法，涉及能源管理技术领域。装置包括信号采集单元、数据预处理与转换单元、分布式微型处理器、显示单元和通信单元。信号采集单元采集电、热、气网信号，经数据预处理与转换单元处理后送至分布式微型处理器，分布式微型处理器对本地负荷进行预测，根据预测结果对系统运行在孤岛模式或者并网模式进行判断，计算出本地的最优操作值，进而依据计算结果控制本地的分布式能源设备。本发明专利技术综合考虑分布式信息能源系统运行在两种模式，通过设置动态事件触发机制与执行基于牛顿

【技术实现步骤摘要】
一种分布式能源信息系统能源管理装置及方法


[0001]本专利技术涉及能源管理
，尤其涉及一种分布式能源信息系统能源管理装置及方法。

技术介绍

[0002]伴随着环境污染和化石能源的枯竭，传统化石能源被过度开发和利用，导致生态环境污染和能源安全等问题比较突出，已经成为了制约可持续发展的突出问题。面对日益紧张的能源危机形势，以及伴随着先进的能源技术和信息技术的深度融合，智能电网、能源互联网和综合能源系统等分布式信息能源系统得以快速发展，其主要目的在于通过能源的梯级利用降低碳排放、提高能源利用效率、促进能源可持续发展；同时适应可再生能源的高渗透率，构建以新能源为主体的新型能源网络，从而实现碳达峰与碳中和这一重要战略目标。并受到了广泛的研究和关注。作为能源系统的基础核心研究问题之一，能源管理问题关注于如何协同多种能源网络内的多种能源资源，在满足多种全局供需平衡约束及安全操作约束等条件的同时，并实现整个系统的社会利益最大化，因此先进的能源管理方法对新型能源系统的开发与利用有着极大的促进作用。
[0003]现有的能源管理方法多是基于集中式方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式能源信息系统能源管理装置，其特征在于：该装置包括信号采集单元、数据预处理与转换单元、分布式微型处理器、显示单元和通信单元；信号采集单元包括三相电压传感器、三相电流传感器、电压电流相角传感器、质量流量传感器、温度传感器、压力传感器和气体流量传感器；通过三相电压传感器、三相电流传感器和电压电流相角传感器采集电网的三相电压Vin、三相电流Iin和电压电流相角theta(in)信号；通过质量流量传感器和温度传感器采集热网的质量流量min信号和供水温度TSin信号、回水温度TRin信号；通过压力传感器、气体流量传感器采集天然气网的节点压力Pin信号、气体流量fin信号；信号采集单元将采集到的信号传递给数据预处理与转换单元，作为数据预处理与转换单元的输入信号；数据预处理与转换单元包括降噪处理模块、平滑处理模块和A/D转换模块；数据预处理与转换单元的输入信号经过降噪处理模块进行降噪，平滑处理模块进行平滑处理后输出与输入相应的输出信号，平滑处理后的输出信号作为A/D转换模块的输入，完成模拟信号到数字信号的转换，而后输出至分布式微型处理器的输入端；分布式微型处理器包括模式判断模块、求解计算模块和数据存储单元；所述模式判断模块基于分布式信息能源系统的运行模式指数，判断当前时刻系统运行状态；所述求解计算模块用于基于数据预处理与转换单元输出的信息，预估本地的电、热和气的必须运行能源负载，并基于所述必须运行能源负载，计算分布式信息能源系统的运行模式指数；所述求解计算模块还用于确定模式判断模块输出的对应运行模式下的通信拓扑结构，并输入对应运行模式下的变量约束和目标函数；所述求解计算模块还用于执行分布式的能源管理算法，计算能源设备出力情况与能源市场价格，并根据输出的各能源设备最优出力值与最优能源市场价格控制本地的分布式能源设备；同时分布式微型处理器在计算完成后将输出信号传送至显示单元进行显示；所述数据存储单元用于系统运行中的数据存储；显示单元用于显示当前时刻系统的运行模式、各能源个体设备的最优出力情况以及能源市场价格；通信单元采用串行接口与邻居节点实现通信，进而产生信息交互；通信单元在动态事件触发时刻将发送本地信息至邻居节点或者从邻居节点处接收邻居节点信息；通信单元包括接收模块和发送模块，所述接收模块包括解密模块和接收串行接口，通过接收串行接口接收来自于邻居节点发送的价格信息以及中间变量一致性信息的数据后，由解密模块进行解密并通过片内总线送至分布式微型处理器中参与分布式能源管理算法的计算；所述发送模块包括加密模块和发送串行接口，用于将本地的价格信息与中间变量一致性信息数据进行加密后，通过发送串行接口将加密后的数据信息发送给与其相邻的邻居节点。2.根据权利要求1所述的分布式能源信息系统能源管理装置，其特征在于：所述电压电流相角传感器包括电压比较器、相位比较器、及其附加电路；所述降噪处理模块包括放大器MAX4305ESA及其附加电路；所述平滑处理模块包括滤波器TLC04及其附加电路；所述A/D转换模块采用ADC0808转换器；数据预处理与转换单元的输出信号为D0～D7；分布式微型处理器采用AT89C52微型处理器，经过数据预处理与转换单元进行预处理与转换后的输出信号D0～D7传递至分布式微型处理器AT89C52的P0端口；
分布式微型处理器AT89C52在计算完成后会输出信号P0～P7送至显示单元进行显示；显示单元采用HDG12864L
‑
6进行显示。3.一种分布式能源信息系统能源管理方法，通过权利要求1所述的分布式能源信息系统能源管理装置实现，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1、将信号采集单元采集到的电网、热网、天然气网的信号经过数据预处理与转换单元进行去噪、平滑处理和A/D转换后进行归一化转换，并送至分布式微型处理器的数据存储单元中；S2、基于S1中采集和存储的信息，在分布式微型处理器中预估本地的电、热和气的必须运行能源负载；S3、基于S2得到的必须运行能源负载，分布式微型处理器计算分布式信息能源系统的运行模式指数；S4、基于S3得到的分布式信息能源系统的运行模式指数Φ
t
，判断当前时刻系统运行状态；若系统运行在孤岛模式下，则执行S5；若系统运行在并网模式下，则执行S6；并将判断结果在显示单元中进行显示；S5、将孤岛模式下分布式信息能源系统的通信拓扑结构、变量约束、目标函数输入到分布式微型处理器中；S6、将并网模式下分布式信息能源系统的通信拓扑结构、变量约束、目标函数输入到分布式微型处理器中；S7、执行分布式的能源管理算法，计算能源设备出力情况与能源市场价格；S8、输出计算得到的各能源设备最优出力值与最优能源市场价格，并在显示单元中对其进行显示。4.根据权利要求3所述的分布式能源信息系统能源管理方法，其特征在于：所述步骤S2中，分别根据如下公式对本地的电、热和气的必须运行能源负载和进行计算：算：算：其中，i表示第i个能源个体；V
i,t
、I
i,t
、cosθ
i,t
为t时刻转换后的三相电压、电流、电压电流相角信号；分别为t时刻质量流量、供水温度和回水温度信号，Q
h
表示每立方米质量流量热值；f
i,t
为t时刻气体流量信号，GHV为天然气高位热值；κ
p
‑
h
、κ
p
‑
g
、κ
g
‑
h
分别为电
‑
热、电
‑
气、气
‑
热之间的负载转换比。5.根据权利要求4所述的分布式能源信息系统能源管理方法，其特征在于：所述步骤S3中，运行模式指数的具体计算公式为：式中，Φ
t
为t时刻的系统的运行模式指数，n表示所有能源个体数量，α、为运行状态指
数系数。6.根据权利要求5所述的分布式能源信息系统能源管理方法，其特征在于：所述步骤S4中，判断当前时刻系统运行状态的具体方式为：其中，为系统运行模式指数阈值。7.根据权利要求6所述的分布式能源信息系统能源管理方法，其特征在于：所述步骤S5的具体步骤为：S5.1、确定孤岛模式通信拓扑结构；考虑一个分布式信息能源系统，共包括n个能源个体，每个能源个体有m
i
个参与者；则该系统按下式建模：其中，表示参与者的节点集，v
ij
表示第i个能源个体内的第j个参与者；表示通信连接的边集；表示邻接矩阵，其具体形式为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉帅，王晶宇，黄博南，张化光，孙秋野，马大中，任汝飞，吴玒璘，黄雨佳，姚葭，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：