CN117639034A - 一种台区分布式储能的资源互动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种台区分布式储能的资源互动系统，包括运行状态分析层及调度策略管理层；运行状态分析层中包含实时采集监测模块、告警管理模块、数据统计分析模块、储能3D模型及区域用电特性分析模块；调度策略管理层中包含运行模式管理模块、运行策略管理模块、调度策略管理模块及协调互动管理模块，由调度策略管理层由运行状态分析层及调度策略管理层采集区域内储能的灵活性资源的运行参数数据和区域内台区的运行数据、告警数据并进行大数据分析，建立区域用电特性画像。该系统从分布式新能源科学有序规划、配电网安全可靠运行出发，包括运行状态分析、调度策略管理两大功能模块，有效提升台区用电可靠性和供电服务能力。
Description
技术领域
本发明涉及信息技术技术领域，具体为一种台区分布式储能的资源互动系统。
背景技术
分布式储能等装置可部署在配电与用电设备之间的关键节点，不仅可以起到电网系统运行中起到削峰填谷、平滑负荷曲线的作用，同时可以满足分布式电站发电柔性消纳需要，提升电网运行稳定性，还可以通过软件集控平台，打通与电网公司配调等系统接口，形成聚合效应满足电网特殊时段调度需求。
现有技术的缺陷：1.波动性、间歇式新能源的并网给电网从调控运行，安全控制等诸多方面带来了不利影响，极大地限制了清洁能源的有效利用。同时随着城乡电气化水平的不断提高，配网负荷不断攀升，造成低压配电台区配变重过载、电压越限、三相不平衡、功率因数低等问题日益突出，直接影响用户用电服务水平。
传统的方式多采用装设无功补偿装置、调压装置或平衡装置等，这些手段往往只能针对单一的电能质量问题进行治理。针对低压配电台区供电可靠性保障，传统的方式通过台区升级扩容或新建台区增加供电容量裕度，但该方式实施周期长，易造成电力资产利用率低、电网投资效益低等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种台区分布式储能的资源互动系统，该系统从分布式新能源科学有序规划、配电网安全可靠运行出发，包括运行状态分析、调度策略管理两大功能模块，有效提升台区用电可靠性和供电服务能力。
一种台区分布式储能的资源互动系统，包括运行状态分析层及调度策略管理层；运行状态分析层中包含实时采集监测模块、告警管理模块、数据统计分析模块、储能3D模型及区域用电特性分析模块；调度策略管理层中包含运行模式管理模块、运行策略管理模块、调度策略管理模块及协调互动管理模块，由调度策略管理层由运行状态分析层及调度策略管理层采集区域内储能的灵活性资源的运行参数数据和区域内台区的运行数据、告警数据并进行大数据分析，建立区域用电特性画像。
优选的，实时采集监测模块包括以下单元：
A、BMS数据展示分析单元：EMS对BMS的数据按照BMS与EMS通信规约进行采集，具体数据如下：运行与保护状态、每路电池的总电压、单节电池电压、所有温度点的温度、平均温度、最高/最低单体电压、温度点最高/最低温度、充放电电流、电池组SOC、电池组SOH的数据、每路电池的可充放电量、BMS充放电电压上/下限、充电最大电流、充电最大功率；
B、PCS数据展示分析单元：EMS对PCS的数据按照PCS与EMS通信规约进行采集，具体数据如下：直流侧的电压、电流、功率；交流侧有功功率、无功功率、三相电压、三相电流频率、功率因数、运行状态、转换效率，报警及故障信息的常用信息；
C、EMS数据展示分析单元：通过RS485采集温/湿度传感器上发的温湿度数据，采集点的温/湿度/烟感数据并进行展示分析；
D、负载数据展示分析单元：曲线数据包括PCS，负载功率，储能功率实时功率，采样间隔5min,前端界面展示了24h前的实时曲线。
优选的，告警管理模块包括以下单元：
A、温/湿度告警单元：当采集到温度点温度达到上限时，EMS显示报警，并将报警状态上传至云端及手机端，并下发指令给PCS，使其断开正在运行的设备；当采集到湿度达到95％时，EMS显示报警，并将报警状态上传至云端及手机端；
B、逆变器PCS告警单元：当PCS设备故障告警时，EMS显示报警，并将报警状态上传至云端及手机端，设备自动停机；
C、通信采集异常故障告警单元：通信主设备PCS/BMS采集中断异常，即当中断时间T采大于10S时，在界面上显示异常告警，当通信恢复正常，告警自动解除；
D、BMS设备故障告警单元：当BMS设备故障告警时，EMS显示报警，并将报警状态上传至云端及手机端，EMS联动告警事件实时调度储能系统充放电动作。
优选的，数据统计分析模块包括以下单元：
A、电量统计分析单元：统计储能侧或负载侧的用电量总计；
B、电费统计分析：统计储能侧或负载侧的用电电费总计，需根据策略电价设置计算；
C、综合统计分析单元:：统计尖、峰、平、谷时段电费统计、电费占比、用电量；综合图标统计尖峰平谷电量、电费；统计尖峰平谷用电占比；
D、收益统计分析单元：统计用储能后的用电占比以及节省电费数据。
优选的，储能3D模型在构建时，需根据负载侧的用能统计分析、负载侧监测点分析，分析出每个区域的用电特性画像；以热力地图的方式展示各区域的用电情况，以列表方式统计各个供电公司的重过载信息。
优选的，运行模式管理模块支持离并网模式自动、手动切换功能，Web界面提供操作接口。
优选的，运行策略管理模块包括以下管理策略：
A、尖峰平谷时段设置：设置尖峰平谷时段，一个时段设置多个时间段，提供给储能调峰控制依据；
B、尖峰平谷电价设置：设置尖峰平谷电价，每个段设置一个电价，用于计算储能调峰收益计算。
1、根据权利要求1的一种台区分布式储能的资源互动系统，其特征在于：调度策略管理模块包括以下调度策略：
A、削峰平谷策略：根据策略时段中国的尖峰平谷时段设置进行控制策略定制设置，操作类型为充电或放电；
B、自定义充放电策略：根据单日单次、时间循环、星期循环的方式来对储能调峰进行控制；
C、负载侧策略：对负载侧进行调峰策略定制控制，通过智慧微断进行控制。
优选的，协调互动管理模块，结合光伏发电及负载的用能情况对光伏的发电进行策略设置，可设置项包括：自发自用比例设置、接入光伏的储能设备设置，平台根据设置的策略将光伏发的电直接供给负载侧或者接入到指定的储能设备进行存储，再在线进行切换或设置策略进行定时调整，或根据电流电压的参数进行设置。
本发明的优点和技术效果是：
本发明的一种台区分布式储能的资源互动系统
1.相比传统方式，储能单元结合电力电子技术，可以同时满足电压越限控制、三相不平衡治理、功率因数调节等多种应用需求，同时还可以平滑分布式新能源发电功率波动，减少分布式新能源接入对台区供电电能质量的影响。在提升供电可靠性方面，储能系统可以发挥削峰填谷作用，降低配变在高峰时段的负载率，降低配变安全运行风险，同时，储能系统还可以发挥备用电源作用，减少台区停电时间，提升台区用电可靠性和供电服务能力。
2.通过台区分布式储能资源互动系统实现配网储能装置的集中调度，提升配电网韧性，解决分布式光伏和充电站规模化发展带来的波动性、随机性、低惯量等问题，满足台区柔性控制、风险智能识别、主配协同防控、新能源规划辅助等决策分析需求，促进储能资源高效利用和配电网供电质量优化提升，促进供电服务水平和用户满意度提升。
附图说明
图1为本发明的数据交互示意图；
图2为本发明的应用架构框图；
图3为本发明系统中的数据支撑模块框架图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。需要说明的是，本实施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本发明的保护范围。
本发明的一种台区分布式储能的资源互动系统，用于与电网系统进行配电网络数据交互，可以将本系统看作是电网相关系统的高级应用扩展，根据接入信息的性质，系统横跨电力公司生产控制大区与管理信息大区，主要起到主动配电网络运行管理，全局优化运行决策，辅助配网调控的目的，进而实现配电网的安全可靠运行与分布式电源的接入管理与完全消纳。请参照图1所示。
分布式电源、电网设备、分布式储能、柔性负荷设备状态数据和运行数据通过控制层设备从下而上送到决策层，经过决策层的集中决策，将优化目标与控制命令经过控制设备下达设备层，完成间歇式能源的多级分层消纳、消纳模式切换、供蓄能力指标运算、多时间尺度运行控制等，有效提高配电网对可再生能源的消纳能力，降低电网峰谷差，提高设备利用率，降低配电网损等，提升电网的安全可靠运行水平和经济性。
储能运行状态研究：采集区域内储能等灵活性资源的运行参数数据和区域内台区的运行数据、告警数据并进行大数据分析，建立区域用电特性画像；基于地图实现全景监控，实时展示设备相对位置、运行状态，进行3D模型构建及展示分析，对储能系统的健康状态进行评估。请参照图2所示。
1.分布式储能运行状态分析模块
(1)实时采集监测
①BMS数据展示分析
EMS对BMS的数据按照BMS与EMS通信规约进行采集，具体数据如下：运行与保护状态、每路电池的总电压、单节电池电压、所有温度点的温度、平均温度、最高/最低单体电压、温度点最高/最低温度、充放电电流、电池组SOC、电池组SOH的数据、每路电池可充放电量、BMS充放电电压上/下限、充电最大电流、充电最大功率。
②PCS数据展示分析
EMS对PCS的数据按照PCS与EMS通信规约进行采集，具体数据如下：直流侧的电压、电流、功率；交流侧有功功率、无功功率、三相电压、三相电流频率、功率因数、运行状态、转换效率，报警及故障信息等常用信息。
③EMS数据展示分析
通过RS485采集温/湿度传感器上发的温湿度数据，采集点的温/湿度/烟感数据并进行展示分析。
④负载数据展示分析
曲线数据包括PCS，负载功率，储能功率实时功率，采样间隔5min,前端界面展示了24h前的实时曲线。
(2)告警管理
①温/湿度告警
当采集到温度点温度达到上限时，EMS显示报警，并将报警状态上传至云端及手机端，并下发指令给PCS，使其断开正在运行的设备；当采集到湿度达到95％时，EMS显示报警，并将报警状态上传至云端及手机端。
②逆变器PCS告警
当PCS设备故障告警时，EMS显示报警，并将报警状态上传至云端及手机端，设备自动停机。
③通信采集异常故障告警
通信主设备(PCS/BMS)采集中断异常，即当中断时间T采大于10S时，在界面上显示异常告警，当通信恢复正常，告警自动解除。
④BMS设备故障告警
当BMS设备故障告警时，EMS显示报警，并将报警状态上传至云端及手机端，EMS联动告警事件实时调度储能系统充放电动作。
(3)数据统计分析
①电量统计分析
统计储能侧或负载侧的用电量总计。
②电费统计分析
统计储能侧或负载侧的用电电费总计(根据策略电价设置计算)。
③综合统计分析
统计尖、峰、平、谷时段电费统计、电费占比、用电量等；
综合图标统计尖峰平谷电量、电费(时、日、月、年)；
统计尖峰平谷用电占比。
④收益统计分析
统计用储能后的用电占比以及节省电费数据。
(4)储能3D模型
对储能电池舱、变流器舱、汇流舱、智能总控舱、变压器、SVG设备、监控舱等部位进行3D建模及运行状态分析；变流器舱包括PCS变流器与变流器控制柜，智能总控舱中放置继电保护装置与通信设备等，负责全站的信息采集与汇总并与调度中心联系，变压器责储能电站母线与电网侧进行电压等级变换，SVG设备为无功补偿设备，用于提高电能质量，监控舱是站内工作人员用于掌握系统主要运行参数的监控中心，包含监控后台，可监测报警信息，站内各开关的状态等。
(5)区域用电特性画像研究
根据负载侧的用能统计分析、负载侧监测点分析，分析出每个区域的用电特性画像。以热力地图的方式展示各区域的用电情况，以列表方式统计各个供电公司的重过载信息。
分布式储能装置集控调度策略研究：根据用户业务特点、接入试点区域电网运行数据，融合已配置分布式光伏系统、储能系统的运行数据，实现储能装置配电调度响应功能及试点区域配电网有源调度能力；在试点范围内开展分布式配网储能装置的集中调度功能，实时响应调度命令并执行就地模式或远程模式工作，实现大规模储能设备同时馈网或者消纳，实现配电网分布式能源和大功率用电负载与电网的友好互动，满足设备状态的自动调控以及区域内“源网荷储”协同互动需求，支撑新型电力系统建设。请参照图2所示。
2.分布式储能运行调度策略模块
(1)运行模式管理
可支持离并网模式自动、手动切换功能，Web界面提供操作接口；
(2)运行策略设置
①尖峰平谷时段设置
设置尖峰平谷时段，一个时段可设置多个时间段，提供给储能调峰控制依据。
②尖峰平谷电价设置
设置尖峰平谷电价，每个段可设置一个电价，用于计算储能调峰收益计算。
(3)调节策略设置
①削峰平谷策略
根据策略时段中国的尖峰平谷时段设置进行控制策略定制设置，可操作类型为充电或放电。
②自定义充放电策略
根据单日单次、时间循环、星期循环的方式来对储能调峰进行控制。
③负载侧策略
对负载侧进行调峰策略定制控制，可通过智慧微断进行控制。
(4)协调互动管理
结合光伏发电及负载的用能情况对光伏的发电进行策略设置，可设置项包括：自发自用比例设置、接入光伏的储能设备设置，平台根据设置的策略将光伏发的电直接供给负载侧或者接入到指定的储能设备进行存储，可在线进行切换或设置策略进行定时调整，也可以根据电流电压等参数进行设置。
以电力数据为基础，结合储能等能源数据，实现能源数据的汇聚、整合。开展能源数据质量的监测工作，及时反馈能源数据的及时性、完整性和一致性，支撑平台的能源监测、运行监测、运营分析等数据功能提供数据支撑。请参照图3所示。
(1)交互内容
主要包括网络通道搭建，数据接入过程中，涉及的网络、存储、平台使用、各电力业务系统、能源系统数据等的帐号权限落实，并完成防火墙的开通以及数据表的申请、授权。
(2)数据流分析
①接口配置开发及运行。基于统一数据传输组件，配置外部储能系统等能源系统数据信息，主要包括源业务系统侧、本系统数据组件侧。同时配置数据表的映射关联关系，完成接口开发并运行，开展增量数据与历史数据的合并工作，根据频度，采用按月、按周、按日自动更新数据，完成能源侧数据接入业务测平台。
②验证数据推送情况。从一致性、完整性、准确性三个方面开展验证，保证数据正常无误推送至能源平台。
(3)数据安全
本系统按数据重要性进行分类，可以先区分系统数据(口令数据、配置数据等)和业务数据两大类，再结合数据类型进行划分，按照数据重要性程度和访问方式选择内外网存储并提供相应的数据传输加密方式。
考虑到平台系统的易用性及用户体验，web端微应用加密数据存储于云数据库中，存储的敏感数据为名称类、地址类、联系类、能效管理、电量电费、平台用户行为、客户档案等数据，主要由web端微应用使用。名称类涉及敏感数据字段，包含用户名、真实姓名、身份证号、手机号、邮箱做业务查询。其他敏感类数据依例进行分类、存储、销毁。
最后，本发明的未述之处均采用现有技术中的成熟产品及成熟技术手段。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种台区分布式储能的资源互动系统，其特征在于：包括运行状态分析层及调度策略管理层；所述运行状态分析层中包含实时采集监测模块、告警管理模块、数据统计分析模块、储能3D模型及区域用电特性分析模块；所述调度策略管理层中包含运行模式管理模块、运行策略管理模块、调度策略管理模块及协调互动管理模块，由调度策略管理层由运行状态分析层及调度策略管理层采集区域内储能的灵活性资源的运行参数数据和区域内台区的运行数据、告警数据并进行大数据分析，建立区域用电特性画像。
2.根据权利要求1所述的一种台区分布式储能的资源互动系统，其特征在于：所述实时采集监测模块包括以下单元：
A、BMS数据展示分析单元：EMS对BMS的数据按照BMS与EMS通信规约进行采集，具体数据如下：运行与保护状态、每路电池的总电压、单节电池电压、所有温度点的温度、平均温度、最高/最低单体电压、温度点最高/最低温度、充放电电流、电池组SOC、电池组SOH的数据、每路电池的可充放电量、BMS充放电电压上/下限、充电最大电流、充电最大功率；
B、PCS数据展示分析单元：EMS对PCS的数据按照PCS与EMS通信规约进行采集，具体数据如下：直流侧的电压、电流、功率；交流侧有功功率、无功功率、三相电压、三相电流频率、功率因数、运行状态、转换效率，报警及故障信息的常用信息；
C、EMS数据展示分析单元：通过RS485采集温/湿度传感器上发的温湿度数据，采集点的温/湿度/烟感数据并进行展示分析；
D、负载数据展示分析单元：曲线数据包括PCS，负载功率，储能功率实时功率，采样间隔5min,前端界面展示了24h前的实时曲线。
3.根据权利要求1所述的一种台区分布式储能的资源互动系统，其特征在于：所述告警管理模块包括以下单元：
A、温/湿度告警单元：当采集到温度点温度达到上限时，EMS显示报警，并将报警状态上传至云端及手机端，并下发指令给PCS，使其断开正在运行的设备；当采集到湿度达到95％时，EMS显示报警，并将报警状态上传至云端及手机端；
B、逆变器PCS告警单元：当PCS设备故障告警时，EMS显示报警，并将报警状态上传至云端及手机端，设备自动停机；
C、通信采集异常故障告警单元：通信主设备PCS/BMS采集中断异常，即当中断时间T采大于10S时，在界面上显示异常告警，当通信恢复正常，告警自动解除；
D、BMS设备故障告警单元：当BMS设备故障告警时，EMS显示报警，并将报警状态上传至云端及手机端，EMS联动告警事件实时调度储能系统充放电动作。
4.根据权利要求1所述的一种台区分布式储能的资源互动系统，其特征在于：所述数据统计分析模块包括以下单元：
A、电量统计分析单元：统计储能侧或负载侧的用电量总计；
B、电费统计分析：统计储能侧或负载侧的用电电费总计，需根据策略电价设置计算；
C、综合统计分析单元:：统计尖、峰、平、谷时段电费统计、电费占比、用电量；综合图标统计尖峰平谷电量、电费；统计尖峰平谷用电占比；
D、收益统计分析单元：统计用储能后的用电占比以及节省电费数据。
5.根据权利要求1所述的一种台区分布式储能的资源互动系统，其特征在于：所述储能3D模型在构建时，需根据负载侧的用能统计分析、负载侧监测点分析，分析出每个区域的用电特性画像；以热力地图的方式展示各区域的用电情况，以列表方式统计各个供电公司的重过载信息。
6.根据权利要求1所述的一种台区分布式储能的资源互动系统，其特征在于：所述运行模式管理模块支持离并网模式自动、手动切换功能，Web界面提供操作接口。
7.根据权利要求1所述的一种台区分布式储能的资源互动系统，其特征在于：所述运行策略管理模块包括以下管理策略：
A、尖峰平谷时段设置：设置尖峰平谷时段，一个时段设置多个时间段，提供给储能调峰控制依据；
B、尖峰平谷电价设置：设置尖峰平谷电价，每个段设置一个电价，用于计算储能调峰收益计算。
8.根据权利要求1所述的一种台区分布式储能的资源互动系统，其特征在于：所述调度策略管理模块包括以下调度策略：
A、削峰平谷策略：根据策略时段中国的尖峰平谷时段设置进行控制策略定制设置，操作类型为充电或放电；
B、自定义充放电策略：根据单日单次、时间循环、星期循环的方式来对储能调峰进行控制；
C、负载侧策略：对负载侧进行调峰策略定制控制，通过智慧微断进行控制。
9.根据权利要求1所述的一种台区分布式储能的资源互动系统，其特征在于：所述协调互动管理模块，结合光伏发电及负载的用能情况对光伏的发电进行策略设置，可设置项包括：自发自用比例设置、接入光伏的储能设备设置，平台根据设置的策略将光伏发的电直接供给负载侧或者接入到指定的储能设备进行存储，再在线进行切换或设置策略进行定时调整，或
根据电流电压的参数进行设置。
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| CN202311477878.XA CN117639034A (zh) | 2023-11-08 | 2023-11-08 | 一种台区分布式储能的资源互动系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117914002A (zh) * | 2024-03-18 | 2024-04-19 | 江苏为恒智能科技有限公司 | 一种分布式储能系统集中管理的监控系统、方法及介质 |
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2023
- 2023-11-08 CN CN202311477878.XA patent/CN117639034A/zh active Pending
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| CN117914002B (zh) * | 2024-03-18 | 2024-06-21 | 江苏为恒智能科技有限公司 | 一种分布式储能系统集中管理的监控系统、方法及介质 |
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