一種基于時序零碳平衡的樓宇微電網控制方法及系統技術方案

本發明專利技術提供一種基于時序零碳平衡的樓宇微電網控制方法及系統，包括：根據樓宇負荷數據及氣象數據對運行日負荷及分布式能源出力進行預測，將運行日分為不少于2個時間段，設時間尺度為T，據以預測運行日負荷及分布式能源出力，以得到長時間尺度預測結果；實際運行時，短期預測各時段內用電負荷預測均值及分布式能源出力，據以得到短時間尺度預測結果；根據長時間尺度預測結果判斷儲能電池的儲能充放電狀態模式，據以維持儲能電池在長時段內的充放電狀態，并處理短時間尺度預測結果，以制定出時序零碳平衡控制策略，以實現零碳。本發明專利技術解決了間歇和波動、蓄電池頻繁充放電引發安全隱患、循環壽命衰減以及分布式協同平衡性較差的技術問題。的技術問題。的技術問題。

【技術實現步驟摘要】
一種基于時序零碳平衡的樓宇微電網控制方法及系統


[0001]本專利技術涉及能源控制領域，具體涉及一種基于時序零碳平衡的樓宇微電網控制方法及系統。

技術介紹

[0002]碳減排引起社會的廣泛關注和深入研究，目前來看建筑行業產生的碳排放在CO2排放總量中占比較高，因此建筑減碳是各種節能減排途徑中潛力最大、最直接有效的方式，建筑低碳化已經逐漸成為未來的發展趨勢和實踐標準。零碳樓宇的實現主要包括可再生能源技術利用、建筑能效提升等方式。光伏發電、風力發電等可再生能源發電技術，由于不產生CO2，是主要的零碳能源技術，通過合理配置光伏、風電及儲能應用于樓宇電力系統，可降低樓宇用能的碳排放。
[0003]由于光伏、風電等可再生能源發電技術具有間歇性、波動性等特點，現有的零碳建筑在實際運行過程中會出現可再生能源供給無法滿足需求的情況，未能實現零碳目標。
[0004]公開號為CN113937796A的現有專利申請文獻《一種含風、光、儲、蓄聯合系統多時間尺度優化方法》其由提前24小時尺度、提前1小時尺度、提前15分鐘尺度構成，以提前24小時尺度確定的火電機組出力為基礎，在提前1小時尺度中確定抽水蓄能機組的最優出力，根據火電機組、抽水蓄能機組最優出力為基礎，在考慮電池安全約束等條件下，利用蓄電池響應速度快的優勢得到蓄電池組在未來15分鐘內的最佳充放電功率，以系統的運行成本最低為目標函數。該現有文獻披露的技術方案以預設的時間尺度確定各個種類能源的出力，并預測蓄電池組的最佳充放電率，以優化蓄電池組的出力平滑度，可知該現有方案無法控制蓄電池組的具體出力以及充放電次數，不利于電網出力及蓄電的安全性。
[0005]公開號為CN114492209A的現有專利申請文獻《一種考慮混合儲能荷電狀態的微電網雙層調度控制方法》包括：獲取光伏、風力發電功率、負荷功率需求的歷史數據，混合儲能功率限值、混合儲能荷電狀態限值；上層控制中采用灰色GM(1,N)與BP神經網絡組合預測方法，建立微電網上層MPC模型；估算日前調度下混合儲能荷電狀態初值，將其用于下層控制中；下層控制中采用動態規劃算法優化混合儲能充放電功率控制，將混合儲能的荷電狀態輸出給上層控制中作為狀態變量；根據目標函數與約束條件，求解微電網上層MPC模型。該現有技術的各分層的時間尺度不同，但該技術采用的微電網上層MPC模型中仍根據HESS總功率PC(k)指導下層控制中的混合儲能充放電功率控制，分層優化綜合分配各負荷和能量的效果存在局限，制約了各層的分布式能源、蓄電池以及可控負荷的協同。
[0006]綜上，現有技術存在間歇和波動、蓄電池頻繁充放電引發安全隱患、循環壽命衰減以及分布式協同平衡性較差的技術問題。

技術實現思路

[0007]本專利技術所要解決的技術問題在于如何解決現有技術中間歇和波動、蓄電池頻繁充放電引發安全隱患、循環壽命衰減以及分布式協同平衡性較差的技術問題。
[0008]本專利技術是采用以下技術方案解決上述技術問題的：一種基于時序零碳平衡的樓宇微電網控制方法包括：
[0009]S1、采集獲取樓宇用戶側歷史負荷數據以及附近氣象站數據對運行日負荷及分布式能源出力進行預測，將運行日分為不少于2個時間段，設時間尺度為T，據以預測運行日負荷及分布式能源出力，以得到運行日的各時段內用電負荷預測均值P'ld(i)及新能源出力預測數據P'dg(i)；
[0010]S2、以運行日的各時段內用電負荷預測均值P'ld(i)及新能源出力預測數據P'dg(i) 作為長時間尺度預測結果；
[0011]S3、在運行日實際運行時，短期預測各時段內用電負荷預測均值P'ld(i)及分布式能源出力，據以得到短時間尺度預測結果；
[0012]S4、根據長時間尺度預測結果判斷儲能電池的儲能充放電狀態模式，據以維持儲能電池在長時段內的充放電狀態，并處理短時間尺度預測結果，以制定出時序零碳平衡控制策略，其中，步驟S4包括：
[0013]S41、當儲能電池被認定為充電狀態模式時，若短期用電負荷預測Pld(j)大于短期新能源出力預測Pdg(j)，依次進行可控負荷下調、儲能電池參與放電以及市電出力，據以平衡微電網電力；
[0014]S42、若短期用電負荷預測Pld(j)小于短期新能源出力預測Pdg(j)，依次進行儲能電池充電、調整儲能充電出力、可控負荷上調、降低光伏出力及降低風力出力；
[0015]S43、當儲能電池被認定為放電狀態模式時，若短期用電負荷預測Pld(j)大于短期新能源出力預測Pdg(j)，依次進行儲能電池參與放電、調整儲能放電出力、下調可控負荷以及市電出力；
[0016]S44、若短期用電負荷預測Pld(j)小于短期新能源出力預測Pdg(j)，依次進行可控負荷上調、降低光伏出力以及降低風力出力，據以減少儲能電池的充放電切換次數。
[0017]本專利技術基于不同時間尺度的負荷、出力預測，分層優化分配各負荷和能量單元，通過本方法可有效指導分布式能源、儲能裝置以及可控負荷的協同，平抑可再生能源影響、改善供給側和需求側響應，并可根據歷史結果給出零碳樓宇實現路徑；
[0018]S5、根據時序零碳平衡控制策略獲取樓宇微電網運行數據結果，據以處理得到市電使用時段及市電使用電量，并量化處理樓宇微電網運行數據結果，以迭代獲取不少于2 種的零碳樓宇實現路徑，根據零碳樓宇實現路徑優化樓宇微電網，據以實現零碳。
[0019]在更具體的技術方案中，步驟S2包括：
[0020]S21、當各時段內用電負荷預測均值P'ld(i)小于新能源出力預測數據P'dg(i)時，將儲能電池認定為充電狀態模式，據以對儲能電池充電，直至儲能電池達到預置SOC充電上限；
[0021]S22、當各時段內用電負荷預測均值P'ld(i)小于新能源出力預測數據P'dg(i)時，將儲能電池認定為放電狀態模式，以減少儲能電池的充放電切換次數。
[0022]本專利技術采用的微電網平衡策略盡可能保證電池充電直到設定的SOC充電上限，當 P'ld(i)小于P'dg(i)，將儲能電池認定為放電狀態模式，在放電期間應盡量減少充放電切換次數保護儲能電池。
[0023]在更具體的技術方案中，步驟S3包括：
[0024]S31、將運行日內的第i時段分為m個小時間段；
[0025]S32、設短時間預測時間尺度為t；
[0026]S33、處理小時間段及短時間預測時間尺度t對應的樓宇用戶側歷史負荷數據以及附近氣象站數據，據以得到短時間尺度預測結果。
[0027]本專利技術的短時間尺度控制主要基于控制層優化控制，基于各單元時序調節約束性，在此基礎上采用合理的控制策略，通過分布式電源、儲能系統、可控負荷協同，實現系統能量管理與平衡。
[0028]在更具體的技術方案中，步驟S32中的短時間預測時間尺度包括：分鐘級尺度。
[0029]在更具體的技術方案中，步驟S33中的短時間尺度預測結果包括短期用電負荷預測 Pld(j)以及短期新能源出力預測Pdg(j)。<本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于時序零碳平衡的樓宇微電網控制方法，其特征在于，所述方法包括：S1、采集獲取樓宇用戶側歷史負荷數據以及附近氣象站數據，以對運行日負荷及分布式能源出力進行預測，將運行日分為不少于2個時間段，設時間尺度為T，據以預測運行日負荷及分布式能源出力，以得到所述運行日的各時段內用電負荷預測均值P'ld(i)及新能源出力預測數據P'dg(i)；S2、以所述運行日的各時段內用電負荷預測均值P'ld(i)及新能源出力預測數據P'dg(i)作為長時間尺度預測結果；S3、在所述運行日實際運行時，短期預測所述各時段內用電負荷預測均值P'ld(i)及分布式能源出力，據以得到短時間尺度預測結果；S4、根據所述長時間尺度預測結果判斷所述儲能電池的儲能充放電狀態模式，據以維持所述儲能電池在長時段內的充放電狀態，并處理所述短時間尺度預測結果，以制定出時序零碳平衡控制策略，其中，所述步驟S4包括：S41、當所述儲能電池被認定為所述充電狀態模式時，若所述短期用電負荷預測Pld(j)大于所述短期新能源出力預測Pdg(j)，依次進行可控負荷下調、儲能電池參與放電以及市電出力，據以平衡微電網電力；S42、若所述短期用電負荷預測Pld(j)小于所述短期新能源出力預測Pdg(j)，依次進行儲能電池充電、調整儲能充電出力、可控負荷上調、降低光伏出力及降低風力出力；S43、當所述儲能電池被認定為所述放電狀態模式時，若所述短期用電負荷預測Pld(j)大于所述短期新能源出力預測Pdg(j)，依次進行儲能電池參與放電、調整儲能放電出力、下調可控負荷以及市電出力；S44、若所述短期用電負荷預測Pld(j)小于所述短期新能源出力預測Pdg(j)，依次進行可控負荷上調、降低光伏出力以及降低風力出力，據以減少所述儲能電池的充放電切換次數；S5、根據所述時序零碳平衡控制策略獲取樓宇微電網運行數據結果，據以處理得到市電使用時段及市電使用電量，并量化處理所述樓宇微電網運行數據結果，以迭代獲取不少于2種的零碳樓宇實現路徑，根據所述零碳樓宇實現路徑優化所述樓宇微電網，據以實現零碳。2.根據權利要求1所述的一種基于時序零碳平衡的樓宇微電網控制方法，其特征在于，所述步驟S2包括：S21、當所述各時段內用電負荷預測均值P'ld(i)小于所述新能源出力預測數據P'dg(i)時，將儲能電池認定為充電狀態模式，據以對所述儲能電池充電，直至所述儲能電池達到預置SOC充電上限；S22、當所述各時段內用電負荷預測均值P'ld(i)小于所述新能源出力預測數據P'dg(i)時，將所述儲能電池認定為放電狀態模式，以減少所述儲能電池的充放電切換次數。3.根據權利要求1所述的一種基于時序零碳平衡的樓宇微電網控制方法，其特征在于，所述步驟S3包括：S31、將所述運行日內的第i時段分為m個小時間段；S32、設短時間預測時間尺度為t；S33、處理所述小時間段及所述短時間預測時間尺度t對應的所述樓宇用戶側歷史負荷
數據以及所述附近氣象站數據，據以得到短時間尺度預測結果。4.根據權利要求3所述的一種基于時序零碳平衡的樓宇微電網控制方法，其特征在于，所述步驟S32中的所述短時間預測時間尺度包括：分鐘級尺度。5.根據權利要求3所述的一種基于時序零碳平衡的樓宇微電網控制方法，其特征在于，所述步驟S33中的所述短時間尺度預測結果包括短期用電負荷預測Pld(j)以及短期新能源出力預測Pdg(j)。6.根據權利要求1所述的一種基于時序零碳平衡的樓宇微電網控制方法，其特征在于，所述步驟S41包括：S411、在具備下調條件時，以下述邏輯處理得到下調負荷：ΔPc＝min(Pld
?
Pdg,ΔPc1)其中，ΔPc1為最大下調負荷量；S412、在所述下調負荷ΔPc輸出為ΔPc1時，使所述儲能電池參與放電；S413、在儲能荷電狀態SOC大于儲能最低允許荷電狀態SOCmin時，以下述邏輯控制所述儲能電池調整放電出力：PESS＝min(Pld
?
Pdg
?
ΔPc，PESSd)其中，PESSd為最大放電出力；S414、在輸出儲能放電出力PESS為PESSd時，以下述邏輯控制市電出力：Pg＝Pld
?
Pdg
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PESSd
?
ΔPc，并輸出市電
?
時間曲線至數據庫。7.根據權利要求1所述的一種基于時序零碳平衡的樓宇微電網控制方法，其特征在于，所述步驟S42包括：S421、對所述儲能電池充電，當儲能荷電狀態SOC小于儲能最大允許荷電狀態SOCmax時，以下述邏輯控制所述儲能電池調整充電出力：PESS＝min(Pdg
?
Pld，PESSc)其中，PESSc為儲能最大充電出力；S422、在所述輸出儲能充電出力PESS為所述儲能最大充電出力PESSc時，利用下述邏輯上調可控負荷：ΔPc＝min(Pdg
?
Pld
?
PESSc,Δ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高明，劉堯，王存軍，李曉龍，陳章，王志斌，戴申華，
申請(專利權)人：中國大唐集團科學技術研究總院有限公司中國大唐集團科學技術研究總院有限公司華東電力試驗研究院大唐鍋爐壓力容器檢驗中心有限公司，
類型：發明
國別省市：