一种基于实时数据的分布式新能源在线监测方法及系统与流程

1.本发明属于专门适用于管理监督目的的数据处理方法及系统技术领域，具体公开了一种基于实时数据的分布式新能源在线监测方法及系统。


背景技术：

2.分布式能源der(distributed energy resources)是指分布在用户端的能源综合利用系统，分布式新能源技术是未来世界能源技术的重要发展方向，是一种建在用户端的能源供应方式，可独立运行，也可并网运行，是以资源、环境效益最大化确定方式和容量的系统，将用户多种能源需求，以及资源配置状况进行系统整合优化，采用需求应对式设计和模块化配置的新型能源系统，是相对于集中供能的分散式供能方式，具有能源利用效率高，环境负面影响小，提高能源供应可靠性和经济效益好的特点。
3.但是，传统的集中式能源供应方式，例如大型火电站、水电站等，具有规模优势，可以利用集中布置的监控设备集群和人员团队，对能源供给进行专业化的监测和管理，而分布式能源供应方式由于场地、人员成本的限制，无法在能源供给端直接提供实时的人员监测和管理，存在能源供给端的监测管理不足、风险应对能力较低等问题。
4.现有技术中存在一些针对“分布式能源”的监测方案，但也存在较大的技术问题：
5.公开号为cn109149624a的中国专利公开了一种可预测的光储分布式能源管理系统及其控制方法，具体公开了通过气象数据预测第二天太阳能辐射量，通过计算对储能单元配置相应的充电量，大概率避免发生用电量大于光伏发电量的时候，储能已经把电放完，无法削峰，或者光伏发电大于用电量，而储能单元已经充满而无法填谷，实现充放电智能化，提升能源管理系统工作效率。但是，该现有技术只是基于天气预报对光伏发电进行控制，对储能电池进行充放电的技术方案，技术手段较为单一，自适应性和控制灵活性较低。
6.公开号为cn112736969a的中国专利公开了一种基于新能源经济调度的分布式光伏数据处理方法及系统，具体公开了建立能源系统经济调度线性规划数学模型，采集太阳能蓄电池以及逆变器输出的电压电流计算输出直流功率等，初步判定各用户太阳能蓄电池及逆变器的工作状态。但是，该现有技术同样只是提出了概念上的技术原理，并未从量化计算的角度给出如何具体实施针对分布式能源的高效监测的技术手段，无法直接指导工程实施。
7.公开号为cn111245096a的中国专利公开了一种分布式光伏数据采集终端、系统及数据处理方法，具体公开了光伏环境参数监测单元包含小型太阳能电池板，能够采集辐照度、环境温度、环境湿度以及背板温度，将数据统一传送至分布式光伏数据接入终端，实现了分布式光伏数据的全部接入和实时运行监测。同样的，该现有技术仍然是基于用电数据对光伏发电量进行，即，仍然是传统能源优先的控制方法，无法对最大程度发挥光伏发电的产能。


技术实现要素：

8.本发明公开了一种基于实时数据的分布式新能源在线监测方法，包括：
9.步骤s1、建立拓扑化能源网络；
10.所述拓扑化能源网络具有四个图层，分别是用于记录提供新能源的供能端集合{si(x
si
,y
si
)}的供能网络图层、用于记录耗能端集合{cj(x
cj
,y
cj
)}的耗能网络图层、用于记录蓄能端集合{bk(x
bk
,y
bk
)}的蓄能网络图层，以及用于记录能源链路集合的能源链路图层；
11.其中，si(x
si
,y
si
)表示第i个供能端在拓扑化能源网络上的坐标为(x
si
,y
si
)、cj(x
cj
,y
cj
)表示第j个耗能端在拓扑化能源网络上的坐标为(x
cj
,y
cj
)、bk(x
bk
,y
bk
)表示第k个蓄能端在拓扑化能源网络上的坐标为(x
bk
,y
bk
)、ln表示第n条能源链路；
12.步骤s2、建立最小供能子网络；选择若干耗能端和供能端进行连接，使所有供能端的实时功率总和大于所有耗能端的实时功率总和，且差值小于预设的第一阈值。
13.步骤s3、完成最小供能子网络的建立；基于所有的耗能基准点cj(x
cj
,y
cj
)重复步骤s2，完成所有最小供能子网络的建立，任一最小供能子网络的内部互联性均高于其外部互联性；所述内部互联性是指任一最小供能子网络内部端点之间的平均连接数量，所述外部互联性是指任一最小供能子网络的内部端点与不属于该最小供能子网络的外部端点的平均连接数量；
14.步骤s4、完成剩余端点的连接；将剩余的耗能端和供能端接入最近的蓄能端，并将所有蓄能端接入最近的能源链路节点；
15.步骤s5、在线监测；所有最小供能子网络将实时功率的波动情况传输至总控机房，总控机房以最小供能子网络进行分布式新能源的在线监测。
16.进一步的，所述步骤s2包括：
17.步骤s21、将耗能端cj(x
cj
,y
cj
)按实时耗能功率从大到小排列，得到耗能端功率序列{pcj}；
18.步骤s22、从所述耗能端功率序列{pcj}中左截取预定数量的耗能端cj(x
cj
,y
cj
)作为耗能基准点，穿透标注到所述供能网络图层、所述耗能网络图层、所述蓄能网络图层和所述能源链路图层上；
19.步骤s23、在所述供能网络图层上，从所述耗能基准点cj(x
cj
,y
cj
)出发，寻找最近供能端si(x
si
,y
si
)，建立能源链路
20.步骤s24、对比判断供能端实时功率总和与耗能端实时功率总和之间的关系；
21.若供能端实时功率总和大于耗能端实时功率总和且差值大于预设的第一阈值时，则接入新的耗能端；
22.若供能端实时功率总和小于耗能端实时功率总和且差值绝对值大于预设的第二阈值时，则接入新的供能端；
23.直至供能端实时功率总和大于耗能端实时功率总和且差值小于等于预设的第一阈值时，判断完成一个最小供能子网络的建立。
24.进一步的，所述供能端为太阳能光伏发电设备。
25.进一步的，所述供能端为风力发电设备。
26.进一步的，所述供能端为地热能发电设备。
27.进一步的，所述耗能端为家庭用电设备。
28.进一步的，所述耗能端为新能源车辆用充电设备。
29.进一步的，所述耗能端为新能源市政设备。
30.本发明还提供了一种基于实时数据的分布式新能源在线监测系统，用于实施所述的监测方法，其特征在于，包括供能端、耗能端、蓄能端和能源链路，以及用于在线监测的总控机房。
31.有益效果
32.与现有技术相比，本发明提供了一种基于实时数据的分布式新能源在线监测方法及系统，具备以下有益效果：
33.1、本发明通过拓扑化的地图进行新能源网络的构建，简化了构建流程，剔除了非必要信息，降低了控制上的难度，便于电气化自动控制的高效、准确实施。
34.2、本发明建立了四个图层，分别是用于记录提供新能源的供能端集合的供能网络图层、用于记录耗能端集合的耗能网络图层、用于记录蓄能端集合的蓄能网络图层，以及用于记录能源链路集合的能源链路图层；提高了拓扑地图的表达准确性，简化了对单一图层设备的控制难度，当任一设备出现异常时，可以单独对该图层进行显示或调整，提高了维保效率。
35.3、本发明建立了最小供能子网络，从耗能基准点出发，完成了最小供能子网络的建立，所述最小供能子网络具有封装性，即，其内部的互联程度较高，而外部的互联程度较低，可以将最小供能子网络视为一个简化的供能网络，区域大网络则被简化为众多个相对封闭的小网络，则降低了控制难度。
36.4、本发明设置了一定的功率阈值，保证了当耗能端和供能端出现功率波动时，已经建立的最小供能子网络不会轻易被打破，提高了系统稳定性。
附图说明
37.图1为本发明的环形高铁供电系统的变电站位置示意图。
具体实施方式
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.实施例一：
40.一种基于实时数据的分布式新能源在线监测方法，其特征在于，包括：
41.步骤s1、建立拓扑化能源网络；
42.所述拓扑化能源网络具有四个图层，分别是用于记录提供新能源的供能端集合{si(x
si
,y
si
)}的供能网络图层、用于记录耗能端集合{cj(x
cj
,y
cj
)}的耗能网络图层、用于记录蓄能端集合{bk(x
bk
,y
bk
)}的蓄能网络图层，以及用于记录能源链路集合的能源链路图层；
43.所述供能端为太阳能光伏发电设备、风力发电设备以及地热能发电设备中的一种或几种；所述耗能端为家庭用电设备、新能源车辆用充电设备以及新能源市政设备中的一种或几种；
44.其中，si(x
si
,y
si
)表示第i个供能端在拓扑化能源网络上的坐标为(x
si
,y
si
)、cj(x
cj
,y
cj
)表示第j个耗能端在拓扑化能源网络上的坐标为(x
cj
,y
cj
)、bk(x
bk
,y
bk
)表示第k个蓄能端在拓扑化能源网络上的坐标为(x
bk
,y
bk
)、ln表示第n条能源链路；
45.步骤s2、建立最小供能子网络；选择若干耗能端和供能端进行连接，使所有供能端的实时功率总和大于所有耗能端的实时功率总和，且差值小于预设的第一阈值；
46.所述步骤s2包括：
47.步骤s21、将耗能端cj(x
cj
,y
cj
)按实时耗能功率从大到小排列，得到耗能端功率序列{pcj}；
48.步骤s22、从所述耗能端功率序列{pcj}中左截取预定数量的耗能端cj(x
cj
,y
cj
)作为耗能基准点，穿透标注到所述供能网络图层、所述耗能网络图层、所述蓄能网络图层和所述能源链路图层上；
49.步骤s23、在所述供能网络图层上，从所述耗能基准点cj(x
cj
,y
cj
)出发，寻找最近供能端si(x
si
,y
si
)，建立能源链路
50.步骤s24、对比判断供能端实时功率总和与耗能端实时功率总和之间的关系；
51.若供能端实时功率总和大于耗能端实时功率总和且差值大于预设的第一阈值时，则接入新的耗能端；
52.若供能端实时功率总和小于耗能端实时功率总和且差值绝对值大于预设的第二阈值时，则接入新的供能端；
53.直至供能端实时功率总和大于耗能端实时功率总和且差值小于等于预设的第一阈值时，判断完成一个最小供能子网络的建立；
54.步骤s3、完成最小供能子网络的建立；基于所有的耗能基准点cj(x
cj
,y
cj
)重复步骤s2，完成所有最小供能子网络的建立；
55.步骤s4、完成剩余端点的连接；将剩余的耗能端和供能端接入最近的蓄能端，并将所有蓄能端接入最近的能源链路节点；
56.步骤s5、在线监测；所有最小供能子网络将实时功率的波动情况传输至总控机房，总控机房以最小供能子网络进行分布式新能源的在线监测。
57.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种基于实时数据的分布式新能源在线监测方法，其特征在于，包括：步骤s1、建立拓扑化能源网络；所述拓扑化能源网络具有四个图层，分别是用于记录提供新能源的供能端集合{s
i
(x
si
,y
si
)}的供能网络图层、用于记录耗能端集合{c
j
(x
cj
,y
cj
)}的耗能网络图层、用于记录蓄能端集合{b
k
(x
bk
,y
bk
)}的蓄能网络图层，以及用于记录能源链路集合的能源链路图层；其中，s
i
(x
si
,y
si
)表示第i个供能端在拓扑化能源网络上的坐标为(x
si
,y
si
)、c
j
(x
cj
,y
cj
)表示第j个耗能端在拓扑化能源网络上的坐标为(x
cj
,y
cj
)、b
k
(x
bk
,y
bk
)表示第k个蓄能端在拓扑化能源网络上的坐标为(x
bk
,y
bk
)、l
n
表示第n条能源链路；步骤s2、建立最小供能子网络；选择若干耗能端和供能端进行连接，使所有供能端的实时功率总和大于所有耗能端的实时功率总和，且差值小于预设的第一阈值；步骤s3、完成最小供能子网络的建立；基于所有的耗能基准点c
j
(x
cj
,y
cj
)重复步骤s2，完成所有最小供能子网络的建立；步骤s4、完成剩余端点的连接；将剩余的耗能端和供能端接入最近的蓄能端，并将所有蓄能端接入最近的能源链路节点；步骤s5、在线监测；所有最小供能子网络将实时功率的波动情况传输至总控机房，总控机房以最小供能子网络进行分布式新能源的在线监测。2.根据权利要求1所述的一种基于实时数据的分布式新能源在线监测方法，其特征在于：所述步骤s2包括：步骤s21、将耗能端c
j
(x
cj
,y
cj
)按实时耗能功率从大到小排列，得到耗能端功率序列{pc
j
}；步骤s22、从所述耗能端功率序列{pc
j
}中左截取预定数量的耗能端c
j
(x
cj
,y
cj
)作为耗能基准点，穿透标注到所述供能网络图层、所述耗能网络图层、所述蓄能网络图层和所述能源链路图层上；步骤s23、在所述供能网络图层上，从所述耗能基准点c
j
(x
cj
,y
cj
)出发，寻找最近供能端s
i
(x
si
,y
si
)，建立能源链路步骤s24、对比判断供能端实时功率总和与耗能端实时功率总和之间的关系；若供能端实时功率总和大于耗能端实时功率总和且差值大于预设的第一阈值时，则接入新的耗能端；若供能端实时功率总和小于耗能端实时功率总和且差值绝对值大于预设的第二阈值时，则接入新的供能端；直至供能端实时功率总和大于耗能端实时功率总和且差值小于等于预设的第一阈值时，判断完成一个最小供能子网络的建立。3.根据权利要求2所述的一种基于实时数据的分布式新能源在线监测方法，其特征在于：所述供能端为太阳能光伏发电设备。4.根据权利要求2所述的一种基于实时数据的分布式新能源在线监测方法，其特征在于：所述供能端为风力发电设备。5.根据权利要求2所述的一种基于实时数据的分布式新能源在线监测方法，其特征在
于：所述供能端为地热能发电设备。6.根据权利要求3-4任一项所述的一种基于实时数据的分布式新能源在线监测方法，其特征在于：所述耗能端为家庭用电设备。7.根据权利要求3-4任一项所述的一种基于实时数据的分布式新能源在线监测方法，其特征在于：所述耗能端为新能源车辆用充电设备。8.根据权利要求3-4任一项所述的一种基于实时数据的分布式新能源在线监测方法，其特征在于：所述耗能端为新能源市政设备。9.一种基于实时数据的分布式新能源在线监测系统，用于实施如权利要求1-8任一项所述的监测方法，其特征在于，包括供能端、耗能端、蓄能端和能源链路，以及用于在线监测的总控机房。

技术总结
本发明涉及专门适用于管理监督目的的数据处理方法及系统技术领域，具体公开了一种基于实时数据的分布式新能源在线监测方法及系统，所述监测方法包括步骤S1建立拓扑化能源网络、步骤S2建立最小供能子网络、步骤S3完成最小供能子网络的建立、步骤S4完成剩余端点的连接以及步骤S5在线监测；本发明通过拓扑化的地图进行新能源网络的构建，简化了构建流程；本发明建立了四个图层，提高了拓扑地图的表达准确性；本发明建立了最小供能子网络，区域大网络则被简化为众多个相对封闭的小网络，则降低了控制难度；本发明设置了一定的功率阈值，保证了当耗能端和供能端出现功率波动时最小供能子网络不会轻易被打破，提高了系统稳定性。提高了系统稳定性。提高了系统稳定性。


技术研发人员：陈伟 马金辉 王吉文 李端超 李圆智 王璨 沈新村 杨文涛 王松 章莉 吴俊 欧阳亨威 文涛 陈璐
受保护的技术使用者：国网安徽省电力有限公司电力科学研究院 国网安徽省电力有限公司宣城供电公司 国网安徽省电力有限公司淮南供电公司
技术研发日：2023.06.02
技术公布日：2023/10/15