一种直流微电网互联系统的电力点对点交易方法及系统与流程

1.本发明属于直流微电网互联系统技术领域，具体涉及一种直流微电网互联系统的电力点对点交易方法及系统。


背景技术：

2.随着可再生能源在配电网的占比逐步提升，而大量可再生能源并网会给配电系统带来潮流异常、电压波动等不利影响，微电网技术被提出以解决解决分布式发电的并网和控制问题。考虑到多个微电网聚集起来形成一个互联系统可以进一步提高微电网供电可靠性和促进分布式电源的就地消纳，微电网互联系统概念得以被提出，主要分为交流微电网互联系统和直流微电网互联系统。由于直流配电方式相比交流配电方式不需要考虑相位、频率和无功功率等问题，随着未来配电网中直流储能设备和直流负荷逐渐增多，直流微电网互联系统在应对分布式发电接入和直流负荷供电问题时相比交流微电网互联系统具有更显著的优势。
3.直流微电网互联系统通常由多个直流微电网通过公共直流母线互联形成，如图1所示，其中每个直流微电网对应一个电力用户。由于分布式发电在用户侧的普及，电力用户逐渐从电能消费者的角色转变为电能产消者的角色，这使得在直流微电网互联系统中多个电力用户实现能量共享成为可能，直流微电网互联系统的交易方法也因此受到广泛关注。其中，p2p（点对点）交易作为一种新型能量交易技术，因其能够实现多个电能产消者之间的直接能量交易，在提高交易效率和降低成本的同时有效引导电能产消者参与需求侧管理，因此更适合作为直流微电网互联系统的交易方法。
4.目前直流微电网互联系统中的p2p交易多采用撮合交易模式。撮合交易模式遵循价格优先和时间优先原则，其要求卖电用户和买电用户对某一个价格达成共识后才能完成交易，同一时段出价高的电力用户可以优先获得所需电能，相同出价时则先提出交易请求的电力用户获得所需电能。这种模式的主要缺点在于其经常出现排队交易的情况，导致其交易灵活性差且存在交易时间滞后性。此外，这种模式其通常需要获取电力用户的日前功率计划，并且需要卖电用户和买电用户进行多次通信协商，并将内部电价通过通信线路传递给系统内各个用户才能完成交易，极其依赖预测数据和通信技术。同时，考虑到分布式发电具有的不确定性和波动性，要求直流微电网互联系统中的p2p交易能够充分适应系统内部潮流的时变特性，而传统的撮合交易模式无法满足这种要求，因此有必要为直流微电网互联系统提出新型的p2p交易方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种不依赖通信条件和功率预测数据的直流微电网互联系统的电力点对点交易方法及系统。
6.为实现以上目的，本发明的技术方案如下：
7.第一方面，本发明提出一种直流微电网互联系统的电力点对点交易方法，包括：
8.s1、直流微电网互联系统的公共能量网关基于系统内部电价生成公共直流母线的电压参考值，并将公共直流母线的实际电压调整至该电压参考值；
9.s2、直流微电网互联系统中各直流微电网对应的用户能量网关读取当前公共直流母线的电压信号，并基于读取的电压信号生成系统内部电价。
10.所述s1中，公共直流母线的电压参考值采用以下公式计算得到：
[0011][0012][0013]
上式中，为时隙h内公共直流母线的电压参考值，、分别为公共直流母线允许的电压上、下限值，为时隙h内和的均值，、分别为电网电价和上网电价，、分别为时隙h内系统内部买入、卖出电价。
[0014]
所述s2中，系统内部电价采用以下公式计算得到：
[0015][0016][0017][0018][0019]
上式中，、分别为时隙h内系统内部买入、卖出电价，为时隙h内系统的能量供需比，、分别为电网电价和上网电价，为时隙h内和的均
值，为公共直流母线的电压，、分别为公共直流母线允许的电压上、下限值。
[0020]
所述方法还包括：
[0021]
s0、实时获取直流微电网互联系统的总交易功率，并基于总交易功率确定系统的能量供需比，根据系统的能量供需比得到系统内部电价。
[0022]
所述s0中，系统的能量供需比采用以下公式计算得到：
[0023][0024][0025][0026]
上式中，为时隙h内系统的能量供需比，、分别为时隙h内系统总卖出、买入功率，为时隙h内第i个直流微电网与公共直流母线的交易功率，n为系统内直流微电网的数量。
[0027]
所述方法还包括：
[0028]
s3、在每个时隙h内基于系统内部电价对各直流微电网进行点对点交易结算，其中，时隙h为秒级。
[0029]
第二方面，本发明提出一种直流微电网互联系统的电力点对点交易系统，包括公共直流母线电压参考值确定模块、电压调整模块、系统内部电价生成模块；
[0030]
所述公共直流母线电压参考值确定模块和电压调整模块设置于直流微电网互联系统的公共能量网关内部，所述公共直流母线电压参考值确定模块用于基于系统内部电价生成公共直流母线的电压参考值，所述电压调整模块用于将公共直流母线的实际电压调整至该电压参考值；
[0031]
所述系统内部电价生成模块设置于直流微电网互联系统中各直流微电网对应的用户能量网关内部，用于读取公共直流母线的电压信号，并基于读取的电压信号生成系统内部电价。
[0032]
所述系统还包括系统能量供需比计算模块、系统内部电价计算模块；
[0033]
所述系统能量供需比计算模块用于实时获取直流微电网互联系统的总交易功率，并基于总交易功率确定系统的能量供需比；
[0034]
所述系统内部电价计算模块根据系统的能量供需比计算得到系统内部电价。
[0035]
所述系统还包括点对点交易结算模块；
[0036]
所述点对点交易结算模块用于在每个时隙h内基于系统内部电价对各直流微电网进行点对点交易结算，其中，时隙h为秒级。
[0037]
所述公共直流母线电压参考值确定模块基于以下公式计算得到公共直流母线的电压参考值：
[0038][0039][0040]
上式中，为时隙h内公共直流母线的电压参考值，、分别为公共直流母线允许的电压上、下限值，为时隙h内和的均值，、分别为电网电价和上网电价，、分别为时隙h内系统内部买入、卖出电价。
[0041]
所述系统内部电价生成模块基于以下公式计算得到系统内部电价：
[0042][0043][0044][0045][0046]
上式中，、分别为时隙h内系统内部买入、卖出电价，为时隙h内系统的能量供需比，、分别为电网电价和上网电价，为时隙h内和的均值，为公共直流母线的电压，、分别为公共直流母线允许的电压上、下限值。
[0047]
所述系统能量供需比计算模块基于以下公式计算得到系统的能量供需比：
[0048][0049][0050][0051]
上式中，为时隙h内系统的能量供需比，、分别为时隙h内系统总卖出、买入功率，为时隙h内第i个直流微电网与公共直流母线的交易功率。
[0052]
所述系统内部电价计算模块基于以下公式计算得到系统内部电价：
[0053][0054]
。
[0055]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0056]
1、本发明提出的一种直流微电网互联系统的电力点对点交易方法先由直流微电网互联系统的公共能量网关基于系统内部电价生成公共直流母线的电压参考值，并将公共直流母线的实际电压调整至该电压参考值，然后直流微电网互联系统中各直流微电网对应的用户能量网关读取公共直流母线的电压信号，并基于读取的电压信号生成系统内部电价，即将系统内部电价通过公共直流母线偏差信号的方式传递给各直流微电网用户，其本质上是将电价信息通过电气量进行传递，具有不依赖通信的特点，因此避免了传统的点对点交易方法中交易平台需要依赖通信系统将系统内部电价信息传递给各用户的缺点，实现了电价信息的无通信传输。
[0057]
2、本发明提出的一种直流微电网互联系统的电力点对点交易方法实时获取直流微电网互联系统的总交易功率，并基于总交易功率确定系统的能量供需比，最终根据系统的能量供需比得到系统内部电价，不仅无需任何预测数据，而且电力用户无需进行价格协
商，从而解决了交易灵活性差以及交易时间滞后的问题。
[0058]
3、本发明提出的一种直流微电网互联系统的电力点对点交易方法在每个时隙h内基于系统内部电价对各直流微电网进行点对点交易结算，即采用快速结算模式，该模式能够确保交易时的系统内部电价能够正确反映当前系统的供需状态，从而适应直流微电网互联系统内部潮流的时变特性。
附图说明
[0059]
图1为直流微电网互联系统的结构示意图。
[0060]
图2为实施例1所述交易方法的整体框架图。
[0061]
图3为实施例1中实时功率测量环节的实现原理图。
[0062]
图4为实施例1中系统内部电价生成环节的实现原理图。
[0063]
图5为实施例1中偏差信号生成环节的实现原理图。
[0064]
图6为实施例1中系统内部电价获取环节的实现原理图。
[0065]
图7为实施例1中交易结算环节的实现原理图。
[0066]
图8为实施例2所述系统的框架图。
具体实施方式
[0067]
下面结合具体实施方式以及附图对本发明作进一步详细的说明。
[0068]
本发明提出了一种直流微电网互联系统的电力点对点交易方法及系统，该方法针对如图1所示的直流微电网互联系统，利用公共直流母线的电压偏差反映系统的实时供需比sdr，再由各个直流微电网对应的用户能量网关的控制器通过测量偏差信号获取实时sdr计算得到的系统实时内部电价，最后，第三方能量供应商在每个时隙内根据各个电能产消者的交易功率和当前时隙的系统内部电价立即结算各个电能产消者的买电支出或卖电收益。同时，第三方能量供应商在每个时隙内根据各个电能产消者的交易功率和当前时隙的内部电价立即结算各个电能产消者的买电支出或卖电收益。本发明的优点在于不依赖任何通信和预测手段，可以在无通信条件和预测数据的情况下实现直流微电网互联系统内部多个电力用户的能量交易。同时，交易结算采用快速结算模式，即在每一个时隙内对所有用户的支出或收益进行结算，能够充分适应直流微电网互联系统内部潮流的时变特性，即使是在系统内部功率变量出现频繁快速波动的恶劣场合下仍然能够确保能量交易过程不受影响。
[0069]
时隙h：时隙是指足够短的时间间隔，在该时间间隔内可以认为电能产消者的交易功率近似为不变量，用其在该时间间隔内的平均值替代。时隙的具体长短取决于对电力交易实时性的要求，本发明选取h为秒级的时间尺度以适应直流微电网互联系统内部潮流的时变特性。
[0070]
实施例1：
[0071]
参见图2，一种直流微电网互联系统的电力点对点交易方法，该方法以时隙h=1s作为一个交易周期进行循环交易，每个交易周期依次按照以下环节完成交易：
[0072]
1、实时功率测量环节，如图3所示。
[0073]
利用直流微电网与公共直流母线连接处配置的智能电表实时获取当前时隙内各
直流微电网与公共直流母线的交易功率，并基于以下公式得到直流微电网互联系统的总交易功率：
[0074][0075][0076]
上式中，、分别为时隙h内系统总卖出、买入功率，为时隙h内第i个直流微电网与公共直流母线的交易功率，n为系统内直流微电网的数量。
[0077]
2、内部电价生成环节，如图4所示。
[0078]
先基于总交易功率确定系统的能量供需比，然后根据系统的能量供需比得到系统内部电价，具体计算公式如下：
[0079][0080][0081][0082]
上式中，为时隙h内系统的能量供需比，为时隙h内系统内部买入电价，即各直流微电网从公共直流母线买入单位电能的价格，为时隙h内系统内部卖出电价，即各直流微电网向公共直流母线卖出单位电能的价格，、分别为电网电价和上网电价。
[0083]
上述系统内部电价基于实时sdr生成并遵循合适的定价机制，保证了系统实时的经济平衡，符合市场经济学的供需原理。
[0084]
3、偏差信号生成环节，如图5所示。
[0085]
该环节用来将内部电价实时映射到公共直流母线的电压信号上，依次包括：
[0086]
3.1、直流微电网互联系统的公共能量网关基于系统内部电价生成公共直流母线的电压参考值：
[0087][0088][0089]
上式中，为时隙h内公共直流母线的电压参考值，、分别为公共直流母线允许的电压上、下限值，为时隙h内和的均值，、分别为电网电价和上网电价，、分别为时隙h内系统内部买入、卖出电价；
[0090]
3.2、公共能量网关采集公共直流母线的电压，并通过电压电流双闭环控制器生成三相pwm整流器的开关信号，从而将调整至与电压参考值相等。
[0091]
4、内部电价获取环节，如图6所示。
[0092]
该环节用于通过测量公共直流母线的电压信号获取内部电价。首先各直流微电网对应的用户能量网关读取当前公共直流母线的电压信号，并基于读取的电压信号反算出系统内部电价：
[0093][0094][0095][0096]
。
[0097]
5、交易结算环节，如图7所示。
[0098]
该环节用于第三方能量供应商和各个直流微电网的交易结算。首先每个直流微电网对应的智能电表记录当前时隙内该直流微电网与公共直流母线的交易功率，然后判断该直流微电网对应的电能产消者在当前时隙是卖电用户还是买电用户：如果是卖电用户则电能产消者在该时隙内应获得收益为交易功率绝对值和内部卖电电价的乘积，如果是买电用户则电能产消者在该时隙内应支出费用为交易功率绝对值和内部买电电价的乘积，即：
[0099][0100]
上式中，为第i个直流微电网在时隙h内的交易额，为正表示第i个直流微电网在时隙h内应获得卖电收益，为负表示第i个直流微电网在时隙h内应缴纳买电支出。
[0101]
实施例2：
[0102]
参见图8，一种直流微电网互联系统的电力点对点交易系统，包括系统能量供需比计算模块、系统内部电价计算模块、公共直流母线电压参考值确定模块、电压调整模块、系统内部电价生成模块、点对点交易结算模块。
[0103]
所述系统能量供需比计算模块用于实时获取直流微电网互联系统的总交易功率，并基于总交易功率确定系统的能量供需比：
[0104][0105][0106][0107]
上式中，为时隙h内系统的能量供需比，、分别为时隙h内系统总卖出、买入功率，为时隙h内第i个直流微电网与公共直流母线的交易功率。
[0108]
所述系统内部电价计算模块根据系统的能量供需比、基于以下公式计算得到系统内部电价：
[0109]
[0110][0111]
上式中，、分别为时隙h内系统内部买入、卖出电价，、分别为电网电价和上网电价。
[0112]
所述公共直流母线电压参考值确定模块和电压调整模块设置于直流微电网互联系统的公共能量网关内部，所述公共直流母线电压参考值确定模块用于基于系统内部电价、采用以下公式生成公共直流母线的电压参考值：
[0113][0114][0115]
上式中，为时隙h内公共直流母线的电压参考值，、分别为公共直流母线允许的电压上、下限值，为时隙h内和的均值。
[0116]
所述电压调整模块用于将公共直流母线的实际电压调整至该电压参考值。
[0117]
所述系统内部电价生成模块设置于直流微电网互联系统中各直流微电网对应的用户能量网关内部，用于读取公共直流母线的电压信号，并基于读取的电压信号、采用以下公式计算得到系统内部电价：
[0118][0119]
[0120][0121][0122]
上式中，、分别为时隙h内系统内部买入、卖出电价，为时隙h内系统的能量供需比，、分别为电网电价和上网电价，为时隙h内和的均值，为公共直流母线的电压，、分别为公共直流母线允许的电压上、下限值。
[0123]
所述点对点交易结算模块用于在每个时隙h内基于系统内部电价对各直流微电网进行点对点交易结算，其中，交易额采用以下公式计算得到：
[0124][0125]
上式中，为第i个直流微电网在时隙h内的交易额。

技术特征：
1.一种直流微电网互联系统的电力点对点交易方法，其特征在于，所述方法包括：s1、直流微电网互联系统的公共能量网关基于系统内部电价生成公共直流母线的电压参考值，并将公共直流母线的实际电压调整至该电压参考值；s2、直流微电网互联系统中各直流微电网对应的用户能量网关读取当前公共直流母线的电压信号，并基于读取的电压信号生成系统内部电价。2.根据权利要求1所述的一种直流微电网互联系统的电力点对点交易方法，其特征在于，所述s1中，公共直流母线的电压参考值采用以下公式计算得到：；；上式中，为时隙h内公共直流母线的电压参考值，、分别为公共直流母线允许的电压上、下限值，为时隙h内和的均值，、分别为电网电价和上网电价，、分别为时隙h内系统内部买入、卖出电价。3.根据权利要求1所述的一种直流微电网互联系统的电力点对点交易方法，其特征在于，所述s2中，系统内部电价采用以下公式计算得到：；；；
；上式中，、分别为时隙h内系统内部买入、卖出电价，为时隙h内系统的能量供需比，、分别为电网电价和上网电价，为时隙h内和的均值，为公共直流母线的电压，、分别为公共直流母线允许的电压上、下限值。4.根据权利要求1所述的一种直流微电网互联系统的电力点对点交易方法，其特征在于，所述方法还包括：s0、实时获取直流微电网互联系统的总交易功率，并基于总交易功率确定系统的能量供需比，根据系统的能量供需比得到系统内部电价。5.根据权利要求4所述的一种直流微电网互联系统的电力点对点交易方法，其特征在于，所述s0中，系统的能量供需比采用以下公式计算得到：；；；上式中，为时隙h内系统的能量供需比，、分别为时隙h内系统总卖出、买入功率，为时隙h内第i个直流微电网与公共直流母线的交易功率，n为系统内直流微电网的数量。6.根据权利要求1所述的一种直流微电网互联系统的电力点对点交易方法，其特征在于，所述方法还包括：s3、在每个时隙h内基于系统内部电价对各直流微电网进行点对点交易结算，其中，时隙h为秒级。7.一种直流微电网互联系统的电力点对点交易系统，其特征在于，所述系统包括公共直流母线电压参考值确定模块、电压调整模块、系统内部电价生成模块；所述公共直流母线电压参考值确定模块和电压调整模块设置于直流微电网互联系统
的公共能量网关内部，所述公共直流母线电压参考值确定模块用于基于系统内部电价生成公共直流母线的电压参考值，所述电压调整模块用于将公共直流母线的实际电压调整至该电压参考值；所述系统内部电价生成模块设置于直流微电网互联系统中各直流微电网对应的用户能量网关内部，用于读取公共直流母线的电压信号，并基于读取的电压信号生成系统内部电价。8.根据权利要求7所述的一种直流微电网互联系统的电力点对点交易系统，其特征在于，所述系统还包括系统能量供需比计算模块、系统内部电价计算模块；所述系统能量供需比计算模块用于实时获取直流微电网互联系统的总交易功率，并基于总交易功率确定系统的能量供需比；所述系统内部电价计算模块根据系统的能量供需比计算得到系统内部电价。9.根据权利要求7所述的一种直流微电网互联系统的电力点对点交易系统，其特征在于，所述系统还包括点对点交易结算模块；所述点对点交易结算模块用于在每个时隙h内基于系统内部电价对各直流微电网进行点对点交易结算，其中，时隙h为秒级。

技术总结
一种直流微电网互联系统的电力点对点交易方法及系统，该方法先实时获取直流微电网互联系统的总交易功率，并基于总交易功率确定系统的能量供需比，根据系统的能量供需比得到系统内部电价，直流微电网互联系统的公共能量网关再基于系统内部电价生成公共直流母线的电压参考值，并将公共直流母线的实际电压调整至该电压参考值，然后直流微电网互联系统中各直流微电网对应的用户能量网关读取公共直流母线的电压信号，基于读取的电压信号生成系统内部电价，最后基于系统内部电价进行点对点交易结算。本发明不仅不依赖通信条件和功率预测数据，而且能够适应直流微电网互联系统内部潮流的时变特性。的时变特性。的时变特性。


技术研发人员：桑子夏 雷何 刘斌 方仍存 汪颖翔 张浩钦 王雅文 关梓佑
受保护的技术使用者：国网湖北省电力有限公司经济技术研究院
技术研发日：2023.07.11
技术公布日：2023/8/9