RU2699048C1 - Способ агрегированного управления пространственно распределенной электрической нагрузкой - Google Patents
Способ агрегированного управления пространственно распределенной электрической нагрузкой Download PDFInfo
- Publication number
- RU2699048C1 RU2699048C1 RU2018134128A RU2018134128A RU2699048C1 RU 2699048 C1 RU2699048 C1 RU 2699048C1 RU 2018134128 A RU2018134128 A RU 2018134128A RU 2018134128 A RU2018134128 A RU 2018134128A RU 2699048 C1 RU2699048 C1 RU 2699048C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power
- sources
- load
- agro
- control
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
- H02J1/10—Parallel operation of dc sources
- H02J1/106—Parallel operation of dc sources for load balancing, symmetrisation, or sharing
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
- H02J13/00002—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by monitoring
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
- H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/04—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for connecting networks of the same frequency but supplied from different sources
- H02J3/06—Controlling transfer of power between connected networks; Controlling sharing of load between connected networks
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0063—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with circuits adapted for supplying loads from the battery
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
- H02J1/10—Parallel operation of dc sources
- H02J1/102—Parallel operation of dc sources being switching converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
- H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
- H02J13/00028—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment involving the use of Internet protocols
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
- H02J2203/10—Power transmission or distribution systems management focussing at grid-level, e.g. load flow analysis, node profile computation, meshed network optimisation, active network management or spinning reserve management
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
- H02J2310/50—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load for selectively controlling the operation of the loads
- H02J2310/56—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load for selectively controlling the operation of the loads characterised by the condition upon which the selective controlling is based
- H02J2310/62—The condition being non-electrical, e.g. temperature
- H02J2310/64—The condition being economic, e.g. tariff based load management
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
- H02J3/14—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by switching loads on to, or off from, network, e.g. progressively balanced loading
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники. Предложен способ агрегированного управления пространственно распределенной электрической нагрузкой, выполняемый на базе аппаратно-программного комплекса (АПК) и обеспечивающий поддержание баланса генерируемой и потребляемой активной мощности; планирование загрузки генерирующих мощностей с учетом резерва по разгрузке потребителей; вторичного и первичного регулирования частоты; управление стоимостью электрической энергии (мощности) для потребителя, снижение объема покупки электрической энергии (мощности) в часы ее максимальной стоимости. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.
Description
Область техники
Заявленное изобретение относится к области аппаратно-программных решений и алгоритмов управления (аппаратно-программный комплекс - АПК), направленных на решение задачи агрегированного управления пространственно распределенной электрической нагрузкой малой мощности на централизованную электрическую сеть.
Для целей настоящей заявки нижеприведенные термины имеют следующее значение:
Автономные источники генерации электрической энергии солнечные батареи для производства электроэнергии, ветряные электрогенераторы для производства электрической энергии, тепловые электростанции малой мощности.
Агрегированное управление пространственно распределенной электрической нагрузкой - это управление режимами (непосредственное и/или опосредованное) потребления электрической энергии (мощности) от централизованной электрической сети оборудованием группы потребителей электрической энергии (мощности) в целях:
консолидации и продажи совокупности регулировочных способностей этих электропотребителей, как единого объекта электропотребления в качестве товара/услуги на оптовом рынке электрической энергии (мощности), розничных рынках электрической энергии (мощности);
консолидации и продажи совокупности регулировочных способностей этих электропотребителей, как единого объекта электропотребления в качестве товара/услуги на рынке системных услуг;
в целях реализации механизмов ценозависимого электропотребления.
Аккумуляторы электрической энергии и/или накопители электрической энергии - источники ЭДС многоразового действия, предполагающие циклическое использование (через заряд-разряд) для накопления и последующей отдачи энергии.
Аппаратно-программный комплекс (АПК) - совокупность аппаратных решений, программных решений, а также алгоритмов управления, направленных на решение задачи агрегированного управления пространственно распределенной электрической нагрузкой малой мощности на централизованную электроэнергетическую сеть.
Источники электрической энергии - Электрическая сеть бесконечной мощности, Автономные источники генерации электрической энергии, Аккумуляторы электрической энергии или накопители электрической энергии.
Регулирование частоты в энергосистеме (частотное регулирование) - это процесс поддержания частоты переменного тока в энергосистеме в допустимых пределах.
Система управления - Система адаптивного управления элементами системы электропитания постоянного тока (далее - Система управления).
Система электропитания - преобразователи электрической энергии, в том числе запитанные от электрической сети бесконечной мощности, аккумуляторы электрической энергии или накопители электрической энергии, Автономные источники генерации электрической энергии (далее Система электропитания), коммутационные аппараты электрической энергии, измерительные датчики, информационные каналы связи.
Ценозависимое потребление электрической энергии (мощности) от централизованной электрической сети - это снижение объема покупки (потребления) электрической энергии (мощности) от централизованной электрической сети электропотребителем в часы максимальной стоимости электрической энергии (мощности) в централизованной электрической сети, в целях снижения затрат на покупку электрической энергии (мощности).
Централизованная электрическая сеть бесконечной мощности совокупность производственных и иных имущественных объектов электроэнергетики, связанных единым процессом производства и передачи электрической энергии в условиях централизованного оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике.
Уровень техники
Известны способы управления распределенными источниками питания постоянного тока: СА 2904322 А1, 22.12.2016 (Концепция управления мощностью в распространенных системах DC).
Способ заключается в соединении нескольких обычных или альтернативных генераторов, нагрузок и/или элементов аккумулирования энергии, физически отделенных друг от друга в системе распределения постоянного тока, и предусматривает предоставление общей шины постоянного тока для соединения всех элементов в распределенной системе постоянного тока с использованием силовые преобразователи. Первая группа одного или нескольких элементов используется для автоматического поддержания напряжения линии постоянного тока после заданного значения для обеспечения согласования нагрузки. Среднее напряжение промежуточного контура (заданное значение), поддерживаемое первой группой, изменяется, чтобы указать всем остальным элементам, подключенным к шине постоянного тока, как им необходимо изменить их выработку или потребление электроэнергии.
Известны устройства согласования мощности: СА 2847979 А1, 02.10.2014 (DC-DC Конвертеры).
Осуществляется передача мощности между двумя цепями постоянного тока, причем каждая схема является биполярной или соединена в ее середине, включает в себя: соединение высоковольтной шины через пару индукторов, расположенных параллельно; соединение шины низкого напряжения через пару индукторов; связывая высоковольтную шину, шину низкого напряжения и индукторы с помощью активных переключателей и диодов, чтобы обеспечить: (i) конфигурацию хранения, в которой энергия передается из одной из шин и хранится в индукторах; и (ii) конфигурацию выпуска, в которой энергия выделяется из индукторов и переносится на другой из автобусов.
Известно исследование по использованию объектов сотовой связи для управления пространственно распределенной нагрузкой в целях поддержания частоты в единой электрической сети в заданных пределах:
Usage of telecommunication base station batteries in demand response for frequency containment disturbance reserve: Motivation, background and pilot results (Ilari 
, Pekka Manner, Johan Salmelin, Heli Antila Technology and New Ventures Fortum Power and Heat Oy Espoo, Finland).
В качестве наиболее близкого аналога заявленного изобретения можно принять техническое решение, известное из патентного документа RU 2518178 С2, 10.06.2014. Известное решение представляет собой систему и способ для управления электроэнергетической системой.
Указанное решение содержит центральный орган управления электроэнергетической системы, который управляет электроэнергетической системой на основании данных, сгенерированных компонентами (например, датчиками) электросети и энергетической системы. Решение направлено на «обновление» существующей электроэнергетической системы так, чтобы она могла работать более эффективно и надежно, и для поддержания дополнительных услуг для потребителей.
Однако известное решение, в частности, не обладает возможностями поддержания баланса генерируемой и потребляемой активной мощности (постоянного тока); планирования загрузки генерирующих мощностей с учетом резерва по разгрузке потребителей (постоянного тока); вторичного и первичного регулирования частоты; управления стоимостью электрической энергии (мощности) для потребителя (постоянного тока), снижения объема покупки электрической энергии (мощности) в часы ее максимальной стоимости.
Таким образом, в качестве задачи, на решение которой направлено заявленное изобретение, рассматривается устранение отмеченных выше недостатков уровня техники, при этом техническим результатом, обеспечиваемым изобретением, является реализация указанных возможностей при осуществлении способа агрегированного управления пространственно распределенной электрической нагрузкой, выполняемого на базе аппаратно-программного комплекса (АПК).
Раскрытие сущности изобретения
Предпосылками к необходимости создания заявленного изобретения является следующее.
В настоящий момент стабильная работа единой энергосистемы РФ достигается за счет:
- управление режимами работы Единой энергетической системы Российской Федерации, обеспечение ее надежного функционирования и устойчивого развития;
- обеспечение соблюдения установленных технологических параметров функционирования электроэнергетики и стандартных показателей качества электрической энергии при условии экономической эффективности процесса оперативно-диспетчерского управления и принятия мер для обеспечения исполнения обязательств субъектов электроэнергетики по договорам, заключаемым на оптовом рынке электрической энергии и розничных рынках;
- обеспечение централизованного оперативно-технологического управления Единой энергетической системой России.
Технически, задача поддержания стабильности работы единой энергосистемы сводится к необходимости поддержания баланса вырабатываемой и потребляемой электроэнергии. Показателем такого баланса является значение частоты сети.
В настоящий момент поддержание баланса генерируемой и потребляемой активной мощности в энергосистеме происходит посредством ручного или автоматического (а чаще и того, и другого одновременно) изменения нагрузки генераторов электростанций.
Заявленный способ управления на базе АПК является инструментом управления электрической нагрузкой (снижения и повышения) на стороне потребителя, что обеспечивает аналогичный с управлением генерацией эффект для поддержания баланса генерируемой и потребляемой активной электрической мощности в единой энергетической системе и изолированно работающих энергосистемах.
Заявленное изобретение позволяет, оперируя работой маломощных пространственно распределенных потребителей с нагрузкой по постоянному току и объединяя данные объекты в управляемой по единому алгоритму массив нагрузки, при достаточный суммарной мощности, решать следующие системные задачи в масштабах единой энергетической системы:
- поддержание баланса генерируемой и потребляемой активной мощности;
- планирование загрузки генерирующих мощностей с учетом резерва по разгрузке потребителей;
- вторичное и первичное регулирование частоты;
- управление стоимостью электрической энергии (мощности) для потребителя и снижение объема покупки электрической энергии (мощности) в часы ее максимальной стоимости.
Для решения задач регулирования частоты (поддержания значения частоты в установленном диапазоне) АПК должен обеспечивать следующие параметры управления нагрузкой:
При отклонении частоты, вызывающем необходимость реализации первичной мощности (Фиг. 1):
- реализация не менее половины требуемой первичной мощности за время не более 10 с;
- реализация всей требуемой первичной мощности за время не более 2 мин.
При скачкообразном отклонении частоты за пределы «мертвой полосы» первичного регулирования (Фиг. 2):
- половина требуемой первичной мощности в пределах заданного резерва первичного регулирования должна быть реализована не более чем за 15 с;
- полностью не более чем за 30 с.
Для обеспечения достижения данных параметров регулирования частоты, а также возможности решения задач планирования резерва мощности и управления стоимостью электроэнергии (мощности) для потребителя, АПК должен удовлетворять следующим требованиям:
Функциональные требования:
- Чтение в режиме реального времени электрических параметров работы каждого объекта - ток, напряжение, частота сети, емкость АКБ;
- Синхронизация времени для каждого объекта, присвоение меток времени считанным значениям;
- Расчет на уровне каждого объекта значения мощности: потребляемой объектом по стороне АС, потребляемой нагрузкой DC, потребляемой и выдаваемой АКБ, другими источниками питания на объекте;
- Ведение паспорта каждого объекта управления, включая принадлежность, местоположение, номинальную мощность, категорийность энергоснабжения и пр.;
- получение статуса каждого объекта и группы объектов в части наличия связи, аварий в работе оборудования;
- получение текущих данных по каждому объекту и суммарных значений по группе объектов;
- получение информации с рынков электроэнергии;
- получение и обработка команд системного оператора (Акционерное общество «Системный оператор Единой энергетической системы» (АО «СО ЕЭС»)) на корректировку нагрузки;
- накопление и обработка статистических данных;
- автоматический расчет размера резервной емкости АКБ, доступной мощности по группе объектов;
- удаленное управление режимами работы объектов; Параметрические требования:
- одновременное управление большим количеством объектов, имеющих суммарное значение нагрузки, достаточное для достижения системного эффекта (не менее 100 тыс.единиц);
- точность определения доступной мощности на загрузку/разгрузку не менее 2%;
- суммарное время реакции на команды системного оператора не более 10 с (см. Фиг. 3);
- глубина прогноза доступной мощности и энергоемкости агрегированных накопителей - не менее 1 часа;
- достоверность прогноза доступной мощности и энергоемкости агрегированных накопителей - не менее 90%.
Учитывая изложенное, в рассмотрению предлагается способ агрегированного управления пространственно распределенной электрической нагрузкой малой мощности на централизованную энергетическую сеть, содержащий этапы, на которых обеспечивают аппаратно-программный комплекс (АПК), включающий три уровня: объектная часть, серверная часть и клиентская часть, при этом количество объектов объектного уровня не ограничено и является единым массивом мощности для серверной части АПК, при этом на серверной части АПК осуществляют расчет агрегированных значений таким образом, что получив команду от системного оператора, серверная часть АПК выполняет расчет изменения потребляемой мощности по каждому объекту и формирует для каждого из множества объектов команды, которые передаются одновременно на все контролируемые объекты с использованием каналов связи, при этом обеспечивают передачу информации со скоростью, позволяющей управляющему оборудованию на объекте, получив команду от серверной части АПК, выполнить регулирование мощности потребления в отведенный системным оператором срок, при этом способы регулирования мощности потребления на объекте определяются составом и характеристиками силового оборудования, составляющего оснащение объекта, и реализуются посредством регулирования параметров работы данного силового оборудования с применением одного из физических принципов либо их комбинацией, где первый физический принцип заключается в том что, используют источники питания с функцией стабилизации выходного напряжения (CV), при этом обеспечивают работу источников в режиме стабилизации напряжения с поддержанием равного уровня напряжения на источниках и распределением нагрузки между источниками в равных объемах при одинаковых напряжениях U1 = U2 или пропорционально при регулировке напряжения на одном из источников в небольшом интервале; второй физический принцип заключается в том, что обеспечивают работу одного источника в режиме стабилизации напряжения (CV), а другого (или нескольких других) в режиме стабилизации тока (СС), при этом напряжение на источниках СС должно быть выше, чем на CV, а распределение нагрузки осуществляется как: константное значение идет на источник СС, а остальное - на CV, т.е. при изменении нагрузки загрузка источника СС не меняется и соответствует выставленному значению ограничения тока; третий физический принцип заключается в комбинации первого и второго физических принципов в зависимости от возможности реализации; четвертый физический принцип заключается в параллельной работе источников в части количества выдаваемой мощности (кВт*ч) на отрезке времени.
Дополнительно способ характеризуется тем, что при нагрузке, выше суммарной нагрузки источников используют первый физический принцип, а при нагрузке, ниже суммарной нагрузки источников - второй физический принцип.
Также дополнительно способ характеризуется тем, что помимо регулирования мощности, осуществляют постоянный контроль параметров работы источников питания, включая емкость АКБ, с периодической передачей через те же каналы связи, по которым приходят управляющие команды, информации в серверную часть АПК, где на основе этих данных происходит перерасчет параметров управления для каждого объекта, откуда информация поступает оператору в клиентскую часть АПК, где оператору предоставляют возможность агрегировано и дифференцировано оценивать показатели работы распределенных объектов.
Специалисты в данной области техники могут оценить из вышеприведенных описаний раскрытия сущности изобретения, что широкое понимание настоящего изобретения может быть реализовано в самых разных формах. Описанное изобретение может быть выполнено в порядке, отличном от описанного и заявленного в настоящей заявке, без отклонения от сущности настоящего изобретения. В этой связи, описанный объем изобретения не должен быть ограниченным, поскольку другие модификации станут очевидными для специалиста при изучении формулы указанного изобретения.
Далее приводится более подробное описание изобретения с целью раскрытия его сущности и подтверждением возможности осуществления на основании представленных в заявке материалов.
Осуществление изобретения
В настоящий момент объекты электрической нагрузки (напр. базовые станции сотовой связи) не являются управляемыми в части контролируемого снижения и повышения потребления электрической энергии (мощности) от централизованной электрической сети.
Также они не связаны как в части коммуникационной среды с единым центром управления, так и в части рассмотрения их как единого массива электрической нагрузки.
Для достижения изобретением требуемых характеристик необходимо:
- Сделать каждый объект управляемым, т.е. обеспечить управляемое по времени и величине снижение и повышение нагрузки объекта по команде извне.
- Объединить распределенные, управляемые по нагрузке объекты, в единый потребительский массив, работающий в соответствии с параметрами задаваемой величиной разгрузки.
- Реализовать мониторинг и расчет доступной мощности в реальном времени для обеспечения, как минимум, двухступенчатого включения разгрузки, причем, в заданном объеме.
Реализация данных возможностей достигается за счет применения следующих решений:
1. Аппаратные решения:
- силовое управляемое оборудование, реализующее на физическом уровне возможность управления нагрузкой объекта путем полного или частичного замещения мощности, потребляемой объектом от централизованной электрической сети, на мощность других источников питания (например, АКБ), имеющихся на объекте;
- измерительные устройства, аппаратные средства вычислительной техники, оборудование связи, обеспечивающие автоматизацию/управляемость объекта.
2. Программные решения:
- объектная часть, реализующая сбор и обработку данных на объекте, выдачу управляющих воздействий на силовое оборудование, обмен данными с центральным сервером. Как правило, представляет собой микропрограмму или "прошивку" для простейших средств автоматизации объекта - контроллеров;
- серверная часть, реализующая сбор данных с множества объектов автоматизации, обработку и агрегирование информации, выполнение расчетов, формирование индивидуальных параметров работы (уставок) и передачу управляющих воздействий на уровень объектов. Представляет собой специализированное серверное программное обеспечение, рассчитанное на обработку большого объема данных;
- клиентская часть, обеспечивающая пользовательский интерфейс для работы с данными - визуализация текущих параметров работы объектов, анализ данных, прогнозная аналитик, отчеты и пр.
3. Алгоритмы управления распределенной электрической нагрузкой. Реализуются на базе серверной части программного решения.
Данные решения составляют аппаратно-программный комплекс (АПК). Для осуществления заявленного изобретения предлагается архитектура АПК, приведенная на Фиг. 4 (Структурная схема АПК).
АПК имеет трехуровневую структуру:
1. Объектная часть АПК, включающая:
- силовое оборудование (существующее и/или вновь устанавливаемое), в количестве и с возможностями, обеспечивающими на физическом уровне управление нагрузкой объекта (далее - комплект согласования мощности 1);
- измерительное 2, управляющее 3 и сетевое 4 оборудование в комплекте с программным обеспечением объектного уровня (далее комплект автоматизации объекта 5).
2. Серверная часть АПК 6, включающая серверное 7 и сетевое 8 оборудование, серверное программное обеспечение 9. Серверная часть АПК 6 может иметь как конкретную физическую локацию, так и располагаться в облачной инфраструктуре.
3. Клиентская часть АПК 10, включающая стационарные и мобильные рабочие места 11 пользователей АПК, реализованные как интерфейс оператора на web-странице или в мобильном приложении 12.
На структурной схеме АПК (Фиг. 4) показана связь между уровнями и компонентами АПК:
- взаимодействие программного обеспечения 9 серверной части 6 с объектами 13,
- взаимодействие программного обеспечения 9 серверной части с программным обеспечением клиентской части 10,
- взаимодействие программного обеспечения клиентской части 10 с программным обеспечением серверной части 9,
- взаимодействие программного обеспечения серверной части 9 с внешними системами (системный оператор, рынок электроэнергии и пр.).
Также на схеме показано два варианта подключения АКБ:
1 вариант (14) - подключение к общей шине постоянного тока через DC/DC-преобразователь с функцией регулирования выходных параметров (ток, напряжение). В данном случае управляющее оборудование контролирует значения тока и напряжения на шине постоянного тока и управляет работой DC/DC-преобразователя для обеспечения перетока мощности и параллельной работы AC/DC-преобразователя и АКБ на единую нагрузку.
2 вариант (15) - подключение к общей шине постоянного тока после AC/DC-преобразователя с функцией регулирования выходных параметров (ток, напряжение) через коммутационный узел, переключающий режимы заряда и разряда АКБ. В данном случае управляющее оборудование контролирует значения тока и напряжения на шине постоянного тока, управляет коммутационным узлом, а также управляет работой AC/DC-преобразователя для обеспечения перетока мощности и параллельной работы AC/DC-преобразователя и АКБ на единую нагрузку.
В работе комплекта согласования мощности, включающего два и более источника мощности, эксплуатируется четыре физических принципа (четыре принципа управления мощностью):
1. Работа источников 16 и 17 в режиме стабилизации напряжения (CV) с поддержанием равного уровня напряжения на источниках (Фиг. 5 - Фиг. 5 Стабилизация напряжения на источниках 16 и 17 при работе на общую нагрузку 18), где 18 - общая нагрузка. Нагрузка распределяется между источниками в равных объемах при одинаковых U1 = U2 или пропорционально при регулировке напряжения на одном из источников в небольшом интервале.
2. Работа одного источника в режиме стабилизации напряжения (CV), а другого (или нескольких других) в режиме стабилизации тока (СС) - см. Фиг. 6 (Стабилизация тока на источнике 16 и стабилизация напряжения на источнике 17 при работе на общую нагрузку 18). Напряжение на источниках СС при этом должно быть выше, чем на CV. Распределение нагрузки: константное значение идет на источник СС, а остальное - на CV. Т.е. при изменении нагрузки загрузка источника СС не меняется и соответствует выставленному значению ограничения тока.
3. Комбинация 1 и 2 способа. Например, при нагрузке, выше суммарной мощности источников - 1 принцип, ниже - 2. При реализации алгоритма учитывается наличие информационной коммуникации между источниками (напр. общий вход усилителя ошибок, sence и пр.). В зависимости от возможности реализовать ту или иную связь выбирается соответствующий способ параллельной работы.
4. Параллельная работа источников в части количества выдаваемой мощности (кВт*ч) на отрезке времени, которая:
a. Реализуется этапами способа по указанным выше пп. 1-3.
b. Реализуется попеременной работой источников на интервале времени, т.е. включением питания от одного источника при отключении другого источника с сохранением, при этом, бесперебойного питания нагрузки (Фиг. 7 - Попеременная работа источников 16 и 17 на общую нагрузку 18). Включаемые и отключаемые источники определяются алгоритмом компенсации исходя из экономической целесообразности в текущий момент времени.
Приведенные выше сведения предназначены для подтверждения возможность осуществимости этапов способа, включенных в объем предложенной формулы изобретения. Однако из изложенного выше также следует, что правовые притязания заявителя в данной заявке с очевидностью распространяются как на способ агрегированного управления пространственно распределенной электрической нагрузкой, так и на систему, посредством которой данный способ реализуется, то есть на сам аппаратно-программный комплекс (АПК), сведения о составе которого раскрываются в материалах заявки.
Кроме того, приведенные сведения о частных вариантах воплощения составных частей АПК и вида связей между ними носят исключительно иллюстративный характер и не служат для ограничения объема правовой охраны заявленного изобретения. В частности, предусмотренные в составе АПК объекты (например, базовая станция сотовой связи) с очевидностью для специалиста могут быть заменены на любые известные из уровня техники устройства и комплексы, в отношении которых необходимо обеспечить регулирование согласно этапам заявленного способа. Также и связи между всем входящими в состав АПК средствами могут быть представлены любыми известными из уровня техники вариантами (например, проводное (включая оптоволокно) или беспроводное (включая Wi-Fi, сотовую связь и др.) соединения), а также типов протоколов связи (Интернет, Ethernet и др.) с минорными изменениями в аппаратно-программной части средств.
Заявитель полагает, что приведенные, в частности, на Фиг. 4 сведения позволяют в дальнейшем производить включение в формулу изобретения признаков, характеризующих как составные элементы АПК, так и связи между ними, поскольку для специалиста они явным образом следуют из чертежей и иных содержащихся в заявке материалов. В то время как подробное раскрытие в описании отмеченных выше признаков будет явно излишним и приведет к увеличению объема материалов заявки с затруднением понимания сущности заявленного изобретения.
Таким образом, используя описанный выше способ, характеристика которого приведена в предлагаемой формуле изобретения, позволяет обеспечить поддержание баланса генерируемой и потребляемой активной мощности; планирование загрузки генерирующих мощностей с учетом резерва по разгрузке потребителей; вторичного и первичного регулирования частоты; управление стоимостью электрической энергии (мощности) для потребителя, снижение объема покупки электрической энергии (мощности) в часы ее максимальной стоимости.
Claims (4)
1. Способ агрегированного управления пространственно распределенной электрической нагрузкой малой мощности на централизованную энергетическую сеть, содержащий этапы, на которых обеспечивают аппаратно-программный комплекс (АПК), включающий три уровня: объектная часть, серверная часть и клиентская часть, при этом количество объектов объектного уровня не ограничено и является единым массивом мощности для серверной части АПК, при этом на серверной части АПК осуществляют расчет агрегированных значений таким образом, что, получив команду от системного оператора, серверная часть АПК выполняет расчет изменения потребляемой мощности по каждому объекту и формирует для каждого из множества объектов команды, которые передаются одновременно на все контролируемые объекты с использованием каналов связи, при этом обеспечивают передачу информации со скоростью, позволяющей управляющему оборудованию на объекте, получив команду от серверной части АПК, выполнить регулирование мощности потребления в отведенный системным оператором срок, при этом способы регулирования мощности потребления на объекте определяются составом и характеристиками силового оборудования, составляющего оснащение объекта, и реализуются посредством регулирования параметров работы данного силового оборудования с применением одного из физических принципов либо их комбинацией, где первый физический принцип заключается в том, что используют источники питания с функцией стабилизации выходного напряжения (CV), при этом обеспечивают работу источников в режиме стабилизации напряжения с поддержанием равного уровня напряжения на источниках и распределением нагрузки между источниками в равных объемах при одинаковых напряжениях U1 = U2 или пропорционально при регулировке напряжения на одном из источников в небольшом интервале; второй физический принцип заключается в том, что обеспечивают работу одного источника в режиме стабилизации напряжения (CV), а другого (или нескольких других) в режиме стабилизации тока (CC), при этом напряжение на источниках CC должно быть выше, чем на CV, а распределение нагрузки осуществляется как: константное значение идёт на источник CC, а остальное - на CV, т.е. при изменении нагрузки загрузка источника CC не меняется и соответствует выставленному значению ограничения тока; третий физический принцип заключается в комбинации первого и второго физических принципов в зависимости от возможности реализации; четвертый физический принцип заключается в параллельной работе источников в части количества выдаваемой мощности (кВт*ч) на отрезке времени.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при нагрузке, выше суммарной нагрузки источников, используют первый физический принцип, а при нагрузке, ниже суммарной нагрузки источников – второй физический принцип.
3. Способ по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что помимо регулирования мощности осуществляют постоянный контроль параметров работы источников питания, включая емкость АКБ, с периодической передачей через те же каналы связи, по которым приходят управляющие команды, информации в серверную часть АПК, где на основе этих данных происходит перерасчет параметров управления для каждого объекта, откуда информация поступает оператору в клиентскую часть АПК, где оператору предоставляют возможность агрегированно и дифференцированно оценивать показатели работы распределенных объектов.
4 Способ по п. 1, отличающийся тем, что четвертый физический принцип реализуется комбинацией первого, второго и третьего физических принципов или попеременной работой источников на интервале времени, т.е. включением питания от одного источника при отключении другого источника с сохранением при этом бесперебойного питания нагрузки, при этом включаемые и отключаемые источники определяются алгоритмом компенсации исходя из экономической целесообразности в текущий момент времени.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018134128A RU2699048C1 (ru) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | Способ агрегированного управления пространственно распределенной электрической нагрузкой |
| EP19864343.9A EP3859928A1 (en) | 2018-09-27 | 2019-09-18 | Method for aggregated control of a geographically distributed electrical load |
| PCT/RU2019/050157 WO2020067934A1 (ru) | 2018-09-27 | 2019-09-18 | Способ агрегированного управления пространственно распределенной электрической нагрузкой |
| US17/280,684 US20220115868A1 (en) | 2018-09-27 | 2019-09-18 | Method for aggregated control of a geographically distributed electrical load |
| CN201980064294.5A CN112771748A (zh) | 2018-09-27 | 2019-09-18 | 空间分布的电力负荷的集中式控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018134128A RU2699048C1 (ru) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | Способ агрегированного управления пространственно распределенной электрической нагрузкой |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2699048C1 true RU2699048C1 (ru) | 2019-09-03 |
Family
ID=67851656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018134128A RU2699048C1 (ru) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | Способ агрегированного управления пространственно распределенной электрической нагрузкой |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220115868A1 (ru) |
| EP (1) | EP3859928A1 (ru) |
| CN (1) | CN112771748A (ru) |
| RU (1) | RU2699048C1 (ru) |
| WO (1) | WO2020067934A1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111242412A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-06-05 | 国网山西省电力公司大同供电公司 | 一种基于需求响应的热控负荷集群协同管控方法 |
| CN112039087A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-12-04 | 大唐水电科学技术研究院有限公司 | 一种一次调频理论电量计算方法 |
| RU2767184C1 (ru) * | 2020-12-28 | 2022-03-16 | Алексей Вячеславович Зотов | Распределенная система стабилизации электрической сети |
| RU2778876C2 (ru) * | 2020-12-07 | 2022-08-30 | Акционерное Общество "Фэском" | Способ формирования управляемой агрегации и управления агрегацией электрической нагрузки и/или источников электрической мощности |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114598006B (zh) * | 2022-03-22 | 2022-12-16 | 北京环球国广媒体科技有限公司 | 一种基于人工智能的软件驱动处理方法及云平台 |
| CN118074168B (zh) * | 2024-04-24 | 2024-07-05 | 南京邮电大学 | 一种多分布式光伏聚合下信息物理协同调频方法和装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2212746C2 (ru) * | 2001-06-29 | 2003-09-20 | Санкт-Петербургский государственный аграрный университет | Способ контроля и управления энергопотреблением |
| US6624532B1 (en) * | 2001-05-18 | 2003-09-23 | Power Wan, Inc. | System and method for utility network load control |
| RU2330939C1 (ru) * | 2004-04-30 | 2008-08-10 | Кэмерон Интенэшнл Копэрейшн | Система энергоснабжения (варианты) |
| RU2518178C2 (ru) * | 2008-05-09 | 2014-06-10 | Эксенчер Глоубл Сервисиз Лимитед | Система и способ для управления электроэнергетической системой |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102447285A (zh) * | 2011-10-10 | 2012-05-09 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种大容量电池换流器及其控制方法 |
| CN102570489A (zh) * | 2012-02-29 | 2012-07-11 | 中国南方电网有限责任公司调峰调频发电公司 | 一种电池储能***的动态功率协调控制方法 |
| US9831667B2 (en) * | 2012-11-26 | 2017-11-28 | Philips Lighting Holding B.V. | Signal-level based control of power grid load systems |
| US9373960B2 (en) * | 2013-03-13 | 2016-06-21 | Oracle International Corporation | Computerized system and method for distributed energy resource scheduling |
| CA2847979C (en) | 2013-04-02 | 2021-10-19 | Damien FROST | Dc/dc converters |
| CN103236707A (zh) * | 2013-04-27 | 2013-08-07 | 许继集团有限公司 | 一种大规模储能***及其监控平台 |
| CN104319816B (zh) * | 2014-11-17 | 2016-08-17 | 合肥工业大学 | 一种光储交直流混合微电网***及其控制方法 |
| CN104466997B (zh) * | 2014-11-28 | 2017-02-22 | 广东易事特电源股份有限公司 | 分层分布式微电网储能电池配置方法 |
| CA2904322C (en) | 2015-06-22 | 2023-01-17 | Arda Power Inc. | Power management concept in dc distributed systems |
| CN106374516B (zh) * | 2016-09-23 | 2019-02-19 | 国网河南节能服务有限公司 | 一种广义聚合分布式储能***的构建方法 |
| US10152076B2 (en) * | 2016-09-29 | 2018-12-11 | Siemens Aktiengesellschaft | System and method for aggregation of controllable distributed energy assets |
| CN106505551A (zh) * | 2016-11-04 | 2017-03-15 | 国网江苏省电力公司扬州供电公司 | 一种基于协调控制装置的光储直流供电*** |
| CN107181275B (zh) * | 2017-06-13 | 2019-05-28 | 湖南大学 | 一种含分布式储能***的光伏直流微网控制方法 |
| CN107453380A (zh) * | 2017-08-14 | 2017-12-08 | 杭州中恒云能源互联网技术有限公司 | 一种基于分布式控制模式的储能能量管理***及方法 |
| CN108400651A (zh) * | 2017-11-22 | 2018-08-14 | 蔚来汽车有限公司 | 分布式储能电站监控***和方法 |
| CN108565864B (zh) * | 2018-04-18 | 2020-05-19 | 杭州电子科技大学 | 一种基于互联网云平台的分布式储能效率优化控制方法 |
-
2018
- 2018-09-27 RU RU2018134128A patent/RU2699048C1/ru active
-
2019
- 2019-09-18 US US17/280,684 patent/US20220115868A1/en not_active Abandoned
- 2019-09-18 WO PCT/RU2019/050157 patent/WO2020067934A1/ru unknown
- 2019-09-18 CN CN201980064294.5A patent/CN112771748A/zh active Pending
- 2019-09-18 EP EP19864343.9A patent/EP3859928A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6624532B1 (en) * | 2001-05-18 | 2003-09-23 | Power Wan, Inc. | System and method for utility network load control |
| RU2212746C2 (ru) * | 2001-06-29 | 2003-09-20 | Санкт-Петербургский государственный аграрный университет | Способ контроля и управления энергопотреблением |
| RU2330939C1 (ru) * | 2004-04-30 | 2008-08-10 | Кэмерон Интенэшнл Копэрейшн | Система энергоснабжения (варианты) |
| RU2518178C2 (ru) * | 2008-05-09 | 2014-06-10 | Эксенчер Глоубл Сервисиз Лимитед | Система и способ для управления электроэнергетической системой |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111242412A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-06-05 | 国网山西省电力公司大同供电公司 | 一种基于需求响应的热控负荷集群协同管控方法 |
| CN111242412B (zh) * | 2019-12-27 | 2023-06-20 | 国网山西省电力公司大同供电公司 | 一种基于需求响应的热控负荷集群协同管控方法 |
| CN112039087A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-12-04 | 大唐水电科学技术研究院有限公司 | 一种一次调频理论电量计算方法 |
| CN112039087B (zh) * | 2020-07-29 | 2022-08-26 | 大唐水电科学技术研究院有限公司 | 一种一次调频理论电量计算方法 |
| RU2778876C2 (ru) * | 2020-12-07 | 2022-08-30 | Акционерное Общество "Фэском" | Способ формирования управляемой агрегации и управления агрегацией электрической нагрузки и/или источников электрической мощности |
| RU2767184C1 (ru) * | 2020-12-28 | 2022-03-16 | Алексей Вячеславович Зотов | Распределенная система стабилизации электрической сети |
| WO2022146193A1 (ru) * | 2020-12-28 | 2022-07-07 | Алексей ЗОТОВ | Распределенная система стабилизации электрической сети |
| RU2790322C1 (ru) * | 2022-05-06 | 2023-02-16 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Способ регулирования частоты в электроэнергетических системах |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3859928A1 (en) | 2021-08-04 |
| CN112771748A (zh) | 2021-05-07 |
| US20220115868A1 (en) | 2022-04-14 |
| WO2020067934A1 (ru) | 2020-04-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2699048C1 (ru) | Способ агрегированного управления пространственно распределенной электрической нагрузкой | |
| US11455021B2 (en) | Datacenter power management using AC and DC power sources | |
| US10727784B2 (en) | Aggregation system, control method thereof, and control apparatus | |
| Minchala-Avila et al. | A review of optimal control techniques applied to the energy management and control of microgrids | |
| US12002893B2 (en) | Clustered power generator architecture | |
| US10103574B2 (en) | Controlled concurrent utilization of multiple power supplies | |
| WO2017199604A1 (ja) | 制御装置、制御方法及び蓄電制御装置 | |
| US9991718B2 (en) | Power interchange system, power transmitting/receiving device, power interchange method, and program | |
| US9935459B2 (en) | Power network system, and power adjustment apparatus and method | |
| EP3748796A1 (en) | Energy internet system, energy routing conversion device, and energy control method | |
| KR20160109273A (ko) | 배터리 전력 공급 시스템을 포함하는 전력 공급 시스템 | |
| CN105871072B (zh) | 储能*** | |
| JP6743953B2 (ja) | エネルギー管理システム、エネルギー管理方法及びコンピュータプログラム | |
| WO2017149618A1 (ja) | 制御装置、発電制御装置、制御方法、システム、及び、プログラム | |
| WO2019021883A1 (ja) | 電力融通システム | |
| KR20160109530A (ko) | 에너지 저장 시스템 | |
| Blinov et al. | Evaluation of the efficiency of the use of electricity storage systems in the balancing group and the small distribution system | |
| JPWO2019182016A1 (ja) | 電力情報管理システム、管理方法、プログラム、電力情報管理サーバ、通信端末、及び、電力システム | |
| JP7102182B2 (ja) | 電力システム、制御装置、電力管理方法、プログラム、及び、電力管理サーバ | |
| Shaaban et al. | Day-ahead optimal scheduling for demand side management in smart grids | |
| Sun et al. | Real-time welfare-maximizing regulation allocation in aggregator-EVs systems | |
| Mudumbai et al. | Distributed control for the smart grid: The case of economic dispatch | |
| WO2014033893A1 (ja) | 電力融通グループ作成方法、および電力融通グループ作成装置 | |
| JP2023005861A (ja) | 電力管理装置、電力管理システム及び電力管理方法 | |
| JP2020120493A (ja) | 制御システム、プログラム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20191211 |