一種用于儲能系統的調度管理系統的制作方法
本發明涉及一種調度管理系統，特別涉及一種針對儲能系統的調度管理系統。
背景技術：
進入21世紀以來，隨著世界經濟和能源發展的需求，對即時供電提出了更高的要求，隨著社會生活水平的大幅提升和網絡技術飛速發展，人們對實時的能量供應也不斷提高，儲能系統的調度也越來越受到人們廣泛地關注，而局部儲能系統的壟斷和某地臨時缺電等問題頻發。
目前，國內外對儲能系統的調度管理問題還是空白，而對分布式結構解決資源管理任務問題也是處在合同網式(招標-投標-中標)的信息通信階段。但傳統合同網模式的盲目招標方式，不僅造成了資源分配過程中的浪費，而且傳統合同模式中的盲目招標方式帶來的信息阻塞和通信冗余，降低了任務分配的投標率。目前社會發展對新興儲能系統有著重大需求，但在作業調度和協調控制技術上還存在不足。
儲能系統的調度主要是實現根據不同任務的需求和不同單元儲能系統的供電能力和成本，為某地臨時提供最經濟的調度方案，以滿足用戶的需求。
目前，國內對儲能系統調度是一片空白，主要存在的問題如下：
(1)局部單元儲能系統壟斷市場；
(2)某地臨時缺電，調度路線設計難，調度成本高。
技術實現要素：
鑒于現有技術中的不足，提出了本發明，以便提供一種克服上述問題或至少部分地解決上述問題的一種用于儲能系統的調度管理系統。
一種用于儲能系統的調度管理系統，包括一個中央控制層和多個單元儲能系統，其中，每一個單元儲能系統控制限定區域內的電能充電和/或放電；所述中央控制層實時監控所述每一個單元儲能系統的狀態，當收到某一個單元儲能系統發來的電能需求后，將此需求發布給其他單元儲能系統，根據所述其他單元儲能系統反饋的響應成本從中擇優選取可調配的單元儲能系統。
進一步的，所述每個單元儲能系統都有一個監視傳感器和距離傳感器，所述監視傳感器用來監視該單元儲能系統在管控區域內的用電情況，所述距離傳感器用來計算該單元儲能系統到中央控制層的距離。
進一步的，所述中央控制層有多個監測傳感器，隨時監測所述每個單元儲能系統監視傳感器發來的狀態信息、請求信息以及距離信息，實現所述中央控制層和所述每個單元儲能系統的實時通信。
進一步的，所述響應成本考慮的因素包括負載量、電能需求量、供電成本、維修成本、供電功率、供能狀態和距離信息。
進一步的，所述中央控制層還包括距離計算器，所述距離計算器根據所述每個單元儲能系統的距離傳感器發來的位置坐標信息，計算該單元儲能系統到所述中央控制層的距離，該距離作為調度考慮的一個因素。
進一步的，所述中央控制層基于小生境遺傳算法進行單元儲能系統的調配，根據所述單元儲能系統的參數及負載情況，判斷該單元儲能系統容量是否大于等于負載需求，如果是，則換下一個儲能系統進行判斷；如果否，則判斷儲能系統狀態是否滿足小生境遺傳算法，如果不滿足，則換下一個儲能系統進行判斷，如果滿足，則進行小生境遺傳算法，得到調度方案。
進一步的，所述小生境遺傳算法涉及3個參數：
a)運行及維護成本：
f1＝minCOST1
其中，j是系統的第j儲能系統，CM,j是系統中第j個儲能系統的運行維護成本，CPrice,j是從第j個儲能系統調度電能的分時單價，Sbattery是從儲能系統調度電能的電量；
b)儲能系統的容量：
f2＝Pj(t)
PSOCj,min≤PSOCj≤PSOCj,max (2)
中，Pj(t)是第j個儲能系統在調度過程中的出力，PSOCj,min、PSOCj,max分別為第j個儲能系統的最小限制、最大限制出力；
c)調度成本：
f3＝minCOST2 (3)
其中，CPrice2,j是調度第j個儲能系統的輸送成本，Mj指到調度第j個儲能系統的距離；
所述中央控制層通過三個可靠性因子a、b和c對每個儲能系統上報的信息進行綜合考慮：
w＝af1+bf2+cf3；(a+b+c＝1) (4)
然后根據w的值對儲能系統進行選擇調度。三個可靠性因子是根據對應的成本，可實時進行改變或設定。
進一步的，所述每個單元儲能系統的充電端連接有微網，對儲能系統進行實時的經濟的充電，采用PSO(粒子群算法)優化算法進行了求解，給出了實時的儲能系統充電策略。
進一步的，對所述每個單元儲能系統的放電端進行電單位權重博弈優化設計，根據優先次序進行放大。
本發明將分布式結構應用于儲能系統，中央控制層可以結合每個單元儲能系統的實際狀態，設計最經濟的調度方案和控制策略，具有更加的經濟性。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明實施例的一種用于儲能系統的調度管理系統的結構示意圖。
圖2為本發明實施例的一種用于儲能系統的調度管理系統的原理示意圖。
圖3為本發明實施例的一種用于儲能系統中央控制層與單元儲能系統之間的通信過程示意圖。
圖4為本發明實施例的一種用于儲能系統進行單元儲能系統調配的流程示意圖。
圖5是本發明一個具體實施例的24小時負載供能示意圖。
具體實施方式
下面將參照附圖更詳細的描述本發明的示例性實施例。雖然附圖中顯示了本發明的示例性實施例，然而應當理解，可以以各種形式實現本發明，而不應被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能更透徹的理解本發明，并且能夠將本發明的范圍完整的傳達給本領域的技術人員。
如圖1所示，本發明是基于多Agent(代理)分布式儲能系統的調度管理系統，主要由一級Agent控制和二級Agent控制組成的二級分布式總體結構，包括一個中央控制層(Agent)和多個單元儲能系統(單元Agent1、單元Agent2……、單元AgentN)，其中，每一個單元儲能系統控制限定區域內的電能充電和/或放電；中央控制層實時監控每一個單元儲能系統的狀態，當收到某一個單元儲能系統發來的電能需求后，將此需求發布給其他單元儲能系統，根據其他單元儲能系統反饋的響應成本從中擇優選取可調配的單元儲能系統。
進一步的，如圖2所示，每個單元儲能系統都有一個監視傳感器和距離傳感器，監視傳感器用來監視該單元儲能系統在管控區域內的用電情況，距離傳感器用來計算該單元儲能系統到中央控制層的距離。中央控制層有多個監測傳感器，隨時監測每個單元儲能系統監視傳感器發來的狀態信息、請求信息以及距離信息，實現中央控制層和每個單元儲能系統的實時通信。當某一單元儲能系統發出電能需求時，中央控制層就會收集該請求的信息，比如所需的電能需求量、該單元儲能系統到中央控制層Agent的距離等參數，并把這些信息發布給其他單元儲能系統，根據發布的信息，其他單元儲能系統結合自身的性能，反饋自身儲能系統響應該任務的響應成本，響應成本考慮的因素包括負載量、電能需求量、供電成本、維修成本、供電功率、供能狀態、距離信息等。中央控制層根據其他單元儲能系統反饋的響應成本，根據總體目標最優的宗旨，全局確定最優調度方案。作為本實施例的進一步改進，中央控制層還可以包括距離計算器，可根據單元儲能系統距離傳感器發來的位置坐標信息，計算該單元儲能系統到中央控制層的距離，以作為調度考慮的一個因素。
如圖3所示，中央控制層向其他單元儲能系統發布需求信息時，會對需求信息進行數據編碼以滿足數據傳輸的要求，數據編碼中可定義每幾段字符代表的含義，比如第1-3位字符代表電能需求量，第4-6位字符代表距離信息……，之后通過第一轉換器將數據編碼有十進制格式轉為二進制格式發給每個單元儲能系統，每個單元儲能系經過均衡反饋，將反饋數據通過第二轉換器進行二進制到十進制的轉換，之后數據解碼，反饋給中央控制層，供中央控制層從中選取最優策略進行單元儲能系統的調配。
如圖4所示，中央控制層基于小生境遺傳算法進行單元儲能系統的調配，根據單元儲能系統的參數及負載情況，判斷該單元儲能系統容量是否大于等于負載需求，如果是，則換下一個儲能系統進行判斷；如果否，則判斷儲能系統狀態是否滿足小生境遺傳算法，如果不滿足，則換下一個儲能系統進行判斷，如果滿足，則進行小生境遺傳算法，得到調度方案。
小生境遺傳算法涉及3個重要的參數：
①運行及維護成本：
f1＝minCOST1
其中，j是系統的第j儲能系統，CM,j是系統中第j個儲能系統的運行維護成本，CPrice,j是從第j個儲能系統調度電能的分時單價，Sbattery是從儲能系統調度電能的電量。
②儲能系統的容量：
f2＝Pj(t)
PSOCj,min≤PSOCj≤PSOCj,max (2)
中，Pj(t)是第j個儲能系統在調度過程中的出力，PSOCj,min、PSOCj,max分別為第j個儲能系統的最小限制、最大限制出力。
③調度成本：
f3＝minCOST2 (3)
其中，CPrice2,j是調度第j個儲能系統的輸送成本，Mj指到調度第j個儲能系統的距離。
中央控制層通過三個可靠性因子a、b和c對每個儲能系統上報的信息進行綜合考慮：
w＝af1+bf2+cf3；(a+b+c＝1) (4)
然后根據w的值對儲能系統進行選擇調度。三個可靠性因子是根據對應的成本，可實時進行改變或設定，比如當某個儲能系統不能提供需求電能或功能電壓達不到規定的電壓，b就會變小；當某個儲能系統提供的電能相對比較經濟時，a就會變大。
下面舉一個具體的例子來示例性的說明本發明涉及的調度原理。模擬由六個儲能系統對某地一單位進行供電調度。其中，這六個儲能系統對不同需求和級別的單位供電成本不同，具體參數如下表：
表1 儲能系統供能參數表
由上面實驗結果可以得出，中央控制層通過調節a,b,c這三個可靠性因子對單元儲能系統上報的信息進行綜合評價。如圖5，整個儲能系統對該單位負載24小時的供電圖。從圖中可以明顯看出來，儲能系統6是最經濟的調度方案，因為6號儲能系統距離該負載相對比較近，調度成本f3最小(可靠性因子c比較大)，運行維護成本f1相對比較小(可靠性因子a相對比較大)，但6號儲能系統容量有限，6號儲能系統只能滿足負載部分需求(可靠性因子b就相對比較小)，并且從仿真可以看出，6號儲能系統自身的微電網是實時對其充電的。6號儲能系統根據確定的a,b,c,f1,f2,f3，確定w6值是最小的(因為a,b,c相對于f1,f2,f3是非常小的，通過調節a,b,c的權重實際是突顯f1,f2,f3優勢)。相對剩下的幾組儲能系統，1號儲能系統的調度成本是相對比較經濟的，但隨著調度的過程中，1號儲能系統運行維護成本f1在逐漸地提高,通過手動減小中央控制層的可靠性因子a，來改變1號儲能系統供能的w2的大小，剩下的需求由相對經濟的儲能系統2號進行補充。從圖中我們可以看出，儲能系統3、4、5綜合評價比較大w3,w4,w5(a＝b＝c＝0)，在其他能滿足負載需求的情況下，3、4、5號儲能系統未被調度。三個可靠性因子a,b,c是根據對應的成本，由經驗實時手動改變。比如當某個儲能系統不能提供需求電能或功能電壓達不到規定的電壓，b就會變大；當某個儲能系統提供的電能相對比較經濟時，a就會變大。然后根據w的值對儲能系統進行選擇調度。w6<w1<w2且w3＝w4＝w5。確定了調度方案先有6號開始調度，剩下的有1號和2號補充，3,4,5未被調用。
作為上述實施例的進一步改進，每個單元儲能系統的充電端連接有微網，對儲能系統進行實時的經濟的充電。微網能把各種不可控資源，如光伏、風能等這樣的不可控能源統籌成一個可控的單元，將微網這樣的可控單元直接和單元儲能系統的充電端相連，對儲能系統實時經濟的充電。可以建立微網分布式Agent系統，以太陽能、市電、蓄電池系統構建分布式能源系統，采用經濟調度原則，建立了微電網的目標函數，量化了起各項約束條件，構建了其多目標優化數學模型，采用PSO(粒子群算法)優化算法進行了求解，給出了實時的儲能系統充電策略。
作為上述實施例的進一步改進，對每個單元儲能系統的放電端進行電單位權重博弈優化設計，根據優先次序進行放大。對儲能系統進行需求支持的任務中，有各個類型的輕重緩急事件，根據類型的重要性，可分配不同用電單位的權重。整個系統采用高低匹配的方式，多余電量購入儲能系統。即買家按照購買權(即權重，醫院高......小區低)，由高到低依次安排優先級，賣家按照生產權由低到高依次安排優先級。首先交易優先級高的賣家，然后交易優先級次之的市場參與者。以此類推，最后把多余符合微網儲能系統購電標準(低成本電力)購入儲能系統中。
本發明將多Agent分布式結構應用到儲能系統的調度中，主要是為解決儲能系統中通信信息不對稱、可靠性低和經濟不是最優等問題，以便于滿足用戶的需求。本發明的主要優點如下：
多Agent的調度系統具有解決任務調度中的沖突和協作等問題，能高效率協商調度各個Agent的資源，對解決某地臨時缺電和局部儲能系統的壟斷等問題具有突出價值。本發明根據儲能系統自身時效的特點，提出了基于多Agent分布式儲能系統的調度方案，使在單元級儲能系統資源均衡，在上下級系統間能上達下效指令，從全局上，整體調度資源，做到全局統籌意義。
本發明將分布式結構應用于儲能系統，中央控制層可以結合每個單元儲能系統的實際狀態，設計最經濟的調度方案和控制策略，具有更加的經濟性。
對儲能系統充電端，采用了微電網整體設計，結合太陽、風能等可再生能源供能的特點和大電網實時電價的不同，確保實現最優的儲能系統的充電策略，提高了經濟目標。
對遠距離數據傳輸，可以提高數據傳輸速率和有效信息。
調度管理系統把以經濟利益為基礎的任務轉移到整個系統，解決了任務調度中的沖突和協作等問題，高效率協商各個資源，對解決某地臨時缺電和局部儲能系統的壟斷等問題具有突出價值。
通過以上的實施方式的描述可知，本領域的技術人員可以清楚地了解到本發明可借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實現。基于這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品可以存儲在存儲介質中，如ROM/RAM、磁碟、光盤等，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例或者實施例的某些部分所述的方法。
本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對于裝置或系統實施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所以描述得比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。以上所描述的裝置及系統實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現本實施例方案的目的。本領域普通技術人員在不付出創造性勞動的情況下，即可以理解并實施。
需要說明的是：
在此提供的算法和顯示不與任何特定計算機、虛擬系統或者其它設備固有相關。各種通用系統也可以與基于在此的示教一起使用。根據上面的描述，構造這類系統所要求的結構是顯而易見的。此外，本發明也不針對任何特定的編程語言。應當明白，可以利用各種編程語言實現在此描述的本發明內容。
本領域那些技術人員可以理解，可以對實施例中各模塊進行自適應性的改變并且把它們設置在與該實施例不同的一個或多個設備中。除非另有明確陳述，本說明書中公開的每個特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征來代替。
本發明的各個部件實施例可以以硬件實現，或者以在一個或者多個處理器上運行的軟件模塊實現，或者以它們的組合實現。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，并非用以限定本發明的權利要求保護范圍。同時以上說明，對于相關技術領域的技術人員應可以理解及實施，因此其他基于本發明所揭示內容所完成的等同改變，均應包含在本權利要求書的涵蓋范圍內。
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