一種港口內船舶供電系統參與需求響應的控制系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及智能用電技術領域，尤其涉及一種港口內船舶供電系統參與需求響應的控制系統及方法，更具體地說是一種港口內船舶供電系統參加電力需求響應的控制系統及方法。
【背景技術】
[0002]進入21世紀，隨著科技的進步和經濟的發展，全球對電力能源的需求量也逐年遞增，而且電力缺口有逐漸增大的趨勢。電力負荷峰谷差進一步增大，各地對能源需求的增長遠超電力生產能力的增長，供需雙方的矛盾日益加深，同時很多新的問題一一出現，如煤炭資源緊張，電力需求量快速增長引起的電網容量不足及環境污染等。這些問題導致了在電力需求高峰時候頻繁的功率限制和停電。傳統應對方法如高峰時部分區域拉閘限電和啟動備用發電機組不僅會增加發電的成本，給人民日常生活帶來不便同時還會造成環境污染。
[0003]與傳統方法相比，需求響應(Demand Response，DR)具有反應迅速、成本小及保護環境等優點。更能使電力系統的運行的經濟性和安全性得到進一步的提高。通過不同的激勵引導用戶在系統用電高峰或者系統穩定性受到威脅時減少用電負荷，在用電低谷時段增加用電，從而保護電力系統供電可靠性并提高系統的資源利用率。長遠來看還可以減少電廠及輸電線路的投資壓力，并且提高服務質量，更進一步的帶來節能減排和降低環境污染的社會效益。而對于用戶來講需求響應項目會使供需價格趨于穩定，規避了價格轉移的風險，并且是需求響應帶來的環境效益的直接受益者。
[0004]為了提高電能利用效率，促進電力資源優化配置，保障用電秩序，國家發改委根據《中華人民共和國電力法》、《中華人民共和國節約能源法》、《電力供應與使用條例》等法律法規，制定《電力需求側管理辦法》。
[0005]智能電網通過需求側管理提高終端響應能力，即電網依靠信息智能控制技術，將需求側管理融入到智能電網系統的構建上，通過調度需求側資源，實現信息和電能的智能交互，才可能從根本上解決電力系統的安全性和可持續發展等難題。
[0006]隨著我國港口貿易的不斷發展和港口船舶數量的日益增多，隨之而來的是港口船舶消耗電能的與日倶增。如何實現港口內船舶供電系統根據電網事件信息調整對港口內船舶的充電與斷電，這將對我國電網的節能運行、削峰填谷具有重大的意義。
【發明內容】
[0007]為了解決上述現有技術中存在的問題，本發明提出了一種港口內船舶供電系統參與需求響應的控制系統及方法，該方法基于港口內船舶供電系統中集控室主機獲取、解析電網需求響應主站事件信息，分析船舶目前的用電狀況，形成命令控制船舶供電系統電路對船舶的電池進行充電或者斷電，最后主機將各個船舶參與電力需求響應的結果發送至需求響應主站。結構簡單、工作可靠、易于推廣，方便各個港口使用。
[0008]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是: 一種港口內船舶供電系統參與需求響應的控制系統，是由船舶通過總線與集控室主機相連接，將船舶目前電池的所剩用量以及停港和預計離崗時間相關信息傳遞給集控室主機;集控室主機根據由監測單元所傳輸的信息，做出合理指令，對船舶供電系統的電路進行控制。
[0009]一種港口內船舶供電系統參與需求響應的控制方法，包括以下步驟:
步驟S301:船舶供電系統參與電力需求響應前需要對船舶供電系統中集控室的主機進行注冊，集控室中的主機通過互聯網連接電網需求響應主站，將該主機MAC地址以及其它所需信息發送給需求響應主站，需求響應主站接收MAC地址和所需信息后存入信息庫，并為該船舶供電系統創建新的電力需求響應檔案；
步驟S302:船舶供電系統中集控室的主機通過Internet連接需求響應主站并進行信息交互，發送MAC地址或其它信息，請求接收需求響應信息，需求響應主站在信息庫中查詢該船舶供電系統檔案，向該集控室主機發送驗證成功消息;有新的電力需求響應信息后，需求響應主站將電力需求響應信息推送至該集控室主機；
步驟S303:集控室主機從需求響應主站中接收并解析電力需求響應信息，該信息報告電網的標準時間，電力需求響應事件下的電價以及電網負荷信息；該集控室主機從而實現船舶供電系統時間與電網標準時間同步，來確定電力需求響應事件的起始、結束時間；同時，該集控室主機通過數據總線獲得關于各個監測單元中船舶所停靠、離港的時間以及它們當前的電量的信息，判斷出每個監測單元中的船舶是否具有參與電力需求響應的條件，并合理的生成各個監測單元中的船舶參與電力需求響應事件的時間表;船舶供電系統中的集控室主機根據所生成的各個監控單元里船舶的電力需求響應事件時間表對船舶的充電與斷電控制；
步驟S304:當各個監控單元里船舶在完成電力需求響應事件或者執行電力需求響應事件中中斷，供電系統中集控室主機統計出各個船舶參與電力需求響應事件執行的結果，并將匯總的結果傳送至需求響應主站；
步驟S305:需求響應主站將參與電力需求響應事件信息記入檔案，并將此次參與電力需求響應事件所轉移或消減的電能數反饋至集控室系統主站，港口工作人員以此依據減少船舶使用港口的綜合費用。
[0010]所述的控制方具體操作流程包括:
步驟S401:主機接收并分析需求響應事件時間表，確保與電網標準時間同步，并判斷當前時間電價狀況；
步驟S402:
(1)若當前時間電網電價為低價時段，則進行步驟S403:集控室主機控制船舶供電系統電路對船舶電池的進行不間斷充電；
(2)若當前時間電網電價為高價時段，則進行步驟S404:集控室查詢各個船舶電池用量進程，預估電池充電時間和船舶的剩余停港時間；步驟S405:結合需求響應事件時間表，分析當前船舶電池的剩余電量以及船舶剩余的停港時間:a.若船舶的預計充電時間小于船舶的剩余充電時間，則進行步驟S406:集控室主機控制船舶供電系統電路對船舶的電池進行供電；b.若分析結果顯示，船舶的預計充電時間大于船舶的剩余充電時間，則進行步驟S409:集控室主機控制船舶供電系統對船舶電池進行不間斷充電； 步驟S407:進行本次DR事件響應信息處理，分析本次DR事件是否結束:若本次DR事件結束，則進行步驟S408;若本次DR事件未結束，則重復步驟S401循環控制流程。
[0011]所述需求響應主站的注冊流程包括:對船舶供電系統進行注冊，船舶供電系統內的安裝在集控室主機連接主站，將船舶供電系統身份信息發送給主站，主站接收信息后存入信息庫，并為該船舶供電系統創建新的檔案。
[0012]所述需求響應主站，向集控室主機推送電力需求響應信息流程包括:集控室主機連接主站，發送船舶供電系統身份信息，請求接收需求響應信息，主站在信息庫中查詢該船舶供電系統檔案，向該船舶供電系統發送驗證成功消息;有新的電力需求響應信息后，主站將該電力需求響應信息推送至該集控室主機;需求響應事件結束后，集控室主機將DR事件執行結果傳送至主站。
[0013]所述需求響應主站的退出流程包括:船舶供電系統完成電力需求響應事件后，向主站發送結果，主站將該船舶供電系統參與此次電力需求響應事件信息記入檔案，并將參與此次電力需求響應事件所轉移或消減的電能數反饋至用戶，作為相關部門對用戶獎勵的依據，斷開連接。
[0014]所述該相關信息還包括當前船舶電池所剩電量，船舶電池容量，電池充電電壓和電流以及船舶電池充電的功率，船舶進港時間以及離港時間。
[0015]本發明的優點及有益效果是:
(I)船舶供電系統里集控室主機通過電力線與電力系統需求響應主站進行信息交互。本發明根據船舶供電系統本身所具有的結構，集控室主機通過電力線電力系統需求響應主站進行信息交互，確保了電力需求響應事件能夠安全、有效的傳輸，同時利用現有的船舶供電系統的監測系統，更加高效、經濟的實現船舶供電系統參與需求響應。
[0016](2)船舶供電系統根據電力需求響應信息形成供電系統電路控制命令。船舶供電系統里集控室主機在收到電力需求響應信息的時候之后，通過對各個船舶的狀態進行監控，形成了一個合理，有效的控制船舶供電電路的命令。該方案在船舶停港期間，促使了船舶在充電過程中參加電力需求響應，也使需求響應主站發布的電力需求響應事件信息引導各個船舶用電行為，輔助電網實現需求側管理，提升電網可靠性。
[0017](3)本發明同時也形成了港口內船舶供電系統在需求響應主站注冊流程和需求響應主站向港口內船舶供電系統推送電力需求響應信息流程以及需求響應退出流程。該流程船舶供電系統與電力需求響應主站建立了合理、有效的連接方式，為電力需求響應事件的傳輸提供了有力的保障。
【附圖說明】
[0018]
圖1是船舶供電檢測系統的總體框架圖；
圖2是船舶供電監測系統與電力需求主站的通信框圖；
圖3是港口內船舶供電系統參加電力需求響應的方法圖；
圖4是港口內船舶供電系統參與電力需求響應的流程圖；
圖5是港口內船舶供電系統在需求響應主站注冊流程圖；
圖6是需求響應主站向集控室主機推送電力需求響應信息流程圖； 圖7是需求響應退出流程圖。
【具體實施方式】
[0019]本發明是一種港口內船舶供電系統參與需求響應的控制系統及方法，下面結合附圖，對本發明的具體實施步驟作詳細說明。應該強調的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發明的范圍及其應用。
[0020]本發明一種港口內船舶供電系統參與需求響應的控制系統如圖1所示，圖1是船舶供電檢測系統的總體框架圖。圖1說明了一般船舶供電狀態都在集控室里顯示出來，船舶通過總線與集控室主機相連接，將船舶目前電池的所剩用量以及停港和預計離崗時間等相關信息傳遞給集控室主機;該相關信息包括當前船舶電池所剩電量，船舶電池容量，電池充電電壓和電流以及船舶電池充電的功率，船舶進港時間以及離港時間。集控室主機根據由監測單元所傳輸的信息，做出合理指令，對船舶供電系統的電路進行控制。
[0021]圖2是船舶供電監測系統與電力需求主站的通信框圖，說明船舶供電系統中集控室主機上通過電力線與需求響應主站進行信息交互。
[0022]圖3是港口內船舶供電系統參加電力需求響應的方法圖。
[0023]步驟詳細說明:
步驟S301:船舶供電系統參