電力系統的控制系統和控制方法

2023-10-28 06:39:37 1

專利名稱：電力系統的控制系統和控制方法
技術領域：
本發明涉及通過在具有分布式發電機的電力系統中使用多個主體來優化系統操 作成本和co2排放量的控制系統和控制方法。
背景技術：
最近，對於電力系統正在進行用來利用複合分布式發電系統、和能量存儲裝置 (ECS:能量系統)的嘗試，該複合分布式發電系統包括利用自然能量的發電系統，如太陽 能發電和風力發電；和能夠調節輸出的輸出可調節發電系統，如微型燃氣輪機發電、柴油發 電、及燃料電池系統，該能量存儲裝置包括電氣雙層電容器。圖17示出了獨立6. 6kV分布式電力系統的構造實例。分布式電源或分布式發電 機，如柴油發電單元11、風力發電單元12、太陽能或光伏發電單元13、及包括電氣雙層電容 器的能量存儲裝置(ECS) 14，被分布並且與配電線15相連接。附圖標記16表示固定負載， 並且附圖標記17指示可變負載。作為用於如此構造的分布式發電機系統的輸出調節方法，已經提出有自動發電控 制(AGC:自動發電系統)的技術，它包括幾個計算機和多主體系統，該多主體系統布置成利 用經計算機網絡的信息傳輸交換關於頻率變化的信息和關於輸出的信息(例如，參考非專 利文件1和非專利文件2)。非專利文件1 在日本的出版物，Hidari、Hiyama、及 Funabashi 的 「Application of multi-agent system to automatic generation controlin stand alone system(多 主體系統對於在獨立系統中的自動發電控制的應用)」，2002 Annual Conference of Power and Energy SocietylEEJ, 2002. 8. 7-9, Fukui University。非專利文件2 在日本的出版物，Hiyama、Ezaki、Mori、Ono及Funabashi的 "Experimental Studies on Multi-Agent Based AGCfor Isolated Power System including electric power storage systemECS (關於用於包括電力存儲系統ECS的隔離 電力系統的多主體基 AGC 的試驗研究)」，2003IEEJ National Convention, 2003. 3. 17-19， Tohoku, Gakuin University。

發明內容
在其中布置多個分布式發電機或分布式電源的系統(分布式發電機系統)中，有 兩種類型的組件，在電源側上的組件和在電力消耗側上的組件。為了按最適於成本和環境 的最佳方式控制系統，必須用按照關於發電機輸出、特性和負載消耗量的信息確定的最佳 設置操作發電機。在這種情況下，中央控制不能夠適當地處理設備的動態變化(產生對於 系統設置的巨量變化的需要)。因此，系統採用使用多主體技術的方法，並由此使發電機等 自主地起作用和與其它組件合作(在消耗則與供給側之間商定合同)。在合同中使用的協議叫做合同協議，並且有可能通過根據在圖18中示出的過程 的通信向另一主體請求任務。首先，合同開始側或開始方(開始者)向應答側或m個應答方(應答者)(m是應答方的數量)，發送作為cfp (要求提議)消息請求的任務的內容。應答 方(應答者)在拒絕的情況下發送拒絕消息，並且在接受的情況下發送關於接受條件(例 如，關於成本)的提議消息。合同開始側(開始者)比較在時限(截止時間)以前接收的n個提議消息(n是 提議消息的數量)中j個提議消息(j是提議消息的數量)的接受條件，將接受-提議消息 發送到在它們中是最好的應答者，及通過如此發送接受_提議消息請求任務。對於其它應 答者，開始者通過發送拒絕_提議消息而拒絕提議。委託給任務的應答者處置任務，並且在失敗的情況下發送失敗消息，或者當成功 地結束任務時發送結果(通知-結果)或完成(通知-完成)的消息。因而，結束網絡協 議的操作的序列。然而，這種合同網絡協議僅適用於其中合同開始側與應答側的比是一對多個的情 形。當電力供給側和電力消耗側是開始者和應答者(或相反地應答者和開始者)，並且在電 力供給側和消耗側中的每一個中涉及多個實體時，那麼多個開始者必須一個接一個地重複 合同網絡協議。在這種情況下，繼續處理，直到所有開始者都已經完成合同網絡協議，並因此，用 於總體優化的處理時間太長。此外，在電力供給側與電力消耗側之間的合同網絡協議的情 況下，系統規模的增加增大了電力供給側的實體數量和電力消耗側的實體數量，並因此增 大了通信負荷。考慮到這個問題，本申請的申請人已經提出控制系統和控制方法，該控制系統和 控制方法通過減小主體中每一個的處理時間、和使用多主體技術來減小在分布式發電機系 統中的通信負荷，能夠實現高速優化控制。在這種控制中，在圖19所示的一般電力系統的情況下，例如，在由區間開關分離 的區間中的區間開關中布置的開關主體用作開始者，並且在發電機G、負載L及下遊開關中 提供的主體用作應答者，及系統通過在這些主體中利用合同網絡協議商定電力供給和需求 的合同，進行分布式發電機和在區間和下遊區間中的負載的電力供給_需求控制。這種供 給和需求合同處理如下(操作1)開關主體與在區間和(當作一個電力資源的下遊區間的)下遊開關主 體(一個或多個)中的負載主體通信，並且接收關於要求的電力消耗量和想要的電力購買 成本的信息。(操作2)開關主體，按照收集的信息，基於成本來確定總電力消耗量和供給優先 順序。(操作3)開關主體開始合同網絡協議。開關主體將cfp消息發送到在區間中的發 電機主體和下遊開關主體。進入合同中的接受主體將發電成本的表格，作為提議消息，發送 到開關主體。(操作4)開關主體按照從區間內發電機和/或其它主體接收的發電成本表格確定 輸出配額，從而降低總成本。(操作5)開關主體將接受-提議消息形式的發電輸出發送到區間中的主體，並且 發電機主體設置發電機的輸出。在下遊開關主體的情況下，該消息用於在下遊區間中的優 化。
然而，在這種方法中，開關主體進行全部主要操作，如收集負載信息的操作，並且 計算發電機輸出配額。因此，負荷被集中，並且不可能減少其中操作開關主體的資源，並且 不可能並行地進行操作。類似地，微電網(microgrid)系統由在連接點開關中提供的開關主體在供給_需 求處理中遇到同樣的問題。本發明的目的是提供分布式發電機控制系統和控制方法，該控制系統和控制方法 用來通過多主體進行在安裝分布式發電機的電力系統中進行供給和需求控制；用來防止主 要操作，如負載信息的收集和發電機輸出配額的計算，集中在諸如開關主體之類的特定主 體上；用來減小供給和需求控制的處理時間；及用來簡化每個主體的處理。為了解決上述問題，根據本發明區間主體掌握在一般電力系統中由區間開關分 離的區間中的電力潮流量，並且向發電機主體或下遊區間主體請求對於潮流變化量的調 節；該發電機或下遊區間主體與其它發電機主體或下遊區間主體自主地和分別地進行調 節；及這些主體通過重複一連串這些操作在區間和下遊區間內進行分布式發電機的供給和 需求控制。此外，根據本發明微電網主體掌握在微電網系統中的單位微電網中的電力潮流 量，並且向發電機主體或子微電網主體請求對於潮流變化量的調節；該發電機主體或子微 電網主體與其它發電機主體或子微電網主體自主地和分別地進行調節；及這些主體通過重 復一連串這些操作來控制在微電網和子微電網中的供給和需求平衡。相應地，本發明的特徵在於如下控制系統和控制方法。(1) 一種用於引入有分布式發電機的電力系統的控制系統，在該控制系統中在電力系統中由區間開關分離的區間中，在發電機、負載及下遊開關之一中布置 的區間主體被設置為開始者，在區間中的發電機和負載中、以及下遊開關中布置的主體被 設置為應答者，及在這些主體中利用合同網絡協議商定電力供給和需求合同，上述區間主體配置成，掌握電力潮流量，並且向發電機主體或下遊區間主體請求 對於潮流變化量的調節，該發電機或下遊區間主體與其它發電機主體或下遊區間主體自主 地和分別地進行調節，及設有用來通過重複一連串這些操作在區間和下遊區間中進行分布 式發電機的供給和需求控制的裝置。(2) 一種用於引入有分布式發電機的電力系統的控制系統，在該控制系統中在微電網中的單位微電網中，在發電機、負載及下遊開關之一中布置的微電網主 體被設置為開始者，在區間微電網中的發電機和負載中、以及下遊開關中布置的主體被設 置為應答者，及在這些主體中利用合同網絡協議商定電力供給和需求合同，上述微電網主體配置成，掌握電力潮流量，並且向在下遊側上的發電機主體或子 微電網主體請求對於潮流變化量的調節，該發電機或子微電網主體與其它發電機主體或子 微電網主體自主地和分別地進行調節，及設有用來通過重複一連串這些操作控制在微電網 和子微電網中的供給和需求平衡的裝置。(3)在控制系統中發電機主體為發電機中的每一個提供，配置成使得為了優化調節初步確定幾個其 它發電機和下遊區間主體，及設有當從上述區間主體或微電網主體接收到優化請求時用來 關於初步確定的其它發電機主體或下遊區間主體中的每一個進行一對一優化的裝置；並且
上述下遊區間主體配置成估計在整個下遊區間中的電力特性，並且設有當從在下 遊區間中的發電機主體接收到優化請求時用來關於在下遊區間中的初步確定的其它發電 機主體或下遊區間主體中的每一個進行一對一優化的裝置。(4)在控制系統中在一般電力系統中的上述區間主體或下遊區間主體、或在微電網系統中的上述微 電網主體或子微電網主體被設置為管理主體；上述發電機或負載主體設有當管理主體發生異常時用來用作為管理主體的代理 的裝置；及其它發電機或負載主體設有當在用作為管理主體的代理的發電機或負載主體中 發生異常時用來作為所述用作為管理主體代理的發電機或負載主體的代理的裝置。(5)在控制系統中，向在系統中具有較高程度重要性的主體請求上述代理。(6) 一種用於引入有分布式發電機的電力系統的控制方法，其中在由區間開關分離的區間中，區間主體或微電網主體被布置在發電機、負載及下 遊開關之一中，並且主體被布置在區間中的發電機和負載中、以及下遊開關中；區間主體或微電網主體具有(S1)確定要與其進行通信的幾個發電機的步驟，(S2)由流過開關的電力的電力量掌握在區間中的電力消耗量的步驟，(S3)計算發電機組的輸出調節量的步驟，(S4)將輸出調節量分配給所述確定的要與其進行通信的發電機的步驟，及(S5)在等待預定時間之後返回步驟(S2)以便重複的步驟；並且發電機主體具有(S11)確定要與其進行通信的其它發電機主體的數量N的步驟，(S12)等待直到從其它發電機主體接收到通信的步驟，(S13)將是發電機主體的發電機的關聯發電機的特性和當前(或目前)發電量發 送到主體的步驟，其中，從該主體接收通信，(S14)接收由通信夥伴計算的關聯發電機的設定輸出值的步驟，(S15)當設定輸出值沒有變化時返回步驟(S12)並且等待來自其它主體的通信的
重複步驟，(S16)當設定輸出值有變化時設置通信夥伴號碼的步驟，(S17)從該通信夥伴接收發電特性和當前或目前輸出的步驟，(S18)計算在關聯發電機與通信夥伴的發電機之間的最佳發電量的步驟，(S19)將發電量發送到通信夥伴的步驟，(S20)通過到下一個通信夥伴的變量移位返回步驟(S17)以便重複直到到達預定 的最後通信夥伴N的重複步驟，(S21、S22)在發電機主體本身的管理下設置發電量並且當對於全部通信夥伴結束 發電量的設置時返回步驟(S12)以便重複的重複步驟。(7)在控制方法中將在一般電力系統中的上述區間主體或下遊區間主體、或在微電網系統中的上述 微電網主體或子微電網主體設置為管理主體，
上述負載主體具有將負載要求發送到管理主體的步驟(S31)，上述管理主體具有當遞送負載要求時向發電機主體進行發電請求的步驟(S32)、 和如果還沒有進行代理請求則向具有較高程度重要性的一個發電機或負載主體進行代理 請求的步驟(S33、S34)，上述發電機主體具有響應發電請求在發電機主體中進行優化處理的步驟(S35)， 及發電機主體或負載主體具有對於已經接收到代理請求的發電機主體或負載主體 周期地檢查管理主體的存在的步驟(S36)、和當不能確認管理主體的存在時將關於擔任管 理主體的代理崗位的消息發送到其它主體的步驟(S37)。


圖1是示出了代表本發明的實施例的在一般電力系統中多主體系統的構造實例 的視圖。圖2是示出了主體的環境的視圖。圖3是示出了在主體中的過程(部分1)的視圖。圖4是示出了在主體中的過程(部分2)的視圖。圖5是示出了在主體中的過程(部分3)的視圖。圖6是示出了在主體中的過程(部分4)的視圖。圖7是示出了區間主體的處理流程的視圖。圖8是示出了發電機主體的處理流程的視圖。圖9是示出了微電網系統的實例的視圖。圖10是示出了在微電網系統中的主體布置的實例的視圖。圖11是示出了發電輸出-發電成本的特徵的實例的視圖。圖12是示出了在總發電量與輸出變化之間的關係的實例的視圖。圖13是示出了發電機的輸出調節操作(部分1)的視圖。圖14是示出了發電機的輸出調節操作(部分2)的視圖。圖15是示出了發電機的輸出調節操作(部分3)的視圖。圖16是示出了發電機的輸出調節操作(部分4)的視圖。圖17是示出了分布式發電機系統的構造實例的視圖。圖18是示出了合同網絡協議的視圖。圖19是示出了在一般電力系統中的主體布置的實例的視圖。圖20是示出了在正常狀態下通過管理主體的處理的視圖。圖21是示出了在發生異常時通過管理主體的處理。圖22是示出了在正常狀態和異常狀態下的總處理流程的視圖。圖23是示出了在發生異常時通過負載主體的處理的視圖。
具體實施例方式(1)應用於一般電力系統的實施例圖1示出了代表這個實施例的用於一般電力系統的多主體配置的實例。在一般電力系統中，提供有用於預防事故等的多個開關。在開關中，有如圖19所示用來隔離特定區 間的區間開關。當在電力系統中從給定區間向下遊觀看時，有可能將在下遊側上的區間開 關和後面的組件當作電力資源，如一個發電機或負載。圖1示出一個實例，在該實例中，重 點放在圖19所示的最上遊區間。在多主體配置中，對於由區間開關分離的每個區間形成一組，並且在區間中進行 優化。主體布置在如圖1所示的一個區間中。提供區間主體，代替在圖19所示的開關主 體。主體1 4的每一個在如圖2所示的計算機的環境中操作。在這種環境中，發電機主 體2形成在發電機控制終端中，並且負載主體3形成在消耗測量終端中。在區間主體1的 情況下，區間主體1布置成在區間中的組件中的某處操作，並且位置不是確定的(在區間開 關的電力潮流測量終端、或在區間中的發電機控制終端或負載測量終端中的某處)。下遊區 間主體4布置成在下遊區間中的組件之一中操作。下文，詳細地解釋每個主體和處理功能。在區間中設置有一個區間主體1，並且區間主體具有掌握區間中的主體、從負載、 開關及下遊區間主體收集關於電力潮流的信息、及將電力潮流的變化量傳送到請求優化的 發電機主體的功能。為發電機中的每一個提供一個發電機主體2，並且該發電機主體2布置成執行如 下功能。用於優化的幾個夥伴或幾方(發電機主體和下遊區間主體)被初步確定或事先選 擇。當從區間主體接收到優化請求時，發電機主體2關於初步確定的優化夥伴或優化方(另 一個發電機主體或下遊區間主體)中的每一個進行一對一優化。在這種情況下，發電機主 體從夥伴或其它方接收發電機特性，並且計算僅在其自己側與夥伴之間的最佳配額值。在 用於由另一個發電機主體請求的優化的操作的情況下，發電機主體給出發電機特性，並且 從夥伴接收最佳值。負載主體3響應區間主體的請求發送電力潮流信息。下遊區間主體4估計在整個下遊區間中的電力特性。此外，下遊區間主體4響應 來自區間中的發電機主體對於優化的請求，執行優化。在這種情況下，下遊區間主體4將整 個下遊區間的電力特性給予夥伴或其它方，並且接收最佳值。在下遊區間內，下遊區間主體 4執行與上述區間主體的操作相類似的操作。圖3邏輯地示出了圖1的主體配置。在這種配置中，如圖4所示，區間主體1定期 或周期地從區間開關、和負載以及下遊區間主體收集關於電力消耗量的信息，並且測量在 這個區間中的潮流變化。通常，區間主體得到通過區間開關的潮流的變化或潮流變化量。然 後，如圖5所示，區間主體1向發電機主體組2請求對於變化量的調節。此後，如圖6所示， 發電機主體組(和下遊區間主體)2的主體進行一對一通信，並由此執行在兩個主體之間的 優化。然後，主體與另一個主體進一步進行一對一通信，並且通過一連串優化操作來實現整 體優化。圖7示出了在區間主體中的處理流程，並且圖8示出了在發電機主體2中的處理 流程。在區間主體1中，(S1)確定要與其進行通信的發電機主體的數量(例如，用於在 區間內的第一、第二及第三最大輸出的三個發電機主體)。(S2)為了掌握區間內電力消耗 量而得到通過開關的電力量(消耗)。(S3)計算發電機主體組的輸出調節量。(S4)將調節量分配給通信方或夥伴的初步確定的發電機。(S5)區間主體在等待預定時間或時間間隔之 後返回S2的操作，以重複操作。在發電機主體2中，(Sll)初步確定要與其進行通信的幾個發電機(例如，在區間 內具有與類似輸出較接近的輸出的三個發電機)。以這種方式確定的發電機的數量是N。 (S12)發電機主體2等待，直到發電機主體2從另一個發電機主體接收到通信。(S13)發電 機主體2將在其看護下的(關聯)發電機的特性和當前發電量發送到主體，從該主體接收 到通信。(S14)此後，發電機主體2接收在其看護下的(關聯)發電機的輸出設定值，該輸 出設定值由通信方計算。(S15)然後，在輸出設定值沒有變化的情況下，發電機主體2返回 S12，並且等待來自另一個主體的通信。當發電機輸出設定值被改變時，(S16)發電機主體2將表示通信方數量的變量η設 置為等於1，η = 1。(S17)然後，發電機主體2從第η個通信方接收發電特性和當前輸出。
(518)發電機主體計算在其看護下的(關聯)發電機與通信方的發電機之間的最佳發電量。
(519)發電機主體將發電量發送到通信方。此後，(S20)當通信方不是最後一方時，就是說 當η不等於Ν(η Φ N)時，那麼(S21)發電機主體2將變量變化(增加)到下一個通信方， 並且重複地返回步驟(S17)。(S22)當對於全部通信方完成發電量的設置時，發電機主體2 設置在其負責下的發電量。然後，發電機主體2返回步驟S12，並且等待直到下一個發電量 變化。因此，在如圖1所示的在一般電力系統中由區間開關分離的區間中，區間主體1掌 握電力潮流量，向發電機主體2或下遊區間主體4進行對於潮流變化量或潮流增加/減小 量的調節請求，及該發電機主體2或下遊區間主體4與另一個發電機主體或下遊區間主體 自主地進行調節。通過重複這些操作的序列，系統可在分布式發電機和下遊區間中進行供 給和需求控制。在這種情況下，系統可防止主要處理，如負載信息的收集和對於發電機輸出配額 的計算，集中到特定主體；縮短供給和需求控制的處理時間；及簡化每個主體的處理。(2)應用於微電網系統的實施例微電網系統在單個連接點處與一般電力系統相連接，並且被獨立地操作，以便在 連接點後的部分中實現最佳性能。圖9示出了可採取嵌套結構的微電網系統的配置。與距 離電力系統較近的父微電網相連接的子微電網可當作電力資源，並且叫做子微電網主體。在微電網系統的多主體構造中，對於每個微電網單元如在一般電力系統中那樣形 成組，並且優化微電網的內部。在一個微電網中，如圖10所示布置有如下主體。一個微電網主體11 (與在一般系統中的區間主體相對應)設置在微電網中，並且 布置成執行如下功能。微電網主體11掌控微電網中的主體，從負載、連接點開關及子微電 網主體收集關於電力潮流量的信息，及通過將潮流的變化量傳送到發電機主體請求優化。對於發電機中的每一個設置一個發電機主體12，並且該發電機主體12布置成執 行如下功能。事先初步確定用於優化的幾個夥伴或幾方(發電機主體和子微電網主體)。 當從微電網主體接收到優化請求時，發電機主體通過初步確定的優化夥伴或優化方中的每 一個(另一個發電機主體或子微電網主體)進行一對一優化。在這種情況下，發電機主體 從夥伴或其它方接收發電機特性，並且計算僅在其自己側與夥伴之間的最佳配額值。在用 於由另一個發電機主體請求優化的操作的情況下，發電機主體給出發電機特性，並且從夥伴接收最佳值。負載主體13響應微電網主體的請求發送電力潮流信息。子微電網主體14估計整個子微電網的電力特性。此外，子微電網主體14響應來 自微電網中的發電機主體對於優化的請求，進行優化。在這種情況下，子微電網主體14將 整個子微電網的電力特性給予夥伴或其它方，並且接收最佳值。在子微電網內，子微電網主 體14像上述微電網主體那樣進行操作。如果區間開關由連接點開關代替，區間主體由微電網主體代替，及下遊區間主體 由子微電網主體代替，則就微電網系統而論主體的具體操作與在圖3至圖8的解釋中解釋 的操作相同。因此，在圖10所示的微電網系統中的單位微電網中，微電網主體掌握電力潮流 量，並且向發電機主體或子微電網主體進行對於潮流變化量或潮流增加/減小量的調節請 求，並且該發電機主體或子微電網主體與另一個發電機主體或子微電網主體自主地進行調 節。通過重複這些操作的序列，系統可控制供給和需求平衡，並且控制子微電網。在這種情況下，系統可防止主要處理，如負載信息的收集和對於發電機輸出配額 的計算，集中到特定主體；減小供給和需求控制的處理時間；及簡化每個主體的處理。(3)在兩個發電機(包括下遊區間主體或子微電網主體)之間優化發電處理如下解釋是關於在兩個發電機之間的優化發電處理。例如，兩個發電機具有在表 1和圖11中示出的在發電輸出與發電成本之間的如下特性。[表1]
輸出發電機A的成本發電機B的成本1. 00. 9501. 000從上述圖表，當兩個發電機的發電總量從0.0到2.0變化時，輸出如圖12所示變 化。通過確定P使和f (P)+g(P-P)最小有可能確定相應的發電機輸出，其中，由發電機A和 發電機B得到的發電總量是P，發電機特性和發電機A和B之一的發電量是f(x)和p，並且 另一個發電機的發電機特性是g(x)。(4)通過多主體的輸出調節操作的實例發電機作為整體按如下方式操作。(a)如圖13所示，有九個發電機，並且發電機分別在最佳狀態下操作(如此假 定)。(b)負載消耗量增加，並且區間主體或微電網主體得到關於這種消耗量增加的信 息和請求適當發電機主體(一個或多個)調節以增加發電機輸出。在圖14中，請求主體E3 和E7增加。(c)發電機主體E3和E7與可聯繫的其它主體(在這個實例中的緊鄰的鄰居)進 行輸出調節。在圖15中，E3與E2調節輸出，並且E7與E8調節輸出。(d)進一步重複通信，並且進行總體調節。在圖16中，在El與E2之間、在E3與 E4之間、在E6與E7之間及在E8與E9之間進行輸出調節，並且系統可改進發電機操作的效 率和減小CO2量。(5)防止管理主體故障和停止的對策如以前提到的那樣，對於如圖1所示的一般電力系統或如圖10所示的微電網系統 進行通過多主體的自主分布控制。然而，在實際中，每個主體不總是完全自主的或自我獨立 的，而是有承擔管理角色的至少一個主體(下文稱作管理主體)。在圖1中，區間主體1或 下遊區間主體4用作管理主體。在圖10中，微電網主體11或子微電網主體14用作管理主 體。基於管理主體的系統操作的優化處理的總體流程如下(步驟a)在規定區域(在區間開關之間的區域或在連接點開關之間的區域)中， 負載主體響應管理主體的請求發送電力潮流數據。(步驟b)在接收到負載的潮流數據時，管理主體向發電機主體進行發電請求。(步驟c)請求的發電機主體與相鄰的發電機主體進行一對一優化計算，並且分配
最佳值。(步驟d)關於鄰近的主體進一步進行優化計算，並且分配最佳值。(步驟e)重複步驟c和d的操作，直到在預定範圍內達到解決。(步驟f)在下遊區間中或在子微電網中重複步驟a e。以這種方式，在優化處理中管理主體起在發電機主體與負載主體之間的中間人的 作用，並且管理主體可當作最重要的主體。因此，在由於某種影響管理主體故障或停止的情 況下，系統變得在一般電力系統的情況下在下遊側和在微電網系統的情況下在子側不能執 行優化處理，從而變得難以實現整個系統的總體優化。這個實施例布置成保證優化的功能，並且即使在管理主體故障或停止的情況下也
12保證優化的執行。總之，按如下方式保證功能。在管理主體中發生異常時，在區間或微電網 中的發電機主體或負載主體起代表管理主體的代理的作用。如果異常發生在起管理主體代 表作用的代理主體中，那麼又一個發電機主體或負載主體起代表代理主體的代理的作用， 該代理主體起管理主體的作用。因而，系統保證在區間中的優化處理。在這種情況下，在系統中的較重要主體選作對其進行代理請求的主體。S卩，當多主 體應用於電力系統時，認為根據操作模式發電機的重要性依據發電機的類型是不同的。例 如，當整個系統在經濟效率模式下操作時，操作成本低和發電量高的發電機用作為發電的 主導部分，並且具有相反特性的發電機的重要性較低。當系統在將較大重要性置於環境方 面的模式下操作時，較大權重置於自然能量發電上，並且根據CO2排放等確定重要性的排 序，從而較小排放的發電較重要。在這個實施例中，通過利用發電機主體或負載主體的重要 性的排序，賦予在管理主體異常時代理主體的角色。圖20示出在每個主體中在優化處理的執行時在簡化模型中的具體處理。該流程 如下(a)管理主體1接收來自負載主體3A 3C的負載要求或負載請求。管理主體1向發電機主體2A 2C請求發電。同時，管理主體1根據發電模式對 發電機主體2A 2C進行排序，並且將在異常時用於代理的請求消息發送到具有較高優先 權或較高重要程度的發電機主體2A。(c)發電機主體2A 2C與其它發電機主體相互地進行優化處理。當在預定時間期間沒有從管理主體1接收到消息時，已經接收到代理請求的發電 機主體2A將用來確認管理主體1的壽命的消息發送到管理主體1，並且通過檢查來自管理 主體1的回覆檢查管理主體是否是活的。因而，已經從管理主體1接收到代理請求的發電機主體2A完成監視管理主體1的 壽命的功能。在這個實例中，基於發電請求從管理主體1周期地接收的假設，設置超時值， 並且當時間超過超時值時主體發送壽命確認消息，並且如果沒有接收到回復，則判定管理 主體1故障或停止。圖21示出了在管理主體1中發生異常時優化功能的把握處理。把握處理如下(ρ)當從管理主體1沒有接收到對於壽命確認消息的回覆時，作為管理主體1的代 理的發電機主體2A，將關於通知擔任或承擔管理主體崗位的新崗位的消息發送到其它發電 機主體2B和2C以及負載主體3A 3C。同時，發電機主體2A將代理請求發送到具有在排 序中與發電機主體2A相鄰的下一個優先的發電機主體(例如，2B)，以備發電機主體2A本 身發生異常故障或停止或與系統分離。(q)將發電機主體2A設置在能夠從負載主體3A 3C接收負載要求的準備狀態 下。(r)當接收到負載要求時，發電機主體2A與其它發電機主體2B和2C進行優化處理。(s)如果發電機主體2A落在不能夠執行工作的狀態下，則事先已經接收到代理請 求的發電機主體2B用作代理，並且接管工作。圖22示出了組合圖20和圖21的處理的總體處理流程。首先，負載主體發送負載 要求(S31)，並且管理主體響應這個負載要求向發電機主體進行發電請求(S32)。在這種情況下，如果對於發電機主體還未進行代理請求(S33)，那麼管理主體按照排序的結果將代理 請求遞送到發電機主體之一(S34)。然後，在發電機主體中進行優化(S35)。已經接收到代 理請求的發電機主體通過周期地檢查是否接收到發電請求，來檢查管理主體的存在(S36)。 當沒有接收到消息時，發電機主體發送擔任或承擔管理主體的代理的消息(S37)。代之以由發電機主體作為管理主體的代理，負載主體可用作管理主體的代理。在 這種情況下，處理的結構和流程與在發電機主體的情況下相同。圖23示出了簡化模型，在 該簡化模型中，在管理主體1異常時，負載主體3A擔任管理主體的代理的崗位。如以上解釋的那樣，根據這個實施例，發電機主體或負載主體接管管理主體的工 作(用作代理)，並由此將優化執行的損害抑制到最低。因而，根據本發明，在由區間開關或單位微電網分割的區間中，區間主體或微電網 主體掌握電力潮流量，向發電機主體或下遊區間主體請求對於潮流變化量的調節，請求的 發電機主體或下遊區間主體與其它發電機主體或下遊區間主體自主地執行調節。通過重複 這個序列的操作，系統控制在區間和下遊區間中的分布式發電機的供給和需求。因此，系統 可藉助於多主體技術進行包括分布式發電機的電力系統的供給和需求控制，並且防止主要 操作，如負載信息收集和發電機輸出的分配計算，集中到諸如區間主體之類的指定主體上。具體地說，簡化了主體中的每一個的算法。這使得有利於改進原始碼的維護、和減 少錯誤。增強每個主體的自主程度，改進並行分布式處理的程度，及減少每個系統組件的 計算資源的浪費。此外，增加了處理速度。此外，在管理主體發生異常時，發電機主體或負載主體起管理主體的代理的作用， 並由此系統可維持在下遊側或子側的優化功能，而不喪失整個系統的優化功能。
1權利要求
一種用於引入有分布式發電機的電力系統的控制系統，所述控制系統的特徵在於在電力系統中由區間開關分離的區間中，在發電機、負載及下遊開關之一中布置的區間主體被設置為開始者，在所述區間中的發電機和負載中、以及下遊開關中布置的主體被設置為應答者，及在這些主體中利用合同網絡協議商定電力供給和需求合同；並且上述區間主體配置成，掌握電力潮流量，並且向發電機主體或下遊區間主體請求對於潮流變化量的調節，並且所述發電機或下遊區間主體配置成，分別與其它發電機主體或下遊區間主體自主地進行調節，及設有用來通過重複一連串調節的操作在所述區間和下遊區間中進行分布式發電機的供給和需求控制的裝置。
2.一種用於引入有分布式發電機的電力系統的控制系統，所述控制系統的特徵在於 在微電網中的單位微電網中，在發電機、負載及下遊開關之一中布置的微電網主體被設置為開始者，在區間微電網中的發電機和負載中、以及下遊開關中布置的主體被設置為 應答者，及在這些主體中利用合同網絡協議商定電力供給和需求合同；並且上述微電網主體配置成，掌握電力潮流量，並且向在下遊側上的發電機主體或子微電 網主體請求對於潮流變化量的調節，並且發電機或子微電網主體配置成，分別與其它發電 機主體或子微電網主體自主地進行調節，及設有用來通過重複一連串調節的這些操作來控 制在微電網和子微電網中的供給和需求平衡的裝置。
3.根據權利要求1或2所述的控制系統，其特徵在於為發電機中的每一個設置發電機主體，所述發電機主體配置成為了優化調節初步確定 幾個其它發電機和下遊區間主體，及設有當從上述區間主體或微電網主體接收到優化請求 時用來關於初步確定的其它發電機主體或下遊區間主體中的每一個進行一對一優化的裝 置；並且上述下遊區間主體配置成估計在整個下遊區間中的電力特性，並且設有當從在下遊區 間中的發電機主體接收到優化請求時用來關於在下遊區間中的初步確定的發電機主體或 下遊區間主體中的每一個進行一對一優化的裝置。
4.根據權利要求1 3中任一項所述的控制系統，其特徵在於在一般電力系統中的上述區間主體或下遊區間主體、或在微電網系統中的上述微電網 主體或子微電網主體被設置為管理主體；上述發電機或負載主體設有當管理主體發生異常時用來用作為管理主體的代理的裝 置；及其它發電機或負載主體設有當在用作為管理主體的代理的發電機或負載主體中發生 異常時用來作為所述用作為管理主體代理的發電機或負載主體的代理的裝置。
5.根據權利要求4所述的控制系統，其特徵在於，向在系統中具有較高程度重要性的 主體請求上述代理。
6.一種用於引入有分布式發電機的電力系統的控制方法，所述控制方法的特徵在於 在由區間開關分離的區間中，區間主體或微電網主體被布置在發電機、負載及下遊開關之一中，並且主體分別被布置在區間中的發電機和負載中、以及下遊開關中； 所述區間主體或微電網主體具有(51)確定要與其進行通信的幾個發電機的步驟，(52)由流過開關的電力的電力量掌握在區間中的電力消耗量的步驟，(53)計算發電機組的輸出調節量的步驟，(54)將輸出調節量分配給所述確定的要與其進行通信的發電機的步驟，及(55)在等待預定時間之後返回步驟(S2)的重複步驟；並且發電機主體具有(511)確定要與其進行通信的其它發電機主體的數量N的步驟，(512)等待直到從其它發電機主體接收到通信的步驟，(513)將是發電機主體的發電機的關聯發電機的特性和當前發電量發送到夥伴主體的 步驟，其中從所述夥伴主體接收通信，(514)接收由通信夥伴計算的關聯發電機的設定輸出值的步驟，(515)當設定輸出值沒有變化時返回步驟(S12)並且等待來自其它主體的通信的重複 步驟，(516)當設定輸出值有變化時設置通信夥伴號碼的步驟，(517)從該通信夥伴接收發電特性和當前輸出的步驟，(518)計算在關聯發電機與通信夥伴的發電機之間的最佳發電量的步驟，(519)將發電量發送到通信夥伴的步驟，(520)通過到下一個通信夥伴的變量移位返回步驟(S17)以便重複直到到達初始確定 的最後通信夥伴N的重複步驟，(S21、S22)在發電機主體本身的管理下設置發電量並且當對於全部通信夥伴結束髮電 量的設置時返回步驟(S12)以便重複的重複步驟。
7.根據權利要求6所述的用於電力系統的控制方法，其特徵在於將在一般電力系統中的上述區間主體或下遊區間主體、或在微電網系統中的上述微電 網主體或子微電網主體設置為管理主體，上述負載主體具有將負載要求發送到管理主體的步驟(S31)，上述管理主體具有當遞送負載要求時向發電機主體進行發電請求的步驟(S32)、和如 果還沒有進行代理請求則向具有較高程度重要性的一個發電機或負載主體進行代理請求 的步驟(S33、S34)，上述發電機主體具有響應發電請求在發電機主體中進行優化處理的步驟(S35)，及發電機主體或負載主體具有對於已經接收到代理請求的發電機主體或負載主體周期 地檢查管理主體的存在的步驟(S36)、和當不能確認管理主體的存在時將關於擔任管理主 體的代理崗位的消息發送到其它主體的步驟(S37)。
全文摘要
通過使用多主體來執行利用分布式電力供給的電力系統的需求和供給控制，能夠防止主要處理，如負載信息收集和發電機輸出配額的計算，集中在諸如開關主體之類的特定主體上。在由區間開關分離的間隔(或在單位微電網內)期間，區故障間主體(1)(或微電網主體)檢測潮流量，並且請求發電機主體(2)或下遊區間主體(4)以調節潮流增加/減少量。發電主體或下遊區間主體協同另一發電機主體或下遊區間主體自主重複調節，由此執行區間中的分布式電力供給和下遊區間的需求和供給控制。當管理主體故障時，發電機主體或負載主體用作管理主體的代理。
文檔編號H02J3/00GK101884152SQ20088011902
公開日2010年11月10日 申請日期2008年12月1日 優先權日2007年12月3日
發明者宍道洋, 渡邊康治 申請人:株式會社明電舍