(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111435128.7 (22)申请日 2021.11.29 (71)申请人 国网河南省电力公司驻马店供电公 司 地址 463000 河南省驻马店市解 放路西段 申请人 国网河南省电力公司确山县供电公 司 (72)发明人 段冬东　王昊　张华伟　高静　 王二林　刘科　喻鹏　吴艳春　 朱静波　朱爱民　钟建华　朱志伟　 齐喆　陈俊睿　孙灵玉　 (74)专利代理 机构 郑州图钉专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 41164 代理人 郭一路(51)Int.Cl. H02J 3/00(2006.01) H02J 3/28(2006.01) H02J 3/48(2006.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 一种适用于水资源丰富地区的 “源-荷-网- 储”微电网 (57)摘要 本发明涉及一种适用于水资源丰富地区的 “源‑荷‑网‑储”微电网， 它包括微电网系统， 微电 网系统包括 资源数据汇聚单元、 数据分析及模型 服务单元和 智能分析及可视化展示单元， 数据分 析及模型服务单元包括微电网主动调峰服务能 量管理模块、 微电网经济技术最优化服务模块、 综合能源系统物理及经济性服务模块和基于需 求侧响应下微电网运行策略服务模块， 微电网主 动调峰服务能量管理模块包括基于PTR激励的需 求响应策略、 电池模型和可再生能源模型， 综合 能源系统物理及经济性服务模块包括独立型电 力设备单元和耦合型电力设备单元； 本发明具有 投资小、 供电可靠、 具备发电、 供电及储能功能、 提升供电能力的优点。 权利要求书5页 说明书12页 附图7页 CN 114362138 A 2022.04.15 CN 114362138 A 1.一种适用于水资源丰富地区的 “源‑荷‑网‑储”微电网， 它包括微电网系统， 其特征在 于： 所述的微电网系统包括资源数据汇 聚单元、 数据分析及模型服务单元和智能分析及可 视化展示单元， 所述的数据分析及模型服务单元包括微电网主动调峰服务能量管理模块、 微电网经济技术最优化服务模块、 综合能源系统物理及经济性服务模块和基于需求侧响应 下微电网运行策略服务模块， 所述的微电网主动调峰服务能量管理模块包括基于PTR激励 的需求响应策略、 电池模型和可再生能源模型， 所述的综合能源系统物理及经济性服务模 块包括独立型电力设备单元和耦合型电力设备单元， 所述的独立型电力设备单元包括光伏 DG模型、 输配电网络模型和储能电池模型， 所述的耦合型电力设备单元包括气 ‑电耦合模 型、 电‑气耦合模型、 电 ‑热耦合模型、 气 ‑热耦合模型、 热 ‑冷耦合模型、 电 ‑冷耦合模型、 电 ‑ 热‑气耦合模型和电 ‑气‑热‑冷耦合模 型， 所述的基于需求侧响应下微电网运行策略服务模 块包括需求侧响应策略模型和需求侧响应优化模型。 2.如权利要求1所述的一种适用于水资源丰富地区的 “源‑荷‑网‑储”微电网， 其特征在 于： 所述的基于PTR激励的需求响应策略包括直接负荷控制(DLC)、 可中断/削减服务(I/C)、 紧急需求响应(EDRP)、 容量市场服务(CAP)以及辅助服务市场(A/S)等， 目的都是减少高峰 或系统紧急时刻的用电量， 当微电网系统主动参与负荷需求侧管理及 对系统调峰的影响可 用图(6)表示， 图中包含两条负荷曲线， 一条不参与需求响应的负荷曲线， 另一条参与需求 响应后的负荷曲线， 一天中用电高峰时段假设从T1时刻到T2时刻， 图中阴影 面积代表调峰减 少的总电能， 此时定义两个评估调峰服务效果指标， 一个为峰值削减总量(PSQI),代表联络 线峰值被削减的多少， 另一个为峰值削减 能力(PSAI)， 代表联络线削减的电能占一天传输 总量的比率， 这两个指标可用来评估微电网系统参与主网需求响应的效果， 具体为： 其中PL(t)和 分别代表联络线t时刻参与需求响应 之前和之后的功率， PSQI和PSAI可通过下式计算得到： 所述的电池模型 目的是补偿能源生产和需求的不平衡， 其充放电状态为： QcSoc,min≤QS(t)≤QcSoc,max， 其中QS (t)代表t时刻电池能量状态， Qc代表能量容量率， 所述的Soc,min和Soc,max代表最小和最大充 电 状 态 值 ( 0 ～ 1 之 间 ) ，当 电 池 充 放 电 过 程 中 ，其 充 放 电 功 率 约 束 为 ： 其中 和 代表充电和放电功率， 和 代表充电功率和放电功率的上限， 因此， 电池充电过程及能量状态为： 其中QS(t+1)代表t+1时刻电池能量状 态， ηc和 ηd分别代表电池充电放电效率， 电池能量状态控制约束为： QS(T)＝Qend， 其中QS(T) 代表电池下一周期结束时能量状态， Qend是一个常数， 表示电池在周期结束 时不能为零， 以 便下个周期可用； 所述的可再生能源依赖于气象预测数据， 其上下限约束为：权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 114362138 A 2其中PiWT(t)、 PiPV (t)和PiHL(t)分别代表风电、 光伏和水电在t时刻的输出， 和 分别代表风电、 光伏和水电的输出的上限。 3.如权利要求1所述的一种适用于水资源丰富地区的 “源‑荷‑网‑储”微电网， 其特征在 于： 所述的独立型设备单元中的光伏D G模型具体为： PPV＝ξcosθ ηmAPηP， 其中ξ表示光照辐射 强度， θ表示光照在太阳能电板的入射角度， ηm表示MPPT控制器的效率(主要受工作温度影 响)， AP表示太阳能板的面积， ηP表示太阳能板电池板的效率， 同时， 光度DG模型的经济模型 可概括为 其中CPV表 示光伏DG模型的成本项(包含初始投资成本 安装成本 和运维成本 )， BPV表示 光伏DG模型的收益项， 包含发电收益(即上网电量 与上网电价 的乘积)、 卖电收益 (即交易电量 与交易电价 的乘积)以及节约的购电成本(即自发自用电量 与购电 电价pt的乘积)； 所述的输配电网络模型具体为： PL＝ULI＝PL0(1‑ηL)＝UL0I(1‑ηL)， 其中PL表示 流经输配电网络后的输出功率(等于输出端电压UL与工作电流I的乘积)， PL0表示输配电网 络的输入功 率(等于输入端电压UL0与工作电流I的乘积)， ηL表示网络损耗(包含线路损耗和 变电站损耗)， 同时， 输配电网络模型的经济性模型可概括为： BEL＝EELpEL， 其中CEL表示输配电网络模型的成本项(包含线路投资成本 运维成本 以 及变电站的投资成本 和运维成本 )， BEL表示输配电网络模型的收益项(等于输配电量 EEL与输配电价pEL的乘积)； 所述的储能电池模型具体为： 其中Soc(t)和Soc(t0)分别表示储能电池在t和t0时刻的剩余电量， δ表示储能电池的自放电 率， Δt表示t0到t的时间跨度， Pch和Pdis分别表示储能电池的充放电功率， ηch和 ηdis分别表示 储能电池的充放电效率， 同时， 储能电池 模型的经济性模型 可概括为： 其中CSTE表示储能电池模型的 成本项(包含初始投资成本 安装成本 运维成本 以及充放电成本 )， BSTE表示储能电池模型的收益项(等于电池的放电电量 与放电当时的电价 的乘 积)。 4.如权利要求1所述的一种适用于水资源丰富地区的 “源‑荷‑网‑储”微电网， 其特征在 于： 所述的耦合型设备单元中的气 ‑电耦合模型具体为： 其中PFC表示输 出电功率， 表示氢气消耗量， VFC表示电堆电压， NFC表示单体串联个数， F表示Faraday 常数， z表示每次反应电子转移数， 同时气 ‑电耦合模型的经济性模型可概括为： 其中CFC表示气‑电耦合模型的成本权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 114362138 A 3