[发明专利]一种基于分布式优化算法的区域能量管理系统及管理方法

说明书

本发明涉及一种基于分布式优化算法的区域能量管理系统，由上层中央控制器和与其相连的下层各子系统构成，本发明还包括一种基于分布式优化算法的区域能量管理系统的管理方法，包括如下步骤：S1上层中央控制器与下层各子系统通信，确定运行状态及运行参数需求；S2上层中央控制器构建区域综合优化模型，优化目标为降低区域的总能耗；S3根据步骤S2建立好的系统模型，上层中央控制器求解区域综合优化问题；S4上层中央控制器将优化结果传达给相应的下层子系统；S5下层各子系统根据上层中央控制器发送的参数，各自在本时段内完成控制及优化，本发明能提升现有能量管理系统的整体性能和效益水平，节约建设和运营成本，具有良好的扩展性和广阔的使用价值。

技术领域

本发明涉及负荷控制和优化管理领域，具体涉及一种基于分布式优化算法的区域能源管理系统及管理方法。

背景技术

目前，目前在智能园区中，工商业用户、智能楼宇、居民用户等多种类型用户并存，广泛分布着光伏、风电、分布式储能、地源热泵、蓄热锅炉、冰蓄冷、水蓄冷等冷热电多种混合能源，同时电动汽车及高载能负载等也在快速发展。如此丰富的需求侧资源，却没有被充分的考虑进现有的区域能量系统中，更缺乏对这些多元化组件的完善的建模分析。在不久的将来，一个区域能量系统中会集成各种分布式电源、储能设备、电动汽车等等不同的能源组件，负荷将具有很高的可控性，从而为电网的优化运行带来很大的潜力。因此迫切需要提出一个区域能量管理系统的新算法和性策略，以提高区域中多种能源的使用效率和可扩展性，并增强区域参与电网优化运行能力。

当前大部分楼宇能量管理系统存在以下弊端：

(1)将能量优化问题建模成集中式优化问题，将区域全局中所有的组件的信息汇集到一个中心节点进行优化计算；这样，当区域能量管理系统接入的组件量变得很大时，集中式算法架构的运行效率大幅度下降，需要大量运算时间来做出控制响应；

(2)不具有良好的可扩展性，难以应对大量的不同种类的可控组件的接入；而且，集中式算法由于采用集中生成策略的方式，在系统局部或者某个组件出现故障或者异常的情况下，整体能耗会激增，优化效果会大大降低；

(3)集中了所有组件的信息，对信息安全的要求非常高，增加了整个能量管理系统建设的成本和后期运营成本，一旦出现信息安全事故，会对用户隐私和系统整体安全带来严重的损害。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种运行效率高，具有良好的可扩展性，建设成本和后期运营成本低，能有效提升区域能源优化管理效果的一种基于分布式优化算法的区域能源管理系统及管理方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于分布式优化算法的区域能量管理系统，包括：

上层中央控制器，用于处理整个区域固定时间长度内的能量分配，并将能量分配的相关信息发送给下层子系统；

下层各子系统，由多个受控单元构成，用于接收上层中央控制器发送的相关信息后完成各自的控制和优化。

基于分布式优化算法的区域能量管理系统的管理方法，其包括如下步骤：

S1每一个时段开始时，上层中央控制器与下层各子系统通信，确定运行状态及运行参数需求；

S2上层中央控制器构建区域综合优化模型，优化目标为降低区域的总能耗，同时保证各个系统的状态需求及参数需求；

S3根据步骤S2建立好的系统模型，上层中央控制器求解区域综合优化问题；

S4上层中央控制器将优化结果传达给相应的下层子系统；

S5下层各子系统根据上层中央控制器发送的参数，各自在本时段内完成控制及优化。

进一步的，所述S5中的控制及优化的算法流程如下：