一种工业园区的智慧电力控制系统和方法

技术领域

本发明涉及电力控制系统技术领域，特别涉及一种工业园区的智慧电力控制系统和方法。

背景技术

随着社会的发展进程，智慧化早已悄然渗透到我们生活中，而智慧园区则是把新一代信息技术充分运用在工业园区，实现信息化与工业化深度融合。随着“双碳”目标的提出，构建工业园区新型电力系统迫在眉睫，高比例可再生能源接入工业园区的电力系统使得工业园区的电力系统结构变得日益复杂，电力系统运行控制风险激增，需要由传统的“源随荷动”模式逐步转变为“源荷互动”协同模式。要实现工业园区内风光电储间的协同运行，需要依靠汇集各风光电储运行数据，通过优化决策制定风光电储功率计划的方式实现能量互济调控。这种具有集中式控制系统结构过于集中紧凑，建设费用较高，并且集中式控制这种数据集中式存储方式存在数据信息安全风险高等缺陷。采用集中式控制，逻辑计算都在远端服务器处理。这种方式，从数据采集、上行传输、远端处理、生成指令、下行传输再到指令执行控制设备的流程，会产生较大的应用服务延迟，影响实际的应用体验。

因此，亟需构建一种工业园区的智慧电力控制系统和方法解决上述问题。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供了一种工业园区的智慧电力控制系统和方法，具体技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种工业园区的智慧电力控制系统，包括：

风电控制子系统，用于采集当前时段工业园区内的风电机组的运行数据和输出功率P

光伏控制子系统，用于采集当前时段工业园区内的光伏发电板的运行数据和输出功率p

储能控制子系统，用于采集当前时段工业园区内的储能电池的运行数据和荷电功率P

负荷控制子系统，用于采集当前时段工业园区内的负荷功率P

区块链，用于存储共享上述各子系统上传的当前时段的运行数据、智能合约以及下一时段各子系统的控制计划；各子系统包括风电控制子系统、光伏控制子系统、储能控制子系统、负荷控制子系统；

处理器，用于处理区块链中下一时段的各子系统的控制计划并生成购电计划或售电计划；电网控制子系统，用于根据处理器中的购电计划或售电计划向电网购电或者向电网售电；

所述风电控制子系统、光伏控制子系统、储能控制子系统、负荷控制子系统、处理器分别与区块链子系统连接；所述处理器与电网控制子系统连接。

优选地，所述风电控制子系统包括风电监控模块、风电控制模块；

所述风电监控模块用于采集风电机组的当前时段风机轮毂高度处的风速v(t)，并将采集的风速v(t)传输至风电控制模块，以及执行风电控制模块生成的下一时段的风电控制计划；

所述风电控制模块用于根据风电监控模块采集的风速v(t)计算风电机组的输出功率P

优选地，第i个风电机组当前时段的输出功率P

其中，v(t)为当前时段第i个风电机组风机轮毂高度处的风速；v

其中，F为风电机组的数量。

优选地，所述光伏控制子系统包括光伏监控模块、光伏控制模块；

所述光伏监控模块用于采集光伏发电板的倾角β(t)、光照强度I

所述光伏控制模块用于根据光伏监控模块采集的光伏发电板的倾角β(t)、光照强度I

优选地，光伏发电板当前时段的输出功率

其中，I

优选地，储能控制子系统包括储能监控模块、逆变器、储能控制模块；

所述储能监控模块用于采集储能电池的电压、温度数据，并根据采集的电压、温度数据得到储能电池当前时段的电量，将储能电池当前时段的电量传输至储能控制模块；

所述储能控制模块用于将储能监控模块得到的储能电池当前时段的电量、智能合约、下一时段的储能控制计划上传至区块链，并将下一时段的储能控制计划发送给逆变器执行充电或放电。

优选地，储能电池的能量是动态变化的，当光伏发电板和风电机组的总输出功率大于负荷功率时，储能电池处于充电状态；当光伏发电板和风电机组的总输出功率小于负荷功率时，储能电池处于放电状态；当前时段储能电池的荷电功率表示为：

P

其中，P

优选地，所述负荷控制子系统包括负荷监控模块、负荷控制模块；

所述负荷监控模块用于采集工业园区当前时段的负荷量P

优选地，处理器处理区块链中下一时段的各子系统的控制计划并生成购电计划或售电计划具体如下：

计算ΔP＝P

当0＜ΔP≤P

当ΔP＞P

当ΔP＜0且P

当ΔP＜0且P

当ΔP＜0且P

另一方面，本发明提供了一种工业园区的智慧电力控制方法，应用于所述的系统，包括以下步骤：

步骤S1，风电控制子系统采集当前时段工业园区内的风电机组的运行数据并根据智能合约生成下一时段的风电控制计划上传区块链；

步骤S2，光伏控制子系统采集当前时段工业园区内的光伏发电板的运行数据并根据智能合约生成下一时段的光伏控制计划上传区块链；

步骤S3，储能控制子系统采集当前时段工业园区内的储能电池的运行数据并根据智能合约生成下一时段的储能控制计划上传区块链；

步骤S4，负荷控制子系统采集当前时段工业园区内的负荷的运行数据并根据智能合约生成下一时段的负荷控制计划上传区块链；

步骤S5，区块链存储共享上述各子系统上传的当前时段的运行数据、智能合约以及下一时段各子系统的控制计划；各子系统包括风电控制子系统、光伏控制子系统、储能控制子系统、负荷控制子系统；

步骤S6，处理器处理区块链中下一时段的各子系统的控制计划并生成购电计划或售电计划；步骤S7，电网控制子系统根据处理器中的购电计划或售电计划向电网购电或者向电网售电。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明采用区块链结合风光电储的分布式控制节点，可以有效保证数据安全，而且保证了数据的不可篡改；另外区块链生成的各区块依照编号顺序首尾衔接构成链状，若篡改任意一个区块内的数值，其后衔接的所有区块的数值都将随之改变，从而使得区块之间通过相互印证的方式避免信息篡改的可能性，保证了区块链数据信息分布式共享同时的安全性。而且本申请的风光电储的分布式控制节点采用分布式控制的方式，自行生成风光电储下一阶段的控制计划，有效解决了服务延迟这一缺陷。而且将本发明应用于工业园区后，可以提高工业园区的运行经济性，降低运行成本，提高工业园区的经济价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的系统原理图；

图2为本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供了一种工业园区的智慧电力控制系统，包括：

风电控制子系统，用于采集当前时段工业园区内的风电机组的运行数据和输出功率P

光伏控制子系统，用于采集当前时段工业园区内的光伏发电板的运行数据和输出功率p

储能控制子系统，用于采集当前时段工业园区内的储能电池的运行数据和荷电功率P

负荷控制子系统，用于采集当前时段工业园区内的负荷功率P

区块链，用于存储共享上述各子系统上传的当前时段的运行数据、智能合约以及下一时段各子系统的控制计划；各子系统包括风电控制子系统、光伏控制子系统、储能控制子系统、负荷控制子系统；

处理器，用于处理区块链中下一时段的各子系统的控制计划并生成购电计划或售电计划；电网控制子系统，用于根据处理器中的购电计划或售电计划向电网购电或者向电网售电；所述风电控制子系统、光伏控制子系统、储能控制子系统、负荷控制子系统、处理器分别与区块链子系统连接；所述处理器与电网控制子系统连接。

其中，所述风电控制子系统包括风电监控模块、风电控制模块；所述风电监控模块用于采集风电机组的当前时段风机轮毂高度处的风速v(t)，并将采集的风速v(t)传输至风电控制模块，以及执行风电控制模块生成的下一时段的风电控制计划；所述风电控制模块用于根据风电监控模块采集的风速v(t)计算风电机组的输出功率P

其中，v(t)为当前时段第i个风电机组风机轮毂高度处的风速；v

其中，F为风电机组的数量。

下一时段的风电控制计划包括正常启动风电机组或者暂停风电机组。风电监控模块还可采用CNN神经网络根据历史风速数据和其他气象数据预测下一时段的风机轮毂高度处的风速，并输出至风电控制模块，风电控制模块根据下一时段的风机轮毂高度处的风速选择正常启动风电机组或者暂停风电机组。

光伏控制子系统包括光伏监控模块、光伏控制模块；所述光伏监控模块用于采集光伏发电板的倾角β(t)、光照强度I

光伏发电板当前时段的输出功率

其中，I

储能控制子系统包括储能监控模块、逆变器、储能控制模块；所述储能监控模块用于采集储能电池的电压、温度数据，并根据采集的电压、温度数据得到储能电池当前时段的电量，将储能电池当前时段的电量传输至储能控制模块；所述储能控制模块用于将储能监控模块得到的储能电池当前时段的电量、智能合约、下一时段的储能控制计划上传至区块链，并将下一时段的储能控制计划发送给逆变器执行充电或放电。下一时段的储能控制计划包括储能电池充电或放电。储能电池的能量是动态变化的，当光伏发电板和风电机组的总输出功率大于负荷功率时，储能电池处于充电状态；当光伏发电板和风电机组的总输出功率小于负荷功率时，储能电池处于放电状态；当前时段储能电池的荷电功率表示为：

P

其中，P

所述负荷控制子系统包括负荷监控模块、负荷控制模块；所述负荷监控模块用于采集工业园区当前时段的负荷量P

处理器处理区块链中下一时段的各子系统的控制计划并生成购电计划或售电计划具体如下：

计算ΔP＝P

当0＜ΔP≤P

当ΔP＞P

当ΔP＜0且P

当ΔP＜0且P

当ΔP＜0且P

区块链的基本组成单元——区块，本质上是各子系统的运行数据和对应功率的集合。区块主要由两部分组成：①区块头，链接到前面的区块，并为区块链提供完整性，区块头中包含有版本号、前一区块头哈希值、当前区块的生成时间戳、Merkle根散列值和随机数等；②区块主体，记录了智能合约、各子系统节点采集的当前时段运行数据，以及生成的下一时段控制计划数据。区块主体记录的数据信息通过Merkle树的哈希过程生成唯一的Merkle根哈希并记入区块头，保证了数据的不可篡改；另外，生成的各区块依照编号顺序首尾衔接构成链状，若篡改任意一个区块内的数值，其后衔接的所有区块的数值都将随之改变，从而使得区块之间通过相互印证的方式避免信息篡改的可能性，保证了区块链数据信息分布式共享同时的安全性。

实施例2：

本实施例提供了一种工业园区的智慧电力控制方法，应用于所述的系统，包括以下步骤：步骤S1，风电控制子系统采集当前时段工业园区内的风电机组的运行数据并根据智能合约生成下一时段的风电控制计划上传区块链；具体原理见上述描述，在此不再赘述。

步骤S2，光伏控制子系统采集当前时段工业园区内的光伏发电板的运行数据并根据智能合约生成下一时段的光伏控制计划上传区块链；具体原理见上述描述，在此不再赘述。

步骤S3，储能控制子系统采集当前时段工业园区内的储能电池的运行数据并根据智能合约生成下一时段的储能控制计划上传区块链；具体原理见上述描述，在此不再赘述。

步骤S4，负荷控制子系统采集当前时段工业园区内的负荷的运行数据并根据智能合约生成下一时段的负荷控制计划上传区块链；具体原理见上述描述，在此不再赘述。

步骤S5，区块链存储共享上述各子系统上传的当前时段的运行数据、智能合约以及下一时段各子系统的控制计划；各子系统包括风电控制子系统、光伏控制子系统、储能控制子系统、负荷控制子系统；具体原理见上述描述，在此不再赘述。

步骤S6，处理器处理区块链中下一时段的各子系统的控制计划并生成购电计划或售电计划；具体原理见上述描述，在此不再赘述。

步骤S7，电网控制子系统根据处理器中的购电计划或售电计划向电网购电或者向电网售电。具体原理见上述描述，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。