一種含多類儲(chǔ)能的并網(wǎng)型風(fēng)光儲(chǔ)微電網(wǎng)的能量管理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于微電網(wǎng)能量管理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種含多類儲(chǔ)能的并網(wǎng)型風(fēng)光儲(chǔ)微 電網(wǎng)的能量管理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了緩解能源危機(jī)，構(gòu)建可持續(xù)能源系統(tǒng)，同時(shí)滿足用戶對(duì)電力的多樣性需求，可 再生能源分布式發(fā)電及微型電網(wǎng)系統(tǒng)越來(lái)越受到重視。微電網(wǎng)可W促進(jìn)可再生能源的分布 式發(fā)電的并網(wǎng)運(yùn)行，提高可再生能源的利用?？稍偕茉吹睦谩⒐?jié)能和環(huán)保是我國(guó)長(zhǎng)期科 技發(fā)展計(jì)劃的重要研究領(lǐng)域。微電網(wǎng)是一種新的分布式能源組織方式和結(jié)構(gòu)，通過(guò)將地域 相近的一組微電源、儲(chǔ)能裝置與負(fù)荷結(jié)合起來(lái)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，微電網(wǎng)對(duì)大電網(wǎng)表現(xiàn)為"電網(wǎng) 友好型"的單個(gè)可控集合，可與大電網(wǎng)進(jìn)行能量的交換。
[0003] 在正常情況下，微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，由大電網(wǎng)提供剛性的電壓和頻率支撐，微電網(wǎng)的 微電源工作在電壓源或電流源狀態(tài)，在能量管理系統(tǒng)控制下，調(diào)整各自的功率輸出。微電 網(wǎng)和大電網(wǎng)共同承擔(dān)內(nèi)部負(fù)荷。微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應(yīng)預(yù)先確定其分布式微電源的功率 輸出值，合理分配設(shè)定值給各個(gè)微電源。并監(jiān)控公共連接點(diǎn)（pointofcommoncoupling, PCC)的電量參數(shù)，當(dāng)出現(xiàn)微電網(wǎng)無(wú)功功率不平衡時(shí)，并確定無(wú)功補(bǔ)償量，分配該個(gè)值于儲(chǔ)能 裝置，使儲(chǔ)能裝置發(fā)無(wú)功功率，維持系統(tǒng)無(wú)功功率平衡和電壓穩(wěn)定。并根據(jù)并網(wǎng)運(yùn)行模式下 微電源協(xié)調(diào)控制策略投切微電源。
[0004] 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是微電網(wǎng)系統(tǒng)追求的一個(gè)重要目標(biāo)。在微電網(wǎng)系統(tǒng)中，由于分布式發(fā)電 單元及儲(chǔ)能裝置的種類繁多，而且每種分布式能源和儲(chǔ)能裝置的特性又各不相同，必須要 建立新的能量管理優(yōu)化模型才能適應(yīng)微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求；同時(shí)，在W可再生能源為主 的微電網(wǎng)系統(tǒng)中，還需要考慮可再生能源利用率最大化等運(yùn)行優(yōu)化策略，W確保微電網(wǎng)高 效、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者提出了多種能量管理方法，常用的有；1、根據(jù)系統(tǒng)電氣參 數(shù)和分布式電源種類進(jìn)行目標(biāo)優(yōu)化；2、根據(jù)經(jīng)濟(jì)性原理和系統(tǒng)建設(shè)成本進(jìn)行管理；3、對(duì)分 布式電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能裝置進(jìn)行優(yōu)先調(diào)度權(quán)分級(jí)，根據(jù)分級(jí)進(jìn)行能量管理。但一天內(nèi)的電價(jià) 信息和負(fù)荷情況都會(huì)發(fā)生變化，一般方法沒(méi)有對(duì)該種電價(jià)信息和負(fù)荷情況進(jìn)行深入分析和 詳細(xì)規(guī)劃，因此難W做到一天之內(nèi)的最優(yōu)能量管理。
[0005] 經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，含分布式發(fā)電的微電網(wǎng)能量管理多目標(biāo)優(yōu)化(王 新剛，艾芋，徐偉華，韓鵬.含分布式發(fā)電的微電網(wǎng)能量管理多目標(biāo)優(yōu)化[J].電力系統(tǒng) 保護(hù)與控制，2009, 10:79-83.)針對(duì)分布式電源的運(yùn)行特性，將不同類型的電源區(qū)別對(duì)待， 進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化，W達(dá)到整個(gè)微電網(wǎng)的最優(yōu)化運(yùn)行；可靠性與經(jīng)濟(jì)性相協(xié)調(diào)的微電網(wǎng)能 量?jī)?yōu)化(言大偉，韋鋼，胡吟，張蠢.可靠性與經(jīng)濟(jì)性相協(xié)調(diào)的微電網(wǎng)能量?jī)?yōu)化[J].電力 系統(tǒng)自動(dòng)化，2012, 04:18-23.)提出一種可靠性與經(jīng)濟(jì)性相協(xié)調(diào)的微電網(wǎng)能量?jī)?yōu)化方法， 權(quán)衡停電損失和投資運(yùn)行費(fèi)用，得到微電網(wǎng)等年值費(fèi)用最小時(shí)各類微電源的最佳運(yùn)行容 量和供電策略；微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)體系研究與設(shè)計(jì)(牛煥娜，黃秀瓊，楊仁剛， 唐云峰，馮小明，楊明瞧.微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)體系研究與設(shè)計(jì)[J].可再生能 源，2013, 06:47-51.)根據(jù)微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)各類型分布式電源享受的優(yōu)先調(diào)度權(quán)分級(jí)、負(fù)荷分 級(jí)W及主網(wǎng)系統(tǒng)電價(jià)類型的不同選擇，不同的能量調(diào)度策略，確定相應(yīng)的優(yōu)化調(diào)度模型，采 用有效的算法求解未來(lái)不同調(diào)度周期的最優(yōu)運(yùn)行計(jì)劃，包括對(duì)微電網(wǎng)內(nèi)可調(diào)度型單元的日 前出力計(jì)劃、儲(chǔ)能裝置日前調(diào)度計(jì)劃和實(shí)時(shí)調(diào)度計(jì)劃。W上的方法和技術(shù)都沒(méi)有根據(jù)電價(jià) 信息進(jìn)行深入分析和詳細(xì)規(guī)劃，只在分布式電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能裝置等結(jié)構(gòu)上W及經(jīng)濟(jì)性方面 進(jìn)行分析，沒(méi)有對(duì)一天之內(nèi)的微電網(wǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行深入分析和提出詳細(xì)的能量管理方案。
[0006] 針對(duì)W上不足，本發(fā)明綜合考慮一天內(nèi)分布式電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能裝置和電價(jià)信息的 變化情況，根據(jù)電價(jià)信息進(jìn)行分段，對(duì)不同的分段實(shí)行不同的能量管理策略，實(shí)現(xiàn)在不同分 段下微電網(wǎng)的能量管理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種含多類儲(chǔ)能 的并網(wǎng)型風(fēng)光儲(chǔ)微電網(wǎng)的能量管理方法。
[0008] -種含多類儲(chǔ)能的并網(wǎng)型風(fēng)光儲(chǔ)微電網(wǎng)的能量管理方法，其包括如下步驟： (1) 根據(jù)電價(jià)信息將24小時(shí)劃分為高電價(jià)段、平電價(jià)段W及谷電價(jià)段；并設(shè)定微電網(wǎng) 中央控制器的能量管理實(shí)時(shí)調(diào)度周期； (2) 在微電網(wǎng)的實(shí)時(shí)調(diào)度運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、液流電池儲(chǔ)能裝 置、裡電池儲(chǔ)能裝置的出力，并監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能裝置的荷電狀態(tài)（Stateofcharge,S0C)值；根據(jù) 當(dāng)前時(shí)刻所處的電價(jià)段對(duì)于微電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度； (3) 考慮到實(shí)時(shí)電價(jià)信息；在高電價(jià)段的能量管理策略，優(yōu)先利用風(fēng)力發(fā)電或光伏發(fā)電 形式給負(fù)荷供電，若有多余功率則儲(chǔ)存在儲(chǔ)能裝置中，若功率不足則利用儲(chǔ)能裝置向微電 網(wǎng)放電，若儲(chǔ)能裝置放電功率不足，則通過(guò)向大電網(wǎng)購(gòu)電，W滿足微電網(wǎng)運(yùn)行的需要；在平 電價(jià)段的能量管理策略，優(yōu)先利用風(fēng)力發(fā)電或光伏發(fā)電形式給負(fù)荷供電，判斷下一時(shí)段是 谷電價(jià)段或高電價(jià)段，下一時(shí)段若為谷電價(jià)段，則微電網(wǎng)平電價(jià)段的能量管理采用高電價(jià) 段的能量管理策略，下一時(shí)段若為高電價(jià)段，則微電網(wǎng)平電價(jià)段的能量管理仍采用高電價(jià) 段的能量管理策略，并對(duì)液流電池儲(chǔ)能裝置和裡電池儲(chǔ)能裝置進(jìn)行充電，保證兩個(gè)裝置的 S0C處于正常值；在谷電價(jià)段的能量管理策略，通過(guò)向大電網(wǎng)購(gòu)電滿足負(fù)荷用電，并通過(guò)大 電網(wǎng)購(gòu)電對(duì)儲(chǔ)能裝置進(jìn)行充電。
[0009] 進(jìn)一步地，微電網(wǎng)在高電價(jià)段的能量管理調(diào)度策略包括如下步驟： (a) 檢測(cè)微電網(wǎng)的凈負(fù)荷，若是微電網(wǎng)的凈負(fù)荷大于0,則優(yōu)先利用液流電池儲(chǔ)能裝置 放電，W滿足微電網(wǎng)的凈負(fù)荷需求，若是液流電池儲(chǔ)能裝置的放電功率不能滿足運(yùn)行要求， 則通過(guò)裡電池儲(chǔ)能裝置放電滿足微電網(wǎng)的凈負(fù)荷需求，若是裡電池儲(chǔ)能裝置的放電功率不 能滿足運(yùn)行要求，則通過(guò)向大電網(wǎng)購(gòu)電來(lái)滿足微電網(wǎng)的凈負(fù)荷需求； (b) 若微電網(wǎng)的凈負(fù)荷小于0,則優(yōu)先利用液流電池儲(chǔ)能裝置充電，檢測(cè)液流電池儲(chǔ)能 裝置功率是否滿足微電網(wǎng)的凈負(fù)荷需求，若滿足，則根據(jù)凈負(fù)荷確定液流電池儲(chǔ)能裝置充 電功率并充電，若不滿足，液流電池儲(chǔ)能裝置W最大充電功率進(jìn)行充電，微電網(wǎng)中央控制器 計(jì)算剩余的凈負(fù)荷需求，判斷裡電池儲(chǔ)能裝置的充電功率是否滿足剩余的凈負(fù)荷需求，若 滿足，則根據(jù)剩余的凈負(fù)荷需求確定裡電池儲(chǔ)能裝置的充電功率并充電，若不滿足，裡電池 儲(chǔ)能裝置W最大充電功率進(jìn)行充電，微電網(wǎng)中央控制器判斷光伏發(fā)電是否有出力，若是，貝U 對(duì)光伏發(fā)電進(jìn)行限功率運(yùn)行。
[0010] 進(jìn)一步地，微電網(wǎng)在谷電價(jià)段的能量管理策略，由于本微電網(wǎng)中可再生能源主要 是光伏發(fā)電，而大電網(wǎng)的谷電價(jià)段處于24小時(shí)內(nèi)的午夜到凌晨時(shí)段，此時(shí)光伏發(fā)電沒(méi)有出 力，風(fēng)力發(fā)電出力較小，因此在谷電價(jià)段微電網(wǎng)中可再生能源幾乎沒(méi)有出力，主要是充分利 用大電網(wǎng)的電能充分滿足負(fù)荷用電的同時(shí)，恢復(fù)液流電池儲(chǔ)能裝置和裡電池儲(chǔ)能裝置的 S0C到正常值。
[0011] 進(jìn)一步地，微電網(wǎng)在平電價(jià)段的能量管理策略包括如下步驟： (1) 若該平電價(jià)段的下一時(shí)段是微電網(wǎng)的谷電價(jià)段，則微電網(wǎng)的能量管理采用高電價(jià) 段的能量管理策略，W降低微電網(wǎng)從大電網(wǎng)中的購(gòu)電成本； (2) 若該平電價(jià)段的下一時(shí)段是微電網(wǎng)的高電價(jià)段，仍采用微電網(wǎng)在高電價(jià)段的能量 管理策略，若微電網(wǎng)有多余功率則儲(chǔ)存在液流電池儲(chǔ)能裝置和裡電池儲(chǔ)能裝置中，若微電 網(wǎng)功率不足則利用大電網(wǎng)電能對(duì)液流電池儲(chǔ)能裝置和裡電池儲(chǔ)能裝置進(jìn)行充電，需要保證 微電網(wǎng)中液流電池儲(chǔ)能裝置和裡電池儲(chǔ)能裝置的S0C處于正常值。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下效果：提供一種含多類儲(chǔ)能的并網(wǎng)型風(fēng)光儲(chǔ)微 電網(wǎng)的能量管理方法，綜合考慮一天內(nèi)分布式電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能裝置和電價(jià)信息的變化情 況，根據(jù)電價(jià)信息進(jìn)行分段，對(duì)不同的分段實(shí)行不同的能量管理策略，實(shí)現(xiàn)在不同分段下微 電網(wǎng)的能量?jī)?yōu)化管理。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1是一種含多類儲(chǔ)能的并網(wǎng)型風(fēng)光儲(chǔ)微電網(wǎng)的能量管理策略框圖； 圖2是高電價(jià)段的能量管理策略； 圖3是谷電價(jià)段的能量管理策略； 圖4是平電價(jià)段的能量管理策略； 圖5是微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行能量管理仿真波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式和 不限于此。
[0015] 一種含多類儲(chǔ)能的并網(wǎng)型風(fēng)光儲(chǔ)微電網(wǎng)的能量管理策略如圖1所示。W下僅僅作 為上述技術(shù)方案的一種實(shí)例。
[001引第一步：將一天內(nèi)的電價(jià)劃分為高電價(jià)段、平電價(jià)段W及谷電價(jià)段；并設(shè)定微電 網(wǎng)中央控制器的能量管理實(shí)時(shí)調(diào)度周期；在微電網(wǎng)的實(shí)時(shí)調(diào)度運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)力 發(fā)電、光伏發(fā)電和液流電池儲(chǔ)能裝置、裡電池儲(chǔ)能裝置的出力，并監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能裝置的S0C值； 根據(jù)當(dāng)前電價(jià)信息，判斷目前所處階段，若為高電價(jià)段，則直接執(zhí)行第二步高電價(jià)段的能量 管理策略；若為谷電價(jià)段，則直接執(zhí)行第S步谷電價(jià)段的能量管理策略；若為平電價(jià)段，貝U 直接執(zhí)行第四步平電價(jià)段的能量管理策略； 第二步：高電價(jià)段的能量管理策略如圖2所示，先檢測(cè)微電網(wǎng)的凈負(fù)荷； (a)若微電網(wǎng)的凈負(fù)荷大于0,則優(yōu)先利用液流電池儲(chǔ)能裝置進(jìn)行放電，檢測(cè)液流電池 儲(chǔ)能裝置輸出功率是否滿足微電網(wǎng)運(yùn)行的需求，若滿足，則液流電池儲(chǔ)能裝置根據(jù)凈負(fù)荷 確定放電功率，若不滿足，液流電池儲(chǔ)能裝置w最大放電功率進(jìn)行放電，微電網(wǎng)中央控制器 計(jì)算剩余的凈負(fù)荷需求，判斷裡電池儲(chǔ)能裝置的放電功率是否滿足剩余的凈負(fù)荷需求，若 滿足，則根據(jù)剩余的凈負(fù)荷需求確定裡電池儲(chǔ)能裝置的放電功率并放電，若不滿足，裡電池 儲(chǔ)能裝置W最大放電功率進(jìn)行放電，并通過(guò)向大電網(wǎng)購(gòu)電來(lái)滿足剩余的凈負(fù)荷需求； (b)若微電網(wǎng)的凈負(fù)荷小于0,則優(yōu)先利用液流電池儲(chǔ)能裝置充電，檢測(cè)液流電池儲(chǔ)能 裝置功率是否滿足微電網(wǎng)的凈負(fù)荷需求，若滿足，則根據(jù)凈負(fù)荷確定液流電池儲(chǔ)能裝置充 電功率并充電，若不滿足，液流電池儲(chǔ)能裝置