離網(wǎng)狀態(tài)下光儲微電網(wǎng)的能量管理方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種離網(wǎng)狀態(tài)下光儲微電網(wǎng)的能量管理方法和系統(tǒng)，包括：獲取光伏發(fā)電數(shù)據(jù)及相關(guān)的歷史天氣數(shù)據(jù)；根據(jù)歷史天氣數(shù)據(jù)和光伏發(fā)電數(shù)據(jù)計(jì)算歷史上光伏發(fā)電的理論功率；將各理論功率與歷史上的實(shí)際功率進(jìn)行比較，將相對誤差大于第一閾值的實(shí)際功率用相應(yīng)的理論功率替代；根據(jù)歷史上的實(shí)際功率、替代后的理論功率及相應(yīng)的天氣數(shù)據(jù)，預(yù)測光伏發(fā)電功率；預(yù)測負(fù)荷功率；比較預(yù)測的光伏發(fā)電功率和負(fù)荷功率，若光伏發(fā)電功率大于負(fù)荷功率，則通過光伏對蓄電池充電；否則計(jì)算蓄電池的輸出功率，在負(fù)荷功率大于光伏發(fā)電功率與蓄電池的輸出功率之和的情況下甩負(fù)荷。本發(fā)明能夠保持光伏功率的差異性，提高預(yù)測算法的預(yù)測精度。
【專利說明】
離網(wǎng)狀態(tài)下光儲微電網(wǎng)的能量管理方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及配電領(lǐng)域，特別是涉及一種離網(wǎng)狀態(tài)下光儲微電網(wǎng)的能量管理方法， 還涉及一種離網(wǎng)狀態(tài)下光儲微電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的技術(shù)中，對孤島狀態(tài)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度研究甚少，大部分的經(jīng)濟(jì)調(diào)度目標(biāo)函數(shù)變 量太多，過于復(fù)雜。在實(shí)際的工程中，對于簡單的光儲微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，模型相對比較 簡單，現(xiàn)有的模型不適合。在實(shí)際工程中，光伏系統(tǒng)采集的天氣數(shù)據(jù)等存在遺漏、重復(fù)、錯(cuò)誤 等值，研究中都是采用將相關(guān)數(shù)據(jù)橫向或縱向值求平均。該方法使天氣數(shù)據(jù)趨于相同，使預(yù) 測算法優(yōu)化出來的調(diào)度結(jié)果誤差較大。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 基于此，有必要提供一種離網(wǎng)狀態(tài)下光儲微電網(wǎng)的能量管理方法。
[0004] -種離網(wǎng)狀態(tài)下光儲微電網(wǎng)的能量管理方法，包括:獲取光伏發(fā)電數(shù)據(jù)及相關(guān)的 歷史天氣數(shù)據(jù);根據(jù)所述歷史天氣數(shù)據(jù)和光伏發(fā)電數(shù)據(jù)計(jì)算歷史上光伏發(fā)電的理論功率； 將各所述理論功率與歷史上的實(shí)際功率進(jìn)行比較，剔除相對誤差大于第一閾值的實(shí)際功率 并用相應(yīng)的理論功率替代;根據(jù)歷史上的實(shí)際功率、替代后的理論功率及相應(yīng)的天氣數(shù)據(jù)， 采用預(yù)測算法預(yù)測光伏發(fā)電功率;預(yù)測負(fù)荷功率;比較預(yù)測的光伏發(fā)電功率和負(fù)荷功率，若 所述光伏發(fā)電功率大于負(fù)荷功率，則通過光伏對蓄電池充電；若所述光伏發(fā)電功率小于負(fù) 荷功率，則計(jì)算所述蓄電池的輸出功率，在負(fù)荷功率大于所述光伏發(fā)電功率與蓄電池的輸 出功率之和的情況下甩負(fù)荷;所述計(jì)算蓄電池的輸出功率，是以電池壽命費(fèi)用最小化和能 源使用最大化為目標(biāo)函數(shù)，計(jì)算蓄電池最優(yōu)荷電狀態(tài)，再通過所述蓄電池最優(yōu)荷電狀態(tài)計(jì) 算蓄電池的輸出功率。
[0005] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述歷史天氣數(shù)據(jù)包括氣溫和太陽輻射強(qiáng)度。
[0006] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述根據(jù)所述歷史天氣數(shù)據(jù)和光伏發(fā)電數(shù)據(jù)計(jì)算歷史上光 伏發(fā)電的理論功率的步驟采用如下方式進(jìn)行計(jì)算：
[0007] Ps = 1000 nSG[1-0.005(Tm0d+25)]；
[0008] 其中Ps是光伏陣列的輸出功率，η是光伏陣列的光電轉(zhuǎn)換效率，S是光伏陣列的總 面積，G是光伏陣列接收到的太陽輻射強(qiáng)度，T mcid是光伏陣列的太陽能板的工作溫度。
[0009] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述Tmcid通過如下公式計(jì)算：
[0010] Tmod = Tamd+30*G/1000；
[0011] 其中Tamd為環(huán)境溫度。
[0012] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述以電池壽命費(fèi)用最小化和能源使用最大化為目標(biāo)函 數(shù)，計(jì)算蓄電池最優(yōu)荷電狀態(tài)的步驟是通過如下公式進(jìn)行計(jì)算：
[0013]
[0014] 其中SOC為所述蓄電池荷電狀態(tài)，參數(shù)UO和參數(shù)m為根據(jù)電池的制造商提供的電池 放電深度和周期衰減進(jìn)行擬合得到的參數(shù)，dR為額定安培-小時(shí)放電速率，Dr為額定放電深 度，是一個(gè)常數(shù)。
[0015] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括為所述目標(biāo)函數(shù)引入網(wǎng)損的步驟，
[0016] F(soc) =deff+Af;
[0017]其中f為網(wǎng)損函數(shù)，λ為將所述f轉(zhuǎn)換為費(fèi)用相關(guān)的系數(shù)，且
[0018]
[0019] 其中ri為支路i的電阻，Pl、Ql分別為支路i末端各個(gè)時(shí)間段內(nèi)流過的有功功率和無 功功率,V 1為支路i末端的節(jié)點(diǎn)電壓，b為支路數(shù)，Iu為開關(guān)i的狀態(tài)變量，0表示打開，1代表閉 合。
[0020] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述通過所述蓄電池最優(yōu)荷電狀態(tài)計(jì)算蓄電池的輸出功率 的步驟是通過如下公式進(jìn)行計(jì)算：
[0021]
[0022] 其中soct+At為t+At時(shí)刻的蓄電池荷電狀態(tài)；soct為t時(shí)刻的蓄電池荷電狀態(tài)； Pbat-t為t至t+Λ t時(shí)間段內(nèi)蓄電池功率;Cbat為蓄電池的容量。
[0023] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一閾值的取值范圍為0.3~0.5。。
[0024] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，述采用預(yù)測算法預(yù)測光伏發(fā)電功率的步驟和所述預(yù)測負(fù)荷 功率的步驟，均是采用支持向量機(jī)的方式進(jìn)行預(yù)測。
[0025]還有必要提供一種離網(wǎng)狀態(tài)下光儲微電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)。
[0026] 一種離網(wǎng)狀態(tài)下光儲微電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)，包括預(yù)測模塊和經(jīng)濟(jì)調(diào)度模塊，所 述預(yù)測模塊包括:光伏及天氣數(shù)據(jù)獲取單元，用于獲取光伏發(fā)電數(shù)據(jù)及相關(guān)的歷史天氣數(shù) 據(jù);理論功率計(jì)算單元，用于根據(jù)所述歷史天氣數(shù)據(jù)和光伏發(fā)電數(shù)據(jù)計(jì)算歷史上光伏發(fā)電 的理論功率;光伏數(shù)據(jù)整理單元，用于將各所述理論功率與歷史上的實(shí)際功率進(jìn)行比較，剔 除相對誤差大于第一閾值的實(shí)際功率并用相應(yīng)的理論功率替代;光伏功率預(yù)測單元，用于 根據(jù)歷史上的實(shí)際功率、替代后的理論功率及相應(yīng)的天氣數(shù)據(jù)，采用預(yù)測算法預(yù)測光伏發(fā) 電功率;負(fù)荷功率預(yù)測單元，用于預(yù)測負(fù)荷功率;所述經(jīng)濟(jì)調(diào)度模塊包括:負(fù)荷判斷單元，用 于比較光伏發(fā)電功率預(yù)測值和負(fù)荷功率預(yù)測值的大小；充電單元，用于在所述光伏發(fā)電功 率預(yù)測值大于負(fù)荷功率預(yù)測值時(shí)通過光伏對蓄電池充電；甩負(fù)荷單元，用于在所述光伏發(fā) 電功率預(yù)測值小于負(fù)荷功率預(yù)測值時(shí)，計(jì)算所述蓄電池的輸出功率，在負(fù)荷功率預(yù)測值大 于所述光伏發(fā)電功率預(yù)測值與蓄電池的輸出功率之和的情況下甩負(fù)荷;所述計(jì)算蓄電池的 輸出功率，是以電池壽命費(fèi)用最小化和能源使用最大化為目標(biāo)函數(shù)，計(jì)算蓄電池最優(yōu)荷電 狀態(tài)，再通過所述蓄電池最優(yōu)荷電狀態(tài)計(jì)算蓄電池的輸出功率。
[0027]上述離網(wǎng)狀態(tài)下光儲微電網(wǎng)的能量管理方法和系統(tǒng)，將歷史數(shù)據(jù)中光伏發(fā)電的理 論值與實(shí)際值進(jìn)行比較，通過求出他們的相對誤差，判定實(shí)際值是否為壞值。從而能夠保持 光伏功率數(shù)據(jù)的真實(shí)性，相對現(xiàn)有技術(shù)，能更好地保持光伏功率數(shù)據(jù)的差異性，提高預(yù)測算 法的預(yù)測精度。并將電池的置換成本轉(zhuǎn)化為每次調(diào)度的費(fèi)用，定義為費(fèi)用進(jìn)行調(diào)度優(yōu)化的 目標(biāo)函數(shù)，其控制變量只有蓄電池的輸出功率，易于工程實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
[0028]通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目 的、特征和優(yōu)勢將變得更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分，且并未刻 意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。
[0029]圖1是一實(shí)施例中離網(wǎng)狀態(tài)下光儲微電網(wǎng)的能量管理方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0031]圖1是一實(shí)施例中離網(wǎng)狀態(tài)下光儲微電網(wǎng)的能量管理方法的流程圖，包括下列步 驟：
[0032] S110,獲取光伏發(fā)電數(shù)據(jù)及相關(guān)的歷史天氣數(shù)據(jù)。
[0033]光伏發(fā)電數(shù)據(jù)包括光伏發(fā)電裝置(例如光伏陣列）的各項(xiàng)參數(shù)，包括光伏陣列的光 電轉(zhuǎn)換效率、光伏陣列的總面積等，光伏發(fā)電數(shù)據(jù)還包括光伏系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中記錄的歷史 上每天的光伏陣列發(fā)電功率。在具體工程中，因設(shè)備的質(zhì)量和老化等問題，光伏系統(tǒng)采集的 數(shù)據(jù)存在一定的差異，往往會(huì)存在一些錯(cuò)誤值或者數(shù)據(jù)重復(fù)、缺失。本發(fā)明通過在后續(xù)步驟 中計(jì)算出光伏發(fā)電的理論值，用理論值來替換這些壞值。
[0034] S120,根據(jù)歷史天氣數(shù)據(jù)和光伏發(fā)電數(shù)據(jù)計(jì)算歷史上光伏發(fā)電的理論功率。
[0035]通過如下公式計(jì)算光伏發(fā)電的輸出功率的理論值:（1)
[0036] Ps = 1000 nSG [1-0.005( Tm0d+25) ] (1)
[0037] 其中Ps是光伏陣列的輸出功率（單位是W)，ri是光伏陣列的光電轉(zhuǎn)換效率（單位 是^^^是光伏陣列的總面積丨單位是一^是光伏陣列接收到的太陽輻射強(qiáng)度丨單位是?*!!! <)，T Md是光伏陣列的太陽能板的工作溫度(單位是°C)。其中，η和S均是已知量，G的歷史數(shù) 據(jù)記錄于光伏系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中。太陽能電池板的工作溫度T mcid可以根據(jù)光伏系統(tǒng)記錄的環(huán) 境溫度進(jìn)行估算，例如通過經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算。在本實(shí)施例中，是通過如下公式進(jìn)行估算：
[0038]
[0039] 其中Tamd為環(huán)境溫度(單位是°C)，G是光伏陣列接收到的太陽輻射強(qiáng)度。如果沒有 記錄準(zhǔn)確的環(huán)境溫度，可以用氣溫代替。
[0040] S130,將實(shí)際功率與理論功率進(jìn)行比較，將相對誤差過大的用相應(yīng)的理論功率進(jìn) 行代替。
[0041] 根據(jù)公式（1)和（2)計(jì)算出各個(gè)歷史數(shù)據(jù)中的光伏發(fā)電實(shí)際功率所對應(yīng)的理論功 率，并進(jìn)行比較，對于與理論功率的相對誤差大于第一閾值的實(shí)際功率(包括數(shù)據(jù)缺失的實(shí) 際功率），用理論值進(jìn)行替代。
[0042] 相對誤差：
[0043] Δ =(Mt-Mr)/Mr (3)
[0044] 式(3)中Mt為實(shí)際功率，Mr為理論功率，第一閾值為一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值。在其中一個(gè)實(shí)施例 中，第一閾值的取值范圍是〇. 3~0.5。在另一個(gè)實(shí)施例中，第一閾值為0.4。當(dāng)光伏功率數(shù)據(jù) 存在缺失的時(shí)候，使用理論值補(bǔ)充，當(dāng)相對誤差值大于第一閾值的時(shí)候，剔除錯(cuò)誤值，使用 理論值替代。從而能夠保持光伏功率數(shù)據(jù)的真實(shí)性，相對現(xiàn)有技術(shù)，能更好地保持光伏功率 數(shù)據(jù)的差異性，提高后續(xù)預(yù)測算法的預(yù)測精度。
[0045] S140,根據(jù)歷史上的實(shí)際功率、替代后的理論功率以及相應(yīng)的天氣數(shù)據(jù)，預(yù)測光伏 發(fā)電功率。
[0046] 可以采用現(xiàn)有技術(shù)的預(yù)測算法進(jìn)行下一周期的光伏發(fā)電功率的預(yù)測，例如支持向 量機(jī)(SVM)算法。
[0047] SlO，預(yù)測負(fù)荷功率。
[0048]步驟SllO~S140是對光伏發(fā)電功率進(jìn)行預(yù)測的一系列流程。離網(wǎng)狀態(tài)下光儲微電 網(wǎng)的能量管理方法還需要對負(fù)載功率進(jìn)行預(yù)測，由于步驟SlO與光伏發(fā)電功率無因果關(guān)系， 因此執(zhí)行順序可以在步驟SllO~S140中任一步驟之前或之后進(jìn)行。
[0049] 以上為預(yù)測部分，預(yù)測出光伏發(fā)電功率和負(fù)荷功率后，就可以此為依據(jù)進(jìn)行調(diào)度。
[0050] S150,判斷負(fù)荷功率是否多光伏發(fā)電功率。
[0051]若是，則執(zhí)行步驟S170;若否，則執(zhí)行步驟S160。
[0052] S160,通過光伏對蓄電池充電。
[0053]光伏發(fā)電功率大于負(fù)荷消耗的功率，則可以將多出的部分給蓄電池進(jìn)行充電。 [0054] S170,計(jì)算蓄電池的輸出功率，在負(fù)荷功率大于光伏發(fā)電功率與蓄電池的輸出功 率之和的情況下甩負(fù)荷。
[0055] 以電池壽命費(fèi)用最小化、能源使用最大化為目標(biāo)函數(shù)，計(jì)算蓄電池最優(yōu)荷電狀態(tài)， 再通過蓄電池最優(yōu)荷電狀態(tài)計(jì)算蓄電池的輸出功率。在具體工程當(dāng)中，離網(wǎng)狀態(tài)下的光儲 微電網(wǎng)的運(yùn)行費(fèi)用大部分是用于電池的置換，建立電池壽命函數(shù)，轉(zhuǎn)化為每次調(diào)度的費(fèi)用， 量化微電網(wǎng)的運(yùn)行費(fèi)用。在其中一個(gè)實(shí)施例中，通過如下公式實(shí)現(xiàn)：
[0056] 以優(yōu)化電池壽命費(fèi)用最少化為目標(biāo)函數(shù)：
[0057]
(4)
[0058]其中SOC為蓄電池荷電狀態(tài)，參數(shù)UQ和參數(shù)Ul為根據(jù)電池的制造商提供的電池壽命 數(shù)據(jù)(包括電池放電深度和周期衰減)進(jìn)行擬合得到的參數(shù)，dR為額定安培-小時(shí)放電速率， Dr為額定放電深度(是一個(gè)常數(shù)）。
[0059] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，還需要考慮網(wǎng)損因素，這樣優(yōu)化調(diào)度后能有效降低微電網(wǎng) 網(wǎng)損，使能源利用最大化，提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益。定義網(wǎng)損函數(shù)：
[0060]
(5)
[0061 ]其中ri為支路i的電阻，Pi、Qi分別為支路i末端各個(gè)時(shí)間段內(nèi)流過的有功功率和無 功功率,V1為支路i末端的節(jié)點(diǎn)電壓，b為支路數(shù)，Iu為開關(guān)i的狀態(tài)變量，0表示打開，1代表閉 合。
[0062] 將網(wǎng)損作為懲罰函數(shù)添加到費(fèi)用上去，定義離網(wǎng)狀態(tài)下的目標(biāo)函數(shù)：
[0063] F(soc) =deff+Af (6)
[0064] 即通過公式(4)和公式(5)組成公式(6)的目標(biāo)函數(shù)。其中f為網(wǎng)損函數(shù)，λ為將網(wǎng)損 函數(shù)f轉(zhuǎn)換為費(fèi)用相關(guān)的系數(shù)。光儲微電網(wǎng)的可控的變量只有蓄電池的出力功率，通過人工 智能算法求解公式(6)的目標(biāo)函數(shù)，能得到優(yōu)化后的電池 soc值。
[0065]再通過soc值與蓄電池功率的轉(zhuǎn)換函數(shù)來計(jì)算t至t+At時(shí)間段內(nèi)蓄電池的輸出功 率：
[0066] (7)
[0067] SUUt+AtyyLT/iA υμ、」e HiW也荷電狀態(tài);SOCt為t時(shí)刻的蓄電池荷電狀態(tài);Cbat 為蓄電池的容量。通過公式(7)得到優(yōu)化后的電池功率。如果預(yù)測出的下一周期負(fù)荷功率大 于內(nèi)蓄電池的輸出功率加光伏發(fā)電功率，則需要甩負(fù)荷。
[0068] 步驟S150~S170所描述的離網(wǎng)狀態(tài)下的調(diào)度優(yōu)化，將電池壽命函數(shù)轉(zhuǎn)化為每次調(diào) 度費(fèi)用的目標(biāo)函數(shù)，電池充電深度和放電率對電池壽命影響很大，并且上述光儲微電網(wǎng)的 經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法調(diào)度優(yōu)化的控制變量只有蓄電池的輸出功率，而離網(wǎng)狀態(tài)下的電能有限，上 述方法考慮網(wǎng)損因素，能有效使電能利用最大化。所以，通過公式的轉(zhuǎn)換，該目標(biāo)函數(shù)十分 適合光儲微電網(wǎng)在離網(wǎng)狀態(tài)下的調(diào)度優(yōu)化。
[0069]同時(shí)提供一種離網(wǎng)狀態(tài)下光儲微電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)。
[0070] 一種離網(wǎng)狀態(tài)下光儲微電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)，包括預(yù)測模塊和經(jīng)濟(jì)調(diào)度模塊。預(yù) 測模塊包括：
[0071] 光伏及天氣數(shù)據(jù)獲取單元，用于獲取光伏發(fā)電數(shù)據(jù)及相關(guān)的歷史天氣數(shù)據(jù)。
[0072] 理論功率計(jì)算單元，用于根據(jù)歷史天氣數(shù)據(jù)和光伏發(fā)電數(shù)據(jù)計(jì)算歷史上光伏發(fā)電 的理論功率。
[0073]光伏數(shù)據(jù)整理單元，用于將各理論功率與歷史上的實(shí)際功率進(jìn)行比較，剔除相對 誤差大于第一閾值的實(shí)際功率并用相應(yīng)的理論功率進(jìn)行代替。
[0074] 光伏功率預(yù)測單元，用于根據(jù)歷史上的實(shí)際功率替代后的理論功率以及相應(yīng)的歷 史天氣數(shù)據(jù)，采用預(yù)測算法預(yù)測光伏發(fā)電功率。
[0075] 負(fù)荷功率預(yù)測單元，用于預(yù)測負(fù)荷功率。
[0076]經(jīng)濟(jì)調(diào)度模塊包括：
[0077] 負(fù)荷判斷單元，用于比較光伏發(fā)電功率預(yù)測值和負(fù)荷功率預(yù)測值的大小。
[0078] 充電單元，用于在光伏發(fā)電功率預(yù)測值大于負(fù)荷功率預(yù)測值時(shí)通過光伏對蓄電池 充電。
[0079] 甩負(fù)荷單元，用于在光伏發(fā)電功率預(yù)測值小于負(fù)荷功率預(yù)測值時(shí)，計(jì)算蓄電池的 輸出功率，在負(fù)荷功率預(yù)測值大于光伏發(fā)電功率預(yù)測值與蓄電池的輸出功率之和的情況下 甩負(fù)荷。其中計(jì)算蓄電池的輸出功率，是以電池壽命費(fèi)用最小化、能源使用最大化為目標(biāo)函 數(shù)，考慮網(wǎng)損，計(jì)算蓄電池最優(yōu)荷電狀態(tài)，再通過蓄電池最優(yōu)荷電狀態(tài)計(jì)算蓄電池的輸出功 率。
[0080] 以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實(shí) 施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存 在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。
[0081] 以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來 說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù) 范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種離網(wǎng)狀態(tài)下光儲微電網(wǎng)的能量管理方法，包括： 獲取光伏發(fā)電數(shù)據(jù)及相關(guān)的歷史天氣數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述歷史天氣數(shù)據(jù)和光伏發(fā)電數(shù)據(jù)計(jì)算歷史上光伏發(fā)電的理論功率； 將各所述理論功率與歷史上的實(shí)際功率進(jìn)行比較，剔除相對誤差大于第一闊值的實(shí)際 功率并用相應(yīng)的理論功率替代； 根據(jù)歷史上的實(shí)際功率、替代后的理論功率及相應(yīng)的天氣數(shù)據(jù)，采用預(yù)測算法預(yù)測光 伏發(fā)電功率； 預(yù)測負(fù)荷功率； 比較預(yù)測的光伏發(fā)電功率和負(fù)荷功率，若所述光伏發(fā)電功率大于負(fù)荷功率，則通過光 伏對蓄電池充電;若所述光伏發(fā)電功率小于負(fù)荷功率，則計(jì)算所述蓄電池的輸出功率，在負(fù) 荷功率大于所述光伏發(fā)電功率與蓄電池的輸出功率之和的情況下甩負(fù)荷； 所述計(jì)算蓄電池的輸出功率，是W電池壽命費(fèi)用最小化和能源使用最大化為目標(biāo)函 數(shù)，計(jì)算蓄電池最優(yōu)荷電狀態(tài)，再通過所述蓄電池最優(yōu)荷電狀態(tài)計(jì)算蓄電池的輸出功率。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離網(wǎng)狀態(tài)下光儲微電網(wǎng)的能量管理方法，其特征在于，所述歷 史天氣數(shù)據(jù)包括氣溫和太陽福射強(qiáng)度。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的離網(wǎng)狀態(tài)下光儲微電網(wǎng)的能量管理方法，其特征在于，所述根 據(jù)所述歷史天氣數(shù)據(jù)和光伏發(fā)電數(shù)據(jù)計(jì)算歷史上光伏發(fā)電的理論功率的步驟采用如下方 式進(jìn)行計(jì)算： Ps = 1000riSG[ 1-0.005(Tmod巧5)]; 其中Ps是光伏陣列的輸出功率，n是光伏陣列的光電轉(zhuǎn)換效率，S是光伏陣列的總面積，G 是光伏陣列接收到的太陽福射強(qiáng)度，TmDd是光伏陣列的太陽能板的工作溫度。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的離網(wǎng)狀態(tài)下光儲微電網(wǎng)的能量管理方法，其特征在于，所述 Tmnd通過如下公式計(jì)算： Tmod = Tamd+30*G/1000; 其中Tamd為環(huán)境溫度。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離網(wǎng)狀態(tài)下光儲微電網(wǎng)的能量管理方法，其特征在于，所述W 電池壽命費(fèi)用最小化和能源使用最大化為目標(biāo)函數(shù)，計(jì)算蓄電池最優(yōu)荷電狀態(tài)的步驟是通 過如下公式進(jìn)行計(jì)算：其中SOC為所述蓄電M何電;IX念，麥數(shù)UO W麥數(shù)Ui刃化化電M的制造商提供的電池放電 深度和周期衰減進(jìn)行擬合得到的參數(shù)，dR為額定安培-小時(shí)放電速率，Dr為額定放電深度，是 一個(gè)常數(shù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的離網(wǎng)狀態(tài)下光儲微電網(wǎng)的能量管理方法，其特征在于，還包括 為所述目標(biāo)函數(shù)引入網(wǎng)損的步驟， F(SOC) =deff+入 f ; 其中f為網(wǎng)損函數(shù)，A為將所述f轉(zhuǎn)換為費(fèi)用相關(guān)的系數(shù)，且其中ri為支路i的電阻，Pi、化分別為支路i末端各個(gè)時(shí)間段內(nèi)流過的有功功率和無功功 率，Vi為支路i末端的節(jié)點(diǎn)電壓，b為支路數(shù)，ki為開關(guān)i的狀態(tài)變量，O表示打開，1代表閉合。7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的離網(wǎng)狀態(tài)下光儲微電網(wǎng)的能量管理方法，其特征在于，所 述通過所述蓄電池最優(yōu)荷電狀態(tài)計(jì)算蓄電池的輸出功率的步驟是通過如下公式進(jìn)行計(jì)算：其中SOCt+At為t+At時(shí)刻的畜電泄何電狀態(tài)；SOCt刃t町刻的蓄電池荷電狀態(tài);Pbat-t為t 至t+At時(shí)間段內(nèi)蓄電池功率;Cbat為蓄電池的容量。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離網(wǎng)狀態(tài)下光儲微電網(wǎng)的能量管理方法，其特征在于，所述第 一闊值的取值范圍為0.3~0.5。。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離網(wǎng)狀態(tài)下光儲微電網(wǎng)的能量管理方法，其特征在于，述采用 預(yù)測算法預(yù)測光伏發(fā)電功率的步驟和所述預(yù)測負(fù)荷功率的步驟，均是采用支持向量機(jī)的方 式進(jìn)行預(yù)測。10. -種離網(wǎng)狀態(tài)下光儲微電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)，包括預(yù)測模塊和經(jīng)濟(jì)調(diào)度模塊，其特 征在于，所述預(yù)測模塊包括： 光伏及天氣數(shù)據(jù)獲取單元，用于獲取光伏發(fā)電數(shù)據(jù)及相關(guān)的歷史天氣數(shù)據(jù)； 理論功率計(jì)算單元，用于根據(jù)所述歷史天氣數(shù)據(jù)和光伏發(fā)電數(shù)據(jù)計(jì)算歷史上光伏發(fā)電 的理論功率； 光伏數(shù)據(jù)整理單元，用于將各所述理論功率與歷史上的實(shí)際功率進(jìn)行比較，剔除相對 誤差大于第一闊值的實(shí)際功率并用相應(yīng)的理論功率替代； 光伏功率預(yù)測單元，用于根據(jù)歷史上的實(shí)際功率、替代后的理論功率及相應(yīng)的天氣數(shù) 據(jù)，采用預(yù)測算法預(yù)測光伏發(fā)電功率； 負(fù)荷功率預(yù)測單元，用于預(yù)測負(fù)荷功率； 所述經(jīng)濟(jì)調(diào)度模塊包括： 負(fù)荷判斷單元，用于比較光伏發(fā)電功率預(yù)測值和負(fù)荷功率預(yù)測值的大小； 充電單元，用于在所述光伏發(fā)電功率預(yù)測值大于負(fù)荷功率預(yù)測值時(shí)通過光伏對蓄電池 充電； 甩負(fù)荷單元，用于在所述光伏發(fā)電功率預(yù)測值小于負(fù)荷功率預(yù)測值時(shí)，計(jì)算所述蓄電 池的輸出功率，在負(fù)荷功率預(yù)測值大于所述光伏發(fā)電功率預(yù)測值與蓄電池的輸出功率之和 的情況下甩負(fù)荷;所述計(jì)算蓄電池的輸出功率，是W電池壽命費(fèi)用最小化和能源使用最大 化為目標(biāo)函數(shù)，計(jì)算蓄電池最優(yōu)荷電狀態(tài)，再通過所述蓄電池最優(yōu)荷電狀態(tài)計(jì)算蓄電池的 輸出功率。
【文檔編號】H02J3/38GK105914769SQ201610288913
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月3日
【發(fā)明人】陳智慧, 朱梅梅, 張濤, 于瑋, 徐海波
【申請人】易事特集團(tuán)股份有限公司