專利名稱:一種用于對微網(wǎng)儲能系統(tǒng)進行優(yōu)化控制的方法及系統(tǒng)的制作方法
一種用于對微網(wǎng)儲能系統(tǒng)進行優(yōu)化控制的方法及系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于配電網(wǎng)調(diào)度及管理領(lǐng)域,尤其涉及一種用于對微網(wǎng)儲能系統(tǒng)進行優(yōu)化控制的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù):
目前的微網(wǎng)儲能系統(tǒng)在控制方案不夠完善,并網(wǎng)運行模式下,實時數(shù)據(jù)監(jiān)測、發(fā)電功率及用電負荷預測的不足使得極易引起電網(wǎng)功率波動,對電網(wǎng)造成沖擊;孤島運行模式下,蓄電池儲能系統(tǒng)是運行時電壓參考源,控制微網(wǎng)頻率和電壓保持恒定,現(xiàn)有的微網(wǎng)儲能系統(tǒng)在控制方案存在合理性問題,如果發(fā)電功率大于負荷功率,會造成蓄電池儲能系統(tǒng)逆功率,影響微網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,如果發(fā)電功率太過小于負荷功率,會導致蓄電池組放電電流遠遠大于最優(yōu)放電電流,從而極大地縮短了微網(wǎng)孤島運行的時間,并會降低蓄電池組的使用壽命,增加系統(tǒng)的維護投資。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于對微網(wǎng)儲能系統(tǒng)進行優(yōu)化控制的方法及系統(tǒng),旨在解決現(xiàn)有技術(shù)提供的微網(wǎng)儲能系統(tǒng)在并網(wǎng)運行模式下,極易引起電網(wǎng)功率波動,對電網(wǎng)造成沖擊;孤島運行模式下,也存在儲能系統(tǒng)逆功率、蓄電池組放電電流遠遠大于最優(yōu)放電電流等問題,影響微網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行、縮短了微網(wǎng)孤島運行的時間,并會降低蓄電池組的使用壽命,增加系統(tǒng)維護投資的問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種用于對微網(wǎng)儲能系統(tǒng)進行優(yōu)化控制的方法,該方法包括以下步驟
對微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)的運行模式進行判斷;
當微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)為并網(wǎng)運行模式時,按照并網(wǎng)運行控制方式對儲能系統(tǒng)進行控制;
當微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)為孤島運行模式時,按照孤島運行控制方式對儲能系統(tǒng)進行控制。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于對微網(wǎng)儲能系統(tǒng)進行優(yōu)化控制的系統(tǒng),該系統(tǒng)包括
運行模式判斷模塊,用于對微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)的運行模式進行判斷;
并網(wǎng)運行控制模塊,用于當微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)為并網(wǎng)運行模式時,按照并網(wǎng)運行控制方式對儲能系統(tǒng)進行控制;
孤島運行控制模塊,用于當微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)為孤島運行模式時,按照孤島運行控制方式對儲能系統(tǒng)進行控制。
本發(fā)明提供的用于對微網(wǎng)儲能系統(tǒng)進行優(yōu)化控制的方法及系統(tǒng),在充分考慮分布式電源及儲能系統(tǒng)本身特點的基礎(chǔ)上,通過對光伏發(fā)電系統(tǒng)、風力發(fā)電系統(tǒng)輸出有功功率及蓄電池端電壓、儲能系統(tǒng)有功功率的實時數(shù)據(jù)監(jiān)測,結(jié)合用戶側(cè)需求響應、平抑電網(wǎng)功率的要求及用電負荷的預測數(shù)據(jù),對儲能系統(tǒng)進行優(yōu)化控制,滿足了微網(wǎng)系統(tǒng)功率平衡的要求,減少了微網(wǎng)系統(tǒng)對外部電網(wǎng)的沖擊,保證整個電網(wǎng)安全運行,滿足微網(wǎng)系統(tǒng)平抑電網(wǎng)功率波動、需求側(cè)響應的要求,同時極大地延長了微網(wǎng)孤島運行的時間,提高了蓄電池組的使用壽命,減小了微網(wǎng)系統(tǒng)的維護投資,提高了其穩(wěn)定性、兼容性和經(jīng)濟性,對儲能系統(tǒng)在微網(wǎng)中的推廣和應用有較好的實際意義。
圖1示出了本發(fā)明實施例提供的用于對微網(wǎng)儲能系統(tǒng)進行優(yōu)化控制的方法的實現(xiàn)流程圖2示出了本發(fā)明實施例提供的并網(wǎng)運行控制方式的實現(xiàn)流程圖3示出了本發(fā)明實施例提供的孤島運行控制方式的實現(xiàn)流程圖4示出了本發(fā)明實施例提供的儲能電池進行充電的實現(xiàn)方法的流程圖5示出了本發(fā)明實施例提供的用于對微網(wǎng)儲能系統(tǒng)進行優(yōu)化控制的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白,以下結(jié)合附圖及實施例,對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。應當理解,此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明, 并不用于限定發(fā)明。
圖1示出了本發(fā)明實施例提供的用于對微網(wǎng)儲能系統(tǒng)進行優(yōu)化控制的方法的實現(xiàn)流程。
該方法包括以下步驟
在步驟SlOl中,對微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)的運行模式進行判斷;
在步驟S102中,當微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)為并網(wǎng)運行模式時,按照并網(wǎng)運行控制方式對儲能系統(tǒng)進行控制;
在步驟S103中,當微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)為孤島運行模式時,按照孤島運行控制方式對儲能系統(tǒng)進行控制。
如圖2所示,在本發(fā)明實施例中,并網(wǎng)運行控制方式包括以下步驟
設定微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)允許的交換功率下限Ml及交換功率上限并M2,且交換功率下限Ml <交換功率上限M2 ;
實時監(jiān)測并獲得微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)的交換功率M3及外部電網(wǎng)向微網(wǎng)系統(tǒng)的傳遞功率M4 ;
當交換功率M3介于交換功率下限Ml及交換功率上限M2之間時,不對儲能系統(tǒng)進行任何調(diào)節(jié);
當交換功率M3不介于交換功率下限Ml及交換功率上限M2之間并且外部電網(wǎng)向微網(wǎng)系統(tǒng)的傳遞功率M4 ( 0時,判斷蓄電池是否已經(jīng)充滿電;
當蓄電池已經(jīng)充滿電時,則按照負荷和發(fā)電預測功率切除光伏發(fā)電系統(tǒng)和風力發(fā)電系統(tǒng),并且以零功率為目標進行充電;
當蓄電池未充滿電時,則以零功率為目標進行充電;
當交換功率M3不介于交換功率下限Ml及交換功率上限M2之間并且外部電網(wǎng)向微網(wǎng)系統(tǒng)的傳遞功率M4 > 0時,判斷蓄電池是否已經(jīng)達到放電極限;
當蓄電池已經(jīng)達到放電極限時,則蓄電池進入待機狀態(tài),并且按照光照強度和風速允許光伏發(fā)電系統(tǒng)和風力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電;
當蓄電池未達到放電極限時,則以零功率為目標進行放電。
如圖3所示,在本發(fā)明實施例中,孤島運行控制方式包括以下步驟
當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率低于49. 9HZ時,對光伏發(fā)電系統(tǒng)、風力發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池及負荷工作狀況進行相應的協(xié)調(diào)、控制;
當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率高于50. IHZ時,對光伏發(fā)電系統(tǒng)、風力發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池及負荷的工作狀況進行相應的協(xié)調(diào)、控制。
在本發(fā)明實施例中,當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率低于49. 9HZ時,對蓄電池的協(xié)調(diào)、 控制包括以下步驟
根據(jù)對蓄電池的實時監(jiān)測數(shù)據(jù),獲得蓄電池的功率下垂曲線;
設定蓄電池的放電端電壓及最大放電電流,實時監(jiān)測蓄電池的實際端電壓;
當監(jiān)測到蓄電池的實際端電壓小于設定的放電端電壓時,則對風力發(fā)電系統(tǒng)及光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率進行監(jiān)測、控制;
當監(jiān)測到蓄電池的實際端電壓大于設定的放電端電壓時,按照蓄電池的功率下垂曲線計算蓄電池的實際放電電流;
當蓄電池的實際放電電流小于最大放電電流時,則繼續(xù)對微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率進行監(jiān)測;
當實際放電電流大于最大放電電流時,則控制蓄電池以最大放電電流進行放電, 同時對風力發(fā)電系統(tǒng)及光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率進行監(jiān)測、控制。
在本發(fā)明實施例中,當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率低于49. 9HZ時,對風力發(fā)電系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、控制包括以下步驟
設定風力發(fā)電系統(tǒng)的最大輸出功率,實時監(jiān)測風力發(fā)電系統(tǒng)的實際輸出功率;
當風力發(fā)電系統(tǒng)的實際輸出功率等于最大輸出功率時,則對光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率進行監(jiān)測、控制;
當風力發(fā)電系統(tǒng)的實際輸出功率小于最大輸出功率時,則增加風力發(fā)電系統(tǒng)的實際輸出功率;
當蓄電池及風力發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率滿足總負荷的要求時,則繼續(xù)對微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率進行監(jiān)測;
當蓄電池及風力發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率不能滿足總負荷的要求時,則對光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率進行監(jiān)測、控制。
在本發(fā)明實施例中,當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率低于49. 9HZ時,對光伏發(fā)電系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、控制包括以下步驟
設定光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大輸出功率,實時監(jiān)測光伏發(fā)電系統(tǒng)的實際輸出功率;
當光伏發(fā)電系統(tǒng)的實際輸出功率等于最大輸出功率時,則切除相應的負荷;
當光伏發(fā)電系統(tǒng)的實際輸出功率小于最大輸出功率時,則增加光伏發(fā)電系統(tǒng)的實際輸出功率;
當蓄電池、風力發(fā)電系統(tǒng)及光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率滿足總負荷的要求時,則繼續(xù)對微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率進行監(jiān)測;
當蓄電池、風力發(fā)電系統(tǒng)及光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率不能滿足總負荷的要求時, 則切除相應的負荷。
如圖4所示,在本發(fā)明實施例中,對儲能電池進行充電的實現(xiàn)方法為
在步驟S401中,設置充電參數(shù)電壓U1、電壓U2、電壓U3、電流I、時間T,且電壓Ul <電壓U2,電壓U2 <電壓U3 ;
在步驟S402中,根據(jù)系統(tǒng)運行情況對充電參數(shù)電壓U1、電壓U2、電壓U3、電流I、 時間T進行動態(tài)控制和修改,雙向逆變器參照設置的充電參數(shù)并根據(jù)蓄電池當前荷電狀態(tài)自動選擇;
在步驟S403中,蓄電池長期不用導致電壓低于電壓Ul時,進入預充階段,按照小電流恒流充電;
在步驟S404中,蓄電池電壓高于電壓U2且低于電壓U3時,進入快充階段,按照 0. IC進行大電流恒流限壓充電;
在步驟S405中,蓄電池電壓高于電壓U3時,進入均充階段,按照恒壓限流方式進行充電;
在步驟S406中,在均充階段,當充電電流低于電流I時,進入浮充階段,按照小電流進行恒流限壓充電;
在步驟S407中,當浮充過程達到設定時間T時,蓄電池充滿,轉(zhuǎn)入待機狀態(tài)。
圖5示出了本發(fā)明實施例提供的用于對微網(wǎng)儲能系統(tǒng)進行優(yōu)化控制的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。為了便于說明,僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分。
該系統(tǒng)包括
運行模式判斷模塊51,用于對微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)的運行模式進行判斷;
并網(wǎng)運行控制模塊52,用于當微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)為并網(wǎng)運行模式時,按照并網(wǎng)運行控制方式對儲能系統(tǒng)進行控制;
孤島運行控制模塊53,用于當微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)為孤島運行模式時,按照孤島運行控制方式對儲能系統(tǒng)進行控制。
在本發(fā)明實施例中,并網(wǎng)運行控制模塊52進一步包括
光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)調(diào)控單元521,用于當微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行時,對光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作狀況進行相應的協(xié)調(diào)、控制;
風力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)調(diào)控單元522,用于當微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行時,對風力發(fā)電系統(tǒng)的工作狀況進行相應的協(xié)調(diào)、控制;
蓄電池并網(wǎng)調(diào)控單元523,用于當微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行時,對蓄電池的工作狀況進行相應的協(xié)調(diào)、控制;
負荷并網(wǎng)調(diào)控單元524,用于當微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行時,對負荷進行相應的協(xié)調(diào)、控制;
孤島運行控制模塊53進一步包括
第一孤島運行控制模塊531,用于當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率低于49. 9HZ時,對光伏發(fā)電系統(tǒng)、風力發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池及負荷工作狀況進行相應的協(xié)調(diào)、控制;
第二孤島運行控制模塊532,用于當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率高于50. IHZ時,對光伏發(fā)電系統(tǒng)、風力發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池及負荷的工作狀況進行相應的協(xié)調(diào)、控制。
在本發(fā)明實施例中,第一孤島運行控制模塊531進一步包括
第一光伏發(fā)電系統(tǒng)孤島調(diào)控單元5311,用于當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率低于 49. 9HZ時,對光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作狀況進行相應的協(xié)調(diào)、控制;
第一風力發(fā)電系統(tǒng)孤島調(diào)控單元5312,用于當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率低于49.9HZ時,對風力發(fā)電系統(tǒng)的工作狀況進行相應的協(xié)調(diào)、控制;
第一蓄電池孤島調(diào)控單元5313,用于當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率低于49. 9HZ時,對蓄電池的工作狀況進行相應的協(xié)調(diào)、控制;
第一負荷孤島調(diào)控單元5314,用于當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率低于49. 9HZ時,對負荷進行相應的協(xié)調(diào)、控制;
第二孤島運行控制模塊532進一步包括
第二光伏發(fā)電系統(tǒng)孤島調(diào)控單元5321,用于當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率高于50.IHZ時,對光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作狀況進行相應的協(xié)調(diào)、控制;
第二風力發(fā)電系統(tǒng)孤島調(diào)控單元5322,用于當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率高于 50. IHZ時,對風力發(fā)電系統(tǒng)的工作狀況進行相應的協(xié)調(diào)、控制;
第二蓄電池孤島調(diào)控單元5323,用于當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率高于50. IHZ時,對蓄電池的工作狀況進行相應的協(xié)調(diào)、控制;
第二負荷孤島調(diào)控單元53M,用于當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率高于50. IHZ時,對負荷進行相應的協(xié)調(diào)、控制。
下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明的應用原理作進一步描述。
本發(fā)明實施例提供的用于對微網(wǎng)儲能系統(tǒng)進行優(yōu)化控制的方法及系統(tǒng),克服目前的微網(wǎng)儲能系統(tǒng)在合理性、穩(wěn)定性上的不足,鑒于分布式電源及儲能系統(tǒng)本身的特點,本發(fā)明通過對光伏發(fā)電系統(tǒng)、風力發(fā)電系統(tǒng)輸出有功功率及蓄電池端電壓、儲能系統(tǒng)有功功率等實時數(shù)據(jù)的監(jiān)測,結(jié)合用戶側(cè)需求響應、平抑電網(wǎng)功率的要求及用電負荷的預測數(shù)據(jù),對儲能系統(tǒng)進行優(yōu)化控制,以滿足微網(wǎng)系統(tǒng)功率平衡的要求。
微網(wǎng)并網(wǎng)運行時,儲能系統(tǒng)控制方案流程圖如圖1所示(注M1和M2分別為電網(wǎng)與微網(wǎng)允許交換功率的下限和上限,交換功率在此之間不對系統(tǒng)進行任何調(diào)節(jié)),在風力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電發(fā)電總功率輸出較大時,對儲能電池進行充電;在風力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電總功率輸出較小時,儲能電池向系統(tǒng)放電;根據(jù)據(jù)儲能電池容量和預測風力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電的出力曲線合理選擇充放電區(qū)間,盡可能長時間地維持總輸出功率穩(wěn)定,盡量減少儲能電池的充放電頻率,即儲能電池的充放電調(diào)整頻率不能太大,否則會影響電池的使用壽命。
微網(wǎng)孤島運行時,儲能系統(tǒng)控制方案流程圖如圖2所示。
儲能系統(tǒng)并網(wǎng)運行充放電控制算法
并網(wǎng)充電狀態(tài)下,通過交流母線吸收有功對蓄電池進行充電;并能根據(jù)電網(wǎng)需要提供動態(tài)無功。并網(wǎng)充電控制分為預充、快充、均充和浮充四個階段,雙向逆變器參照充電參數(shù)設置根據(jù)電池當前的荷電狀態(tài)自動選擇,充電參數(shù)根據(jù)系統(tǒng)運行情況進行動態(tài)控制和修改。自動判別具體參數(shù)設置如下
蓄電池長期不用導致電壓過低(低于電壓Ul),將首先進入“預充”階段,按照小電流恒流充電;
蓄電池電壓高于電壓U2且低于電壓U3,自動進入“快充”階段,按照0. IC進行大電流恒流限壓充電;
蓄電池電壓高于電壓U3,自動進入“均充”階段,按照恒壓限流方式進行充電;
在“均充”階段,當充電電流低于某個小電流定值時,自動進入“浮充階段”,按照小電流進行恒流限壓充電。
當浮充過程達到設定時間時,電池充滿,自動轉(zhuǎn)入待機狀態(tài)。
充電控制參數(shù)根據(jù)系統(tǒng)運行狀況動態(tài)設置,自動實現(xiàn)充電模式的轉(zhuǎn)換,控制儲能逆變器實現(xiàn)儲能設備的充放電優(yōu)化控制。
并網(wǎng)放電控制并網(wǎng)放電控制根據(jù)電網(wǎng)需要,動態(tài)控制的功率和功率因數(shù)優(yōu)化目標,將蓄電池能量逆變送往外接交流母線。
儲能系統(tǒng)孤島運行充放電控制算法
微網(wǎng)系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開,由儲能系統(tǒng)為負荷提供電能。孤島運行模式的正常工作模式為獨立逆變狀態(tài),它是指雙向逆變器外接的交流母線與電網(wǎng)斷開,其作為恒壓/恒頻的交流電源外接入交流母線,根據(jù)負載需要以及蓄電池的荷電狀態(tài),按照主控的指令獨立為交流母線上接入的負載供電的狀態(tài)。
儲能系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度控制
(1)平抑功率波動
首先根據(jù)發(fā)電預測數(shù)據(jù),計算得出功率輸出曲線,在此基礎(chǔ)上制定儲能系統(tǒng)的日充放電策略。微網(wǎng)系統(tǒng)遵循以下原則達到平抑功率波動目的
在風力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電發(fā)電總功率輸出較大時,對儲能電池進行充電;在風力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電總功率輸出較小時,儲能電池向系統(tǒng)放電。
根據(jù)儲能電池容量和預測風力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電的出力曲線合理選擇充放電區(qū)間,盡可能長時間地維持總輸出功率穩(wěn)定,盡量減少儲能電池的充放電頻率。即儲能電池的充放電調(diào)整頻率不能太大,否則會影響電池的使用壽命。
在風力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電的總功率輸出波動不是很大,儲能電池容量具有一定盈余的情況下,可將部分容量參與系統(tǒng)負荷削峰填谷。
微網(wǎng)系統(tǒng)可以根據(jù)微網(wǎng)儲能系統(tǒng)優(yōu)化控制方案,減少對外部電網(wǎng)的沖擊,保證整個電網(wǎng)安全運行,滿足微網(wǎng)系統(tǒng)平抑電網(wǎng)功率波動、需求側(cè)響應的要求,提高了其穩(wěn)定性、 兼容性和經(jīng)濟性,對儲能系統(tǒng)在微網(wǎng)中的推廣和應用有較好的實際意義。
本發(fā)明實施例提供的用于對微網(wǎng)儲能系統(tǒng)進行優(yōu)化控制的方法及系統(tǒng),在充分考慮分布式電源及儲能系統(tǒng)本身特點的基礎(chǔ)上,通過對光伏發(fā)電系統(tǒng)、風力發(fā)電系統(tǒng)輸出有功功率及蓄電池端電壓、儲能系統(tǒng)有功功率的實時數(shù)據(jù)監(jiān)測,結(jié)合用戶側(cè)需求響應、平抑電網(wǎng)功率的要求及用電負荷的預測數(shù)據(jù),對儲能系統(tǒng)進行優(yōu)化控制,滿足了微網(wǎng)系統(tǒng)功率平衡的要求,減少了微網(wǎng)系統(tǒng)對外部電網(wǎng)的沖擊,保證整個電網(wǎng)安全運行,滿足微網(wǎng)系統(tǒng)平抑電網(wǎng)功率波動、需求側(cè)響應的要求,同時極大地延長了微網(wǎng)孤島運行的時間,提高了蓄電池組的使用壽命,減小了微網(wǎng)系統(tǒng)的維護投資,提高了其穩(wěn)定性、兼容性和經(jīng)濟性,對儲能系統(tǒng)在微網(wǎng)中的推廣和應用有較好的實際意義。
以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已,并不用以限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等,均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于對微網(wǎng)儲能系統(tǒng)進行優(yōu)化控制的方法,其特征在于,該方法包括以下步驟對微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)的運行模式進行判斷;當微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)為并網(wǎng)運行模式時,按照并網(wǎng)運行控制方式對儲能系統(tǒng)進行控制;當微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)為孤島運行模式時,按照孤島運行控制方式對儲能系統(tǒng)進行控制。
2.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法中的并網(wǎng)運行控制方式包括以下步驟設定微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)允許的交換功率下限Ml及交換功率上限M2 ; 實時監(jiān)測并獲得微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)的交換功率M3及外部電網(wǎng)向微網(wǎng)系統(tǒng)的傳遞功率M4 ;當交換功率M3介于交換功率下限Ml及交換功率上限M2之間時,不對儲能系統(tǒng)進行任何調(diào)節(jié);當交換功率M3不介于交換功率下限Ml及交換功率上限M2之間并且外部電網(wǎng)向微網(wǎng)系統(tǒng)的傳遞功率M4 ( 0時,判斷蓄電池是否已經(jīng)充滿電;當蓄電池已經(jīng)充滿電時,則按照負荷和發(fā)電預測功率切除光伏發(fā)電系統(tǒng)和風力發(fā)電系統(tǒng),并且以零功率為目標進行充電;當蓄電池未充滿電時,則以零功率為目標進行充電;當交換功率M3不介于交換功率下限Ml及交換功率上限M2之間并且外部電網(wǎng)向微網(wǎng)系統(tǒng)的傳遞功率M4 > 0時,判斷蓄電池是否已經(jīng)達到放電極限;當蓄電池已經(jīng)達到放電極限時,則蓄電池進入待機狀態(tài),并且按照光照強度和風速允許光伏發(fā)電系統(tǒng)和風力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電;當蓄電池未達到放電極限時,則以零功率為目標進行放電。
3.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法中的孤島運行控制方式包括以下步驟當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率低于49. 9HZ時,對光伏發(fā)電系統(tǒng)、風力發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池及負荷工作狀況進行相應的協(xié)調(diào)、控制;當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率高于50. IHZ時,對光伏發(fā)電系統(tǒng)、風力發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池及負荷的工作狀況進行相應的協(xié)調(diào)、控制。
4.如權(quán)利要求1或3所述的方法,其特征在于,所述方法中,當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率低于49. 9HZ時,對蓄電池的協(xié)調(diào)、控制包括以下步驟根據(jù)對蓄電池的實時監(jiān)測數(shù)據(jù),獲得蓄電池的功率下垂曲線; 設定蓄電池的放電端電壓及最大放電電流,實時監(jiān)測蓄電池的實際端電壓; 當監(jiān)測到蓄電池的實際端電壓小于設定的放電端電壓時,則對風力發(fā)電系統(tǒng)及光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率進行監(jiān)測、控制;當監(jiān)測到蓄電池的實際端電壓大于設定的放電端電壓時,按照蓄電池的功率下垂曲線計算蓄電池的實際放電電流;當蓄電池的實際放電電流小于最大放電電流時,則繼續(xù)對微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率進行監(jiān)測;當實際放電電流大于最大放電電流時,則控制蓄電池以最大放電電流進行放電,同時對風力發(fā)電系統(tǒng)及光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率進行監(jiān)測、控制。
5.如權(quán)利要求1或3所述的方法,其特征在于,所述方法中,當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率低于49. 9HZ時,對風力發(fā)電系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、控制包括以下步驟設定風力發(fā)電系統(tǒng)的最大輸出功率,實時監(jiān)測風力發(fā)電系統(tǒng)的實際輸出功率; 當風力發(fā)電系統(tǒng)的實際輸出功率等于最大輸出功率時,則對光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率進行監(jiān)測、控制;當風力發(fā)電系統(tǒng)的實際輸出功率小于最大輸出功率時,則增加風力發(fā)電系統(tǒng)的實際輸出功率;當蓄電池及風力發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率滿足總負荷的要求時,則繼續(xù)對微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率進行監(jiān)測;當蓄電池及風力發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率不能滿足總負荷的要求時,則對光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率進行監(jiān)測、控制。
6.如權(quán)利要求1或3所述的方法,其特征在于,所述方法中,當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率低于49. 9HZ時,對光伏發(fā)電系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、控制包括以下步驟設定光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大輸出功率,實時監(jiān)測光伏發(fā)電系統(tǒng)的實際輸出功率; 當光伏發(fā)電系統(tǒng)的實際輸出功率等于最大輸出功率時,則切除相應的負荷; 當光伏發(fā)電系統(tǒng)的實際輸出功率小于最大輸出功率時,則增加光伏發(fā)電系統(tǒng)的實際輸出功率;當蓄電池、風力發(fā)電系統(tǒng)及光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率滿足總負荷的要求時,則繼續(xù)對微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率進行監(jiān)測;當蓄電池、風力發(fā)電系統(tǒng)及光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率不能滿足總負荷的要求時,則切除相應的負荷。
7.如權(quán)利要求1或3所述的方法,其特征在于,所述方法中,對儲能電池進行充電的實現(xiàn)方法為設置充電參數(shù)電壓Ul、電壓U2、電壓U3、電流I、時間T,且電壓Ul <電壓U2 <電壓U3 ; 根據(jù)系統(tǒng)運行情況對充電參數(shù)電壓U1、電壓U2、電壓U3、電流I、時間T進行動態(tài)控制和修改,雙向逆變器參照設置的充電參數(shù)并根據(jù)蓄電池當前荷電狀態(tài)自動選擇; 蓄電池長期不用導致電壓低于電壓Ul時,進入預充階段,按照小電流恒流充電; 蓄電池電壓高于電壓U2且低于電壓U3時,進入快充階段,按照0. IC進行大電流恒流限壓充電;蓄電池電壓高于電壓U3時,進入均充階段,按照恒壓限流方式進行充電;在均充階段,當充電電流低于電流I時,進入浮充階段,按照小電流進行恒流限壓充電;當浮充過程達到設定時間T時,蓄電池充滿,轉(zhuǎn)入待機狀態(tài)。
8.一種用于對微網(wǎng)儲能系統(tǒng)進行優(yōu)化控制的系統(tǒng),其特征在于,該系統(tǒng)包括 運行模式判斷模塊,用于對微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)的運行模式進行判斷;并網(wǎng)運行控制模塊,用于當微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)為并網(wǎng)運行模式時,按照并網(wǎng)運行控制方式對儲能系統(tǒng)進行控制;孤島運行控制模塊,用于當微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)為孤島運行模式時,按照孤島運行控制方式對儲能系統(tǒng)進行控制。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng),其特征在于,所述并網(wǎng)運行控制模塊進一步包括光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)調(diào)控單元,用于當微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行時,對光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作狀況進行相應的協(xié)調(diào)、控制;風力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)調(diào)控單元,用于當微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行時,對風力發(fā)電系統(tǒng)的工作狀況進行相應的協(xié)調(diào)、控制;蓄電池并網(wǎng)調(diào)控單元,用于當微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行時,對蓄電池的工作狀況進行相應的協(xié)調(diào)、控制;負荷并網(wǎng)調(diào)控單元,用于當微網(wǎng)系統(tǒng)與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行時,對負荷進行相應的協(xié)調(diào)、 控制;所述孤島運行控制模塊進一步包括第一孤島運行控制模塊,用于當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率低于49. 9HZ時,對光伏發(fā)電系統(tǒng)、風力發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池及負荷工作狀況進行相應的協(xié)調(diào)、控制;第二孤島運行控制模塊,用于當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率高于50. IHZ時,對光伏發(fā)電系統(tǒng)、風力發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池及負荷的工作狀況進行相應的協(xié)調(diào)、控制。
10.如權(quán)利要求8或9所述的系統(tǒng),其特征在于,所述第一孤島運行控制模塊進一步包括第一光伏發(fā)電系統(tǒng)孤島調(diào)控單元,用于當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率低于49. 9HZ時,對光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作狀況進行相應的協(xié)調(diào)、控制;第一風力發(fā)電系統(tǒng)孤島調(diào)控單元,用于當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率低于49. 9HZ時,對風力發(fā)電系統(tǒng)的工作狀況進行相應的協(xié)調(diào)、控制;第一蓄電池孤島調(diào)控單元,用于當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率低于49. 9HZ時,對蓄電池的工作狀況進行相應的協(xié)調(diào)、控制;第一負荷孤島調(diào)控單元,用于當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率低于49. 9HZ時,對負荷進行相應的協(xié)調(diào)、控制;所述第二孤島運行控制模塊進一步包括第二光伏發(fā)電系統(tǒng)孤島調(diào)控單元,用于當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率高于50. IHZ時,對光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作狀況進行相應的協(xié)調(diào)、控制;第二風力發(fā)電系統(tǒng)孤島調(diào)控單元,用于當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率高于50. IHZ時,對風力發(fā)電系統(tǒng)的工作狀況進行相應的協(xié)調(diào)、控制;第二蓄電池孤島調(diào)控單元,用于當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率高于50. IHZ時,對蓄電池的工作狀況進行相應的協(xié)調(diào)、控制;第二負荷孤島調(diào)控單元,用于當監(jiān)測到微網(wǎng)系統(tǒng)的頻率高于50. IHZ時,對負荷進行相應的協(xié)調(diào)、控制。
全文摘要
本發(fā)明屬于配電網(wǎng)調(diào)度及管理領(lǐng)域,提供了一種用于對微網(wǎng)儲能系統(tǒng)進行優(yōu)化控制的方法及系統(tǒng),在充分考慮分布式電源及儲能系統(tǒng)本身特點的基礎(chǔ)上,通過對光伏發(fā)電系統(tǒng)、風力發(fā)電系統(tǒng)輸出有功功率、蓄電池端電壓、儲能系統(tǒng)有功功率的實時數(shù)據(jù)監(jiān)測,結(jié)合用戶側(cè)需求響應、平抑電網(wǎng)功率的要求及用電負荷的預測數(shù)據(jù),對儲能系統(tǒng)進行優(yōu)化控制,滿足了微網(wǎng)系統(tǒng)功率平衡的要求,減少了微網(wǎng)系統(tǒng)對外部電網(wǎng)的沖擊,保證整個電網(wǎng)安全運行,滿足微網(wǎng)系統(tǒng)平抑電網(wǎng)功率波動、需求側(cè)響應的要求,同時極大地延長了微網(wǎng)孤島運行的時間,提高了蓄電池組的使用壽命,提高微網(wǎng)系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、兼容性和經(jīng)濟性,對儲能系統(tǒng)在微網(wǎng)中的推廣和應用有較好的實際意義。
文檔編號H02J3/32GK102496949SQ20111043041
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者張毅, 張鵬, 徐志宏, 楊宇全, 林昌年, 王慶平, 袁世強, 趙榮崢 申請人:中國電力科學研究院, 北京科東電力控制系統(tǒng)有限責任公司, 天津市電力公司