專利名稱：微電網(wǎng)分頻能量管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微電網(wǎng)領(lǐng)域，涉及一種微電網(wǎng)能量管理方法，具體來說，涉及一種基于db2小波變換的微電源和儲能的分頻能量管理方法。
背景技術(shù)：
微電網(wǎng)是指由分布式電源、儲能裝置、能量變換裝置、負(fù)荷和相關(guān)監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是一個能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，既可以與大電網(wǎng)并網(wǎng)運行，也可以孤立運行。在能源需求和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力下，分布式發(fā)電技術(shù)獲得了越來越多的重視與應(yīng)用。將分布式電源以微電網(wǎng)的形式接入到大電網(wǎng)并網(wǎng)運行，與大電網(wǎng)互為支撐，是發(fā)揮分布式發(fā)電系統(tǒng)效益的最有效途徑。分布式電源以風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電為代表，還包括微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池、生物質(zhì)能發(fā)電等。雖然風(fēng)能與太陽能在時間上、空間尺度上具有互補性，但是它們受氣候因素的影響較大，風(fēng)能和太陽能具有的隨機(jī)性和間歇性的特點，為了保證微電網(wǎng)在孤島模式下穩(wěn)定運行，諸如微型燃?xì)廨啓C(jī)和燃料電池等能夠提供穩(wěn)定能量輸出的電源和作為能量緩沖的儲能系統(tǒng)就必不可少。目前，針對微電網(wǎng)的能量管理策略基本上是從分布式電源的輸出特性和負(fù)荷需求特性出發(fā)，而忽略了兩個關(guān)鍵因素1.微電網(wǎng)中存在大量快速變化以及沖擊性負(fù)荷；2.忽略了微電源以及儲能的響應(yīng)時間等動態(tài)特性。特別是微電源和儲能的響應(yīng)時間在幾毫秒至幾十秒之間差別很大，如果能量管理系統(tǒng)沒有對微電網(wǎng)的能量需求進(jìn)行有效分頻管理，蓄電池組收到高頻控制信號，會導(dǎo)致蓄電池的頻繁充放電，縮短電池壽命。而快速響應(yīng)的儲能裝置收到低頻控制信號，會導(dǎo)致過充和過放，使其成本高昂的調(diào)節(jié)能力得不到充分利用，降低了系統(tǒng)的效率和經(jīng)濟(jì)效益。小波變換繼承和發(fā)展了短時傅立葉變換局部化的思想，同時又克服了窗口大小不隨頻率變化等缺點，能夠提供一個隨頻率改變的時間-頻率窗口。與傅立葉變換相比，小波變換是一個時間和頻域的局域變換因而能有效地從信號中提取信息，通過伸縮和平移等運算功能對函數(shù)或信號進(jìn)行多尺度細(xì)化分析，最終達(dá)到高頻處時間細(xì)分，低頻處頻率細(xì)分，能對不同頻率成分采用逐步精細(xì)的采樣步長，聚焦到信號的任意細(xì)節(jié)，特別適用于分析類似沖擊能量之類的非周期暫態(tài)信號。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明提供了一種合理地對各個微電源和儲能裝置進(jìn)行能量分配，延長各個微電源和儲能裝置的工作壽命，提高系統(tǒng)效率和經(jīng)濟(jì)效益的微電網(wǎng)分頻能量管理方法。技術(shù)方案本發(fā)明的微電網(wǎng)分頻能量管理方法，包括以下步驟I)建立微電源和儲能的基本參數(shù)數(shù)據(jù)庫，基本參數(shù)數(shù)據(jù)庫包括各裝置的技術(shù)參數(shù)和經(jīng)濟(jì)參數(shù)，以及運行狀態(tài)和限制條件；2)測量微電網(wǎng)能量需求信號并根據(jù)采樣頻率選擇實現(xiàn)微電網(wǎng)能量需求信號有效分頻所需的小波變換層數(shù):采樣頻率為fN，根據(jù)采樣定理，能夠有效反應(yīng)的源信號頻率為
fN/2則所需的小波變換層數(shù)
權(quán)利要求
1.一種微電網(wǎng)分頻能量管理方法，其特征在于，該能量管理方法包括下述步驟: 1)建立微電源和儲能的基本參數(shù)數(shù)據(jù)庫，所述基本參數(shù)數(shù)據(jù)庫包括各裝置的技術(shù)參數(shù)和經(jīng)濟(jì)參數(shù)，以及運行狀態(tài)和限制條件； 2)測量微電網(wǎng)能量需求信號并根據(jù)采樣頻率選擇實現(xiàn)微電網(wǎng)能量需求信號有效分頻所需的小波變換層數(shù):采樣頻率為fN，根據(jù)采樣定理，能夠有效反應(yīng)的源信號頻率為fN/2則所需的小波變換層數(shù)# = [lQg2.]其中f為目標(biāo)低頻分量的頻率，[]為向上取整； 3)實時監(jiān)測獲得微電源出力與負(fù)荷之間的差額，得到功率偏差曲線Si,然后以Daubechies小波系的db2小波為母波，采用小波變換的提升算法對所述功率偏差曲線進(jìn)行小波分解，提取出低頻功率分量和高頻功率分量，以適應(yīng)微電源和儲能不同的響應(yīng)時間； 4)對當(dāng)前電源進(jìn)行微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性評估，同時進(jìn)行與電源容量和剩余容量相關(guān)的微電源的均衡性評估，分別得到經(jīng)濟(jì)性分配系數(shù)和均衡性分配系數(shù)，當(dāng)?shù)谝淮芜M(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評估時，所述當(dāng)前電源為整個微電網(wǎng)的Ns個微電源，否則，所述當(dāng)前電源為上一次更新后的凡個微電源: 所述經(jīng)濟(jì)性評估的具體方法為: 首先按照下式建立微電源的優(yōu)化模型: CF = Ccap+Com+Cf+Ce 其中，CF為目標(biāo)函數(shù)，Ccap為設(shè)備等年值投資費用，Com為運行和維護(hù)費用，Cf為燃料費用，(；為污染物排放折算費用； 然后得到單個微電源的經(jīng)濟(jì)性分配系數(shù)為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電網(wǎng)分頻能量管理方法，其特征在于，所述步驟3)中采用小波變換的提升算法對功率偏差曲線進(jìn)行小波分解的具體步驟為: 將功率偏差曲線Si按照下述公式分成偶數(shù)列s和奇數(shù)列d:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電網(wǎng)分頻能量管理方法，其特征在于，所述步驟4)中，微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性評估包括響應(yīng)時間較長微電源的經(jīng)濟(jì)性評估和快速響應(yīng)微電源的經(jīng)濟(jì)性評估: 所述響應(yīng)時間較長微電源的經(jīng)濟(jì)性評估中，CF = CF11，其中CFd為響應(yīng)時間較長微電源優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)，Ccap 其中Cdp力響應(yīng)時間較長電源的等年值投資費用，= Cl，其中為響應(yīng)時間較長電源的運行和維護(hù)費用，Cf =Cf，其中Cf為響應(yīng)時間較長電源的燃料費用，Q = Cs'其中為響應(yīng)時間較長電源的污染物排放折算費用； 所述快速響應(yīng)微電源的經(jīng)濟(jì)性評估中，CF = CFe，其中CFe為響應(yīng)時間較長微電源優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)，Ccap = Cl，其中Cfp為響應(yīng)時間較長電源的等年值投資費用，Com = C:，其中Cfm為響應(yīng)時間較長電源的運行和維護(hù)費用，Cf =Cf，其中0為響應(yīng)時間較長電源的燃料費用，Q =Cf，其中為響應(yīng)時間較長電源的污染物排放折算費用； 所述與電源容量和剩余容量相關(guān)的微電源的均衡性評估包括響應(yīng)時間較長微電源的均衡性評估和快速響應(yīng)微電源的均衡性評估: 所述響應(yīng)時間較長微電源的均衡性評估中，UPi=Ulf,其中uPf為當(dāng)前響應(yīng)時間較長微電源的經(jīng)濟(jì)性分配系數(shù)，i為當(dāng)前微電源的編號，CF； =Cif，其彳C廣為當(dāng)前響應(yīng)時間較長微電源的經(jīng)濟(jì)性評估目標(biāo)函數(shù)，Ns = Nsd，其中Nsd為微電網(wǎng)中響應(yīng)時間較長微電源的總數(shù)，Ui =<，其中uf為當(dāng)前響應(yīng)時間較長微電源的利用率，6 ，其中/f為當(dāng)前響應(yīng)時間較長微電源出力，^fs ，其中Zfsd為當(dāng)前響應(yīng)時間較長微電源的額定容量，=uJ /D，其中IiMi0為當(dāng)前響應(yīng)時間較長微電源的均衡性分配系數(shù)； 所述快速響應(yīng)微電源的均衡性評估中，UPi =Idf，其中ulf為當(dāng)前快速響應(yīng)微電源的經(jīng)濟(jì)性分配系數(shù)，i為當(dāng)前微電源的編號，R =CZf，其中Qf為當(dāng)前快速響應(yīng)微電源的經(jīng)濟(jì)性評估目標(biāo)函數(shù)，Ns = Nsg，其中Nsg為微電網(wǎng)中快速響應(yīng)微電源的總數(shù),Ui =uf，其中為當(dāng)前快速響應(yīng)微電源的利用率，6 ，其中if為當(dāng)前響快速響應(yīng)微電源出力，if =if8，其中$~為當(dāng)前快速響應(yīng)微電源的額定容量，uj年=UJSff,其中uj/f為當(dāng)前快速響應(yīng)微電源的均衡性分配系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電網(wǎng)分頻能量管理方法，其特征在于，所述步驟5)中，微電源的能量分配包括響應(yīng)時間較長微電源的能量分配和快速響應(yīng)微電源的能量分配: 所述響應(yīng)時間較長微電源 的能量分配中，其中《Fif為當(dāng)前響應(yīng)時間較長微電源的能量分配系數(shù)； 所述快速響應(yīng)微電源的能量分配中，uFPt = uppI3，其中MFPi6為當(dāng)前快速響應(yīng)微電源的能量分配系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電網(wǎng)分頻能量管理方法，其特征在于，所述步驟6)中，求取當(dāng)前微電源的功率微增量的過程，包括求取響應(yīng)時間較長微電源的功率微增量和求取快速響應(yīng)微電源的功率微增量: 所述求取響應(yīng)時間較長微電源的功率微增量中，=AP I〔中Δ/f為當(dāng)前響應(yīng)時間較長微電源的功率微增量，Pfh = D ； 所述求取響應(yīng)時間較長微電源的功率微增量中，M =AZf，其中Δ/f為當(dāng)前響應(yīng)時間較長微電源的功率微增量，Pfh = G0
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微電網(wǎng)分頻能量管理方法，包括以下步驟1)建立微電源和儲能的基本參數(shù)數(shù)據(jù)庫；2)根據(jù)采樣頻率選擇實現(xiàn)微電網(wǎng)能量需求信號有效分頻所需的小波變換層數(shù)；3)對功率偏差曲線進(jìn)行小波分解，提取出低頻功率分量和高頻功率分量；4)對當(dāng)前電源進(jìn)行微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性評估，同時進(jìn)行與電源容量和剩余容量相關(guān)的微電源的均衡性評估；根據(jù)經(jīng)濟(jì)性分配系數(shù)和均衡性分配系數(shù)，進(jìn)行微電源的能量分配，得到每個電源的能量分配系數(shù)；6)求取當(dāng)前微電源的功率微增量。本發(fā)明中，低頻信號經(jīng)過經(jīng)濟(jì)型評估和均衡性評估實時量化微電源之間的能量分配因子，快速響應(yīng)儲能每隔5分鐘進(jìn)行一次均衡性評估更新能量分配因子。
文檔編號H02J3/32GK103078351SQ20121057483
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者顧偉, 張寧, 謝吉華, 周贛 申請人:東南大學(xué)