本發(fā)明涉及區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種提高區(qū)域電網(wǎng)能源利用率的多元儲(chǔ)能融合方法。

背景技術(shù)：

隨著政策支持和技術(shù)進(jìn)步，可再生能源發(fā)電，特別是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，得到了快速發(fā)展，區(qū)域電網(wǎng)是可再生能源利用的重要形式。由于區(qū)域電網(wǎng)中含有受氣象因素影響的具有間歇性、隨機(jī)波動(dòng)性可再生能源發(fā)電，區(qū)域電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行或孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)存在功率波動(dòng)問(wèn)題。區(qū)域電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行主要依賴于能量的平衡控制，儲(chǔ)能技術(shù)是實(shí)現(xiàn)能源平衡，保證區(qū)域電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段。本發(fā)明通過(guò)在區(qū)域電網(wǎng)中接入多元儲(chǔ)能，以抑制區(qū)域電網(wǎng)功率波動(dòng)，避免可再生能源豐富地區(qū)在功率不平衡時(shí)出現(xiàn)棄光棄風(fēng)現(xiàn)象，可有效提高區(qū)域電網(wǎng)能源利用率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種提高區(qū)域電網(wǎng)能源利用率的多元儲(chǔ)能融合方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種提高區(qū)域電網(wǎng)能源利用率的多元儲(chǔ)能融合方法，所述區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)包括多元儲(chǔ)能系統(tǒng)、區(qū)域電網(wǎng)儲(chǔ)能控制器及與所述多元儲(chǔ)能系統(tǒng)連接的光伏板組和風(fēng)力發(fā)電機(jī)，所述多元儲(chǔ)能系統(tǒng)包括多組由鋰電池、鉛酸蓄電池、超級(jí)電容器、全釩液流電池分別組成的儲(chǔ)能單元，每組儲(chǔ)能單元都通過(guò)dc/dc變換單元連接至區(qū)域電網(wǎng)直流母線，所述方法包括：

所述多元儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)的需求功率ptotal進(jìn)行預(yù)測(cè)控制；

所述區(qū)域電網(wǎng)儲(chǔ)能控制器記錄每組鋰電池儲(chǔ)能單元、鉛酸蓄電池儲(chǔ)能單元、全釩液流電池儲(chǔ)能單元的充放電狀態(tài)，控制電池儲(chǔ)能單元在沒有充滿電之前不允許放電以及在放電沒有達(dá)到允許放電深度時(shí)不允許充電；

所述區(qū)域電網(wǎng)儲(chǔ)能控制器記錄每組電池儲(chǔ)能單元的充放電次數(shù)，控制鋰電池儲(chǔ)能單元、鉛酸蓄電池儲(chǔ)能單元、全釩液流電池儲(chǔ)能單元的充放電次數(shù)比例為30:5:130，鋰電池儲(chǔ)能單元的最大充放電次數(shù)為3000次，鉛酸蓄電池儲(chǔ)能單元的最大充放電次數(shù)為500次，全釩液流電池儲(chǔ)能單元的最大充放電次數(shù)為13000次；

若所述區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)的需求功率ptotal小于零，在|ptotal|小于超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元剩余容量對(duì)應(yīng)最大輸出功率值時(shí)，則先釋放超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元電量；在|ptotal|大于且小于電池儲(chǔ)能單元剩余容量對(duì)應(yīng)最大輸出功率與之和時(shí)，則釋放超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元和電池儲(chǔ)能單元存儲(chǔ)的電量；若|ptotal|大于與之和，則釋放超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元和電池儲(chǔ)能單元存儲(chǔ)的電量，并且連接電網(wǎng)，電網(wǎng)將多元儲(chǔ)能系統(tǒng)的差額電量輸入?yún)^(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)。

在上述方案中，所述多元儲(chǔ)能系統(tǒng)預(yù)測(cè)控制區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)的需求功率ptotal包括以下步驟，先給定功率p0，在時(shí)間段△t內(nèi)檢測(cè)到區(qū)域電網(wǎng)實(shí)際輸出功率p實(shí)際，若|p實(shí)際-p0|大于0.001w，則接著輸入給定功率值為p0+(p實(shí)際-p0)/△t，如此進(jìn)行迭代計(jì)算直到|p實(shí)際-p0|在0.001w內(nèi)。

在上述方案中，預(yù)測(cè)得到的區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)需求功率ptotal分為緩變需求功率和快變需求功率，電池儲(chǔ)能單元控制緩變需求功率，超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元控制快變需求功率。

在上述方案中，在t時(shí)刻采集區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)的能量為pn，在t+t0時(shí)刻采集區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)的能量為pn+1，若|(pn+1-pn)/t0|小于4，則電池儲(chǔ)能單元通過(guò)充放電控制緩變需求功率；若|(pn+1-pn)/t0|大于4，則超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元通過(guò)充放電控制快變需求功率。

在上述方案中，所述區(qū)域電網(wǎng)儲(chǔ)能控制器控制所述多元儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電狀態(tài)時(shí)，超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元的充電狀態(tài)值soc沒有達(dá)到95％時(shí)不允許放電且放電沒有達(dá)到允許放電深度5％時(shí)不允許充電；鋰電池儲(chǔ)能單元、鉛酸蓄電池儲(chǔ)能單元、全釩液流電池儲(chǔ)能單元的充電狀態(tài)值soc沒有達(dá)到80％不允許放電且放電沒有達(dá)到允許放電深度20％時(shí)不允許充電。

實(shí)施本發(fā)明一種提高區(qū)域電網(wǎng)能源利用率的多元儲(chǔ)能融合方法，具有以下有益效果：

1、本發(fā)明合理分配多元儲(chǔ)能單元的充放電工作狀態(tài)，多元儲(chǔ)能單元的利用率高；

2、本發(fā)明在區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)接入中多元儲(chǔ)能單元，能有效抑制區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)的功率波動(dòng)，避免可再生能源豐富地區(qū)在功率不平衡時(shí)出現(xiàn)棄光棄風(fēng)現(xiàn)象，可有效提高區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)的能源利用率；

3、本發(fā)明可以延長(zhǎng)電池儲(chǔ)能單元的使用壽命，可以在統(tǒng)一時(shí)間內(nèi)對(duì)電池儲(chǔ)能單元進(jìn)行整體維護(hù)，減少運(yùn)營(yíng)成本；

4、本發(fā)明配置接入超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元，可以有效抑制區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)的大功率波動(dòng)。

附圖說(shuō)明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：

圖1為區(qū)域電網(wǎng)示范基地的安裝示意圖；

圖2為超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元和電池儲(chǔ)能單元控制區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)需求功率的策略示意圖；

圖3為多元儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制策略框圖。

具體實(shí)施方式

為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

本發(fā)明提供一種提高區(qū)域電網(wǎng)能源利用率的多元儲(chǔ)能融合方法，區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)包括多元儲(chǔ)能系統(tǒng)、區(qū)域電網(wǎng)儲(chǔ)能控制器及與多元儲(chǔ)能系統(tǒng)連接的光伏板組和風(fēng)力發(fā)電機(jī)，多元儲(chǔ)能系統(tǒng)包括多組由鋰電池、鉛酸蓄電池、超級(jí)電容器、全釩液流電池分別組成的儲(chǔ)能單元，每組儲(chǔ)能單元都通過(guò)dc/dc變換單元連接至區(qū)域電網(wǎng)直流母線。以某區(qū)域電網(wǎng)示范基地為例，如圖1所示，其安裝有光伏發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其中光伏容量100kw，風(fēng)力發(fā)電容量50kw，配置5kw超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)、10kw鉛酸蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、15kw磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、20kw全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)及100kw負(fù)載。分配方法為：配置5組每組容量為1kw超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元、配置5組每組容量為2kw鉛酸蓄電池儲(chǔ)能單元，配置5組每組容量為3kw磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能單元、配置2組每組容量為10kw全釩液流電池儲(chǔ)能單元及100kw負(fù)載。每組儲(chǔ)能單元都通過(guò)dc/dc模塊連接至區(qū)域電網(wǎng)直流母線上。該多元儲(chǔ)能融合方法方法包括：

多元儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)的需求功率ptotal進(jìn)行預(yù)測(cè)控制，具體采用以下控制方法：先給定功率p0，在時(shí)間段△t內(nèi)檢測(cè)到區(qū)域電網(wǎng)實(shí)際輸出功率p實(shí)際，若|p實(shí)際-p0|大于0.001w，則接著輸入給定功率值為p0+(p實(shí)際-p0)/△t，如此進(jìn)行迭代計(jì)算直到|p實(shí)際-p0|在0.001w內(nèi)。

預(yù)測(cè)得到的區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)需求功率ptotal分為緩變需求功率和快變需求功率。電池儲(chǔ)能單元控制緩變需求功率；超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元控制快變需求功率，例如，區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)的需求功率ptotal有巨大功率波動(dòng)時(shí)，超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元優(yōu)先投入運(yùn)行，吸收或放出電能以平抑區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量波動(dòng)，參照?qǐng)D2，在t時(shí)刻采集區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)的能量為pn，在t+t0時(shí)刻采集區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)的能量為pn+1，若|(pn+1-pn)/t0|小于4，則電池儲(chǔ)能單元通過(guò)充放電控制緩變需求功率；若|(pn+1-pn)/t0|大于4，則超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元通過(guò)充放電控制快變需求功率。

區(qū)域電網(wǎng)儲(chǔ)能控制器記錄每組鋰電池儲(chǔ)能單元、鉛酸蓄電池儲(chǔ)能單元、全釩液流電池儲(chǔ)能單元的充放電狀態(tài)。根據(jù)每組鋰電池儲(chǔ)能單元、鉛酸蓄電池儲(chǔ)能單元、全釩液流電池儲(chǔ)能單元的充放電(soc)狀態(tài)，合理配置其工作狀態(tài)，使其工作在最佳的運(yùn)行范圍內(nèi)。具體采用以下控制方法：超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元的充電狀態(tài)值soc沒有達(dá)到95％時(shí)不允許放電且放電沒有達(dá)到允許放電深度5％時(shí)不允許充電；鋰電池儲(chǔ)能單元、鉛酸蓄電池儲(chǔ)能單元、全釩液流電池儲(chǔ)能單元的充電狀態(tài)值soc沒有達(dá)到80％不允許放電且放電沒有達(dá)到允許放電深度20％時(shí)不允許充電。

區(qū)域電網(wǎng)儲(chǔ)能控制器記錄每組電池儲(chǔ)能單元的充放電次數(shù)，根據(jù)每組鋰電池儲(chǔ)能單元、鉛酸蓄電池儲(chǔ)能單元、全釩液流電池儲(chǔ)能單元的充放電次數(shù)，合理配置其工作狀態(tài)，使其工作在最佳的運(yùn)行范圍內(nèi)。具體采用以下控制方法：鋰電池儲(chǔ)能單元、鉛酸蓄電池儲(chǔ)能單元、全釩液流電池儲(chǔ)能單元的充放電次數(shù)比例為30:5:130，鋰電池儲(chǔ)能單元的最大充放電次數(shù)為3000次，鉛酸蓄電池儲(chǔ)能單元的最大充放電次數(shù)為500次，全釩液流電池儲(chǔ)能單元的最大充放電次數(shù)為13000次。

區(qū)域電網(wǎng)多元儲(chǔ)能控制策略依據(jù)多目標(biāo)優(yōu)化運(yùn)行，優(yōu)化目標(biāo)包括新能源消納能力最大、多元儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電次數(shù)最少和區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行成本最小，多元儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率大小和對(duì)應(yīng)儲(chǔ)能組數(shù)多少依據(jù)不同運(yùn)行目標(biāo)而變化。

圖3為多元儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制策略框圖，其列出了54種不同狀態(tài)下對(duì)應(yīng)儲(chǔ)能充放電控制策略，其中圖中框外數(shù)字表示54種狀態(tài)中該輸出策略可能出現(xiàn)的次數(shù)?？騼?nèi)數(shù)字“1”表示區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)多元儲(chǔ)能系統(tǒng)的需求為放電且數(shù)字“2”表示區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)多元儲(chǔ)能系統(tǒng)的需求為放電且數(shù)字“3”表示區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)多元儲(chǔ)能系統(tǒng)的需求為放電且數(shù)字“4”表示區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)多元儲(chǔ)能系統(tǒng)的需求為放電且數(shù)字“5”表示區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)多元儲(chǔ)能系統(tǒng)的需求為放電且數(shù)字“6”表示區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)多元儲(chǔ)能系統(tǒng)的需求為放電且字母“a”表示電池soc低于下限狀態(tài)；字母“b”表示電池soc處于正常工作狀態(tài)；字母“c”表示電池soc高于上限狀態(tài)。字母“d”表示超級(jí)電容器soc低于下限狀態(tài)；字母“e”表示超級(jí)電容器soc處于正常工作狀態(tài)；字母“f”表示超級(jí)電容器soc高于上限狀態(tài)。其中：ptotal表示區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)多元儲(chǔ)能系統(tǒng)的需求功率；表示允許放電的超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元對(duì)應(yīng)最大輸出功率；表示允許放電的電池儲(chǔ)能單元剩余容量對(duì)應(yīng)最大輸出功率；表示允許充電的超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元最大輸入功率；表示允許充電的電池儲(chǔ)能單元最大輸入功率。pw為區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)出功率之和，pboi為負(fù)荷需消耗功率之和。

若區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)的需求功率ptotal小于零，在|ptotal|小于超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元剩余容量對(duì)應(yīng)最大輸出功率值時(shí)，則先釋放超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元電量；在|ptotal|大于且小于電池儲(chǔ)能單元剩余容量對(duì)應(yīng)最大輸出功率與之和時(shí)，則釋放超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元和電池儲(chǔ)能單元存儲(chǔ)的電量；若|ptotal|大于與之和，則釋放超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元和電池儲(chǔ)能單元存儲(chǔ)的電量，并且連接電網(wǎng)，電網(wǎng)將多元儲(chǔ)能系統(tǒng)的差額電量輸入?yún)^(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)。

上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。