[發明專利]一種微網能量管理系統及方法

有效

• 申請號: 201210100048.0
• 申請日: 2012-04-09
• 公開（公告）號: CN102623991A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 丁凱;鮑延杰;王道洪
• 申請（專利權）人: 深圳市理工新能源有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/28;H02J3/18
• 代理公司: 深圳市康弘知識產權代理有限公司 44247
• 代理人: 胡朝陽;袁輝

技術領域

本發明涉及微網，尤其是涉及一種微網能量管理系統及方法。

背景技術

微網也稱微電網，是智能電網的重要組成部分。現有技術中，微網可配合儲能單元穩定自主地脫網運行，實現各分布式發電單元與負載、儲能單元之間能量的優化調度和網絡的經濟運行。與傳統的大容量火力發電相比，微網中存在分布式能源的波動性問題。為了較好的實現微網的穩定運行，除了作為不間斷電源的儲能要能滿足負荷對電能容量的要求之外，還需要一定的儲能容量以滿足負荷調節。

目前，蓄電池儲能技術是最成熟、商業普及最廣的儲能技術，在微網中的應用也最為廣泛，如荷蘭Continuon微網，希臘NTUA微網，日本Wakkanai微網等均是以蓄電池裝置為主控單元的主從控制模式微網系統。

現階段由于儲能裝置價格昂貴且維護成本高，如果儲能裝置的設計既滿足了不間斷電源的儲能要求，又滿足負荷調節要求，那么勢必在微網中將采用大量的儲能裝置，這將使得微網系統建設成本過高，發電成本也沒有優勢，從而阻礙了微網的發展。

關于微網的研究成果非常豐富，如：2011年4月發表的合肥工業大學博士學位論文“微網系統的運行優化與能量管理研究”。該文指出：在微網系統中，分布式儲能單元可用于平抑負荷波動、進行削峰填谷；與風力發電、光伏發電等可再生能源發電技術相配合，以穩定系統的功率輸出，增強可再生能源發電系統的可調度性能；保證電能質量，提高用戶側可靠性；提供頻率調節、瞬時響應備用、旋轉備用等輔助服務功能；可通過參與電力市場，利用峰谷電價差異使儲能系統擁有者獲得一定的經濟收益；與此同時可提高電網的輸配電能力、延緩電網升級擴建、降低電網投資成本等。

該文同時指出：風力發電、光伏發電等可再生能源發電的大面積推廣應用面臨著能源供應的間歇性和不可預測性這一基本技術難點。儲能技術對于處理這一問題，將發揮重要甚至是關鍵性的作用：可平抑可再生能源發電單元的短期隨機波動（分秒級），平滑可再生能源發電單元的功率輸出曲線，穩定系統頻率；可平抑可再生能源發電單元的長期波動（小時級），以使可再生能源發電單元成為可調度型發電單元，增加其功率輸出的穩定性；可緩解可再生能源發電的預測偏差所帶來的影響，根據可再生能源發電的預測情況，儲能配合輔助輸出，可提高單元輸出的可靠度，尤其在參與電力市場的情形下更為重要。

從該文可以得知，儲能技術在微網的穩定運行至關重要。但如果一味的追求高性能的微網系統，需要在微網系統中設置大量的儲能裝置。而現階段，由于儲能裝置價格昂貴，大量的儲能裝置勢必會降低微網發電的性價比。

又如華北電力大學（北京）碩士學位論文“微網的經濟運行研究”，根據該論文及論文中的圖2－2可知，從燃料輸入到能量終端用戶，微網中主要的能量流有電能流和熱能流。能量終端用戶被分為四類：電力負荷如照明燈；供冷負荷就是利用余熱來滿足任何標準的壓縮機制冷需要；熱水和空間加熱負荷就是利用余熱發電機或者直接用天然氣來滿足需要。微網內熱負荷是由熱電聯供的微電源來滿足，它們產生的熱量除了有少量廢熱外，其余的通過換熱器后，一部分用來滿足熱負荷需求，另一部分儲存在熱儲存器里。儲存起來的熱能在熱負荷增加時釋放出來供用戶使用，期間會有一定比例的熱量損耗掉。該文中的熱水和空間加熱負荷是利用余熱發電機或者天然氣來滿足要求，并且該文僅給出了熱水和空間加熱負荷的來源。

又如刊于《電網技術》2009年第33卷第20期的“基于粒子群優化算法的含多種供能系統的微網經濟運行分析”。該文給出微網中主要的能量流有電能流、熱能流和天然氣流，其流向為從燃料輸入到能量終端用戶。能量終端用戶分為電力負荷、供冷負荷、熱水和空間加熱負荷、天然氣負荷5類。但是，該文未給出熱水和空間加熱負荷的具體定義、來源以及使用方法。

再如高研的合肥工業大學碩士學位論文“基于CIM的分布式發電系統圖形平臺的研究”。該文給出微電網和大電網通過PCC進行能量交換，雙方互為備用，從而提高了供電的可靠性。圖6所示為由微型燃氣輪機、風力發電、光伏發電、生物質能發電、燃料電池和儲能裝置構成的微電網系統，其中部分微電源接在熱負荷附近，可以為當地用戶供熱，從而提高了能源的利用效率。該文中的熱負荷熱量的來源于燃料電池。