[發(fā)明專(zhuān)利]孤立電力系統(tǒng)中脈沖負(fù)載能量調(diào)控方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711342471.0
• 申請(qǐng)日: 2017-12-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107863779B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳穎;李凡;黃少偉;沈沉;梅生偉;謝睿
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/28
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/28;H02J3/24;H02J7/34
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種孤立電力系統(tǒng)中脈沖負(fù)載能量控制方法及系統(tǒng)，其中，所述方法包括：S1，通過(guò)求解預(yù)設(shè)優(yōu)化模型，獲取所述多個(gè)超級(jí)電容中每個(gè)超級(jí)電容的充電接入時(shí)刻及充電時(shí)長(zhǎng)，其中，所述預(yù)設(shè)優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)為所述多個(gè)脈沖負(fù)載的供電收益之和最大；S2，根據(jù)每個(gè)超級(jí)電容的充電接入時(shí)刻和充電時(shí)長(zhǎng)，對(duì)每個(gè)超級(jí)電容的充放電進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述多個(gè)脈沖負(fù)載的能量調(diào)控。根據(jù)預(yù)設(shè)優(yōu)化模型對(duì)系統(tǒng)中多個(gè)脈沖負(fù)載進(jìn)行調(diào)控，使得調(diào)控策略滿足系統(tǒng)需求具有理論保證，同時(shí)適用于對(duì)系統(tǒng)中多個(gè)脈沖負(fù)載進(jìn)行能量調(diào)控。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實(shí)施例涉及能源技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種孤立電力系統(tǒng)中脈沖負(fù)載能量調(diào)控方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

孤立電力系統(tǒng)可能需要給脈沖負(fù)荷供電，一旦被觸發(fā)，脈沖負(fù)載將在短時(shí)間內(nèi)消耗大量能量，功率常在兆瓦(MW)量級(jí)以上。孤立電力系統(tǒng)中能量由發(fā)電機(jī)提供，儲(chǔ)能設(shè)備作為輔助，為了保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，必須保持功率瞬時(shí)平衡。在沒(méi)有合理安排脈沖負(fù)載的情況下，電力系統(tǒng)可能失去穩(wěn)定性至崩潰。另一方面，希望在給定的時(shí)間段內(nèi)，供電收益最大，即為脈沖負(fù)載供電的次數(shù)盡可能多。有多個(gè)脈沖負(fù)載時(shí)，在穩(wěn)定性分析中需要考慮它們的共同作用，并且最大化供電總收益。

如圖1所示，因?yàn)槊}沖負(fù)載功率非常大，孤立電力系統(tǒng)不是直接對(duì)脈沖負(fù)載供電，而是通過(guò)超級(jí)電容作為能量的中間介質(zhì)。在S₁閉合S₂斷開(kāi)時(shí)，超級(jí)電容與孤立電力系統(tǒng)相連，孤立電力系統(tǒng)為超級(jí)電容充電，充電功率為P_C。超級(jí)電容充電完畢后，S₁斷開(kāi)S₂閉合，超級(jí)電容與孤立電力系統(tǒng)斷開(kāi)，對(duì)脈沖負(fù)載放電。超級(jí)電容充電的時(shí)間比放電時(shí)間長(zhǎng)，就可以使充電功率P_C比脈沖負(fù)載所需功率小，從而讓孤立電力系統(tǒng)可以承擔(dān)。

對(duì)于孤立電力系統(tǒng)給脈沖負(fù)載供電的問(wèn)題，國(guó)外已有學(xué)者提出單個(gè)脈沖負(fù)載時(shí)，電力系統(tǒng)對(duì)超級(jí)電容充電過(guò)程的控制方式。該方式考慮了同步發(fā)電機(jī)的功率爬坡限制和最大功率限制、變流器最大電流限制和電流爬坡限制，控制目標(biāo)是在盡可能短的時(shí)間內(nèi)為超級(jí)電容充足夠的電能，并結(jié)束充電過(guò)程。圖2超級(jí)電容單次充電過(guò)程，橫坐標(biāo)是時(shí)間，縱坐標(biāo)是瞬時(shí)充電功率P_C。從t₀時(shí)刻開(kāi)始充電。t₀到t₁時(shí)間段，由充電電流增加速率限制，即充電電流增加速率達(dá)到上限。t₁到t₂由發(fā)電機(jī)功率爬坡能力限制，充電功率增加速率達(dá)到上限。t₂到t₃由發(fā)電機(jī)最大發(fā)電功率限制，充電功率達(dá)到上限。t₃到t₄是充電電流最快減少到0的過(guò)程，充電功率也降到0。如果控制過(guò)程出現(xiàn)誤差，t₄時(shí)充電電流仍然沒(méi)有減少到0，那么需要t₄到t₅的時(shí)間將電流降為0。

但是，上述控制方法并未考慮電力系統(tǒng)的任何約束條件，對(duì)于求出的解是否能夠滿足系統(tǒng)需求沒(méi)有理論保證，同時(shí)上述控制方法只針對(duì)單個(gè)脈沖負(fù)載的情況，不能適用于具有多個(gè)脈沖負(fù)載的電力系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種克服上述問(wèn)題或者至少部分地解決上述問(wèn)題的孤立電力系統(tǒng)中脈沖負(fù)載能量調(diào)控方法及系統(tǒng)。

一方面本發(fā)明實(shí)施例提供了一種孤立電力系統(tǒng)中脈沖負(fù)載能量調(diào)控方法，所述孤立電力系統(tǒng)包括多個(gè)脈沖負(fù)載以及多個(gè)超級(jí)電容，所述多個(gè)脈沖負(fù)載與所述多個(gè)超級(jí)電容一一對(duì)應(yīng)，所述方法包括：

S1，通過(guò)求解預(yù)設(shè)優(yōu)化模型，獲取所述多個(gè)超級(jí)電容中每個(gè)超級(jí)電容的充電接入時(shí)刻及充電時(shí)長(zhǎng)，其中，所述預(yù)設(shè)優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)為所述多個(gè)脈沖負(fù)載的供電收益之和最大；

S2，根據(jù)每個(gè)超級(jí)電容的充電接入時(shí)刻和充電時(shí)長(zhǎng)，對(duì)每個(gè)超級(jí)電容的充放電進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述多個(gè)脈沖負(fù)載的能量調(diào)控。