[發明專利]一種基于油電混合聯供的綜合能源管理系統及方法

有效

• 申請號: 201910875348.8
• 申請日: 2019-09-17
• 公開（公告）號: CN110610270B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 馬大中;于春洋;胡旭光;任程澤;馮健;張化光;李云博;徐臨平;王睿
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/02;G06Q50/06;H02J3/32;H02J3/38;H02J13/00
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 陳曦

1.一種基于油電混合聯供的綜合能源管理系統，其特征在于，包括：G/M電機單元、控制單元、通信單元、檢測單元、儲能單元和功耗單元；

所述G/M電機單元設置于輸油管道上，包括多個電機和雙向能量變換器，所述雙向能量變換器通過直流母線分別與儲能單元和功耗單元連接，通過PWM調制技術實現電機的發電模式和電動模式的轉換，既可對流體能量進行收集和轉換，又可向輸油管道提供動力；

所述儲能單元包括電池堆，并網于直流母線，用于存儲電機產生的電能；

所述功耗單元通過逆變單元與直流母線連接；

所述檢測單元用于檢測電機的電流、電壓、轉速以及電池溫度和管路的液位、流體流速、流體壓強，并通過通信單元與輸油系統調控中心進行信息交互；

所述通信單元用于將檢測單元所采集的信息和輸油系統調控中心的信息發送給控制單元；

所述控制單元對檢測單元所采集的信息和輸油系統調控中心的信息進行處理生成控制指令，控制修正G/M電機單元阻尼、控制電機的工作模式、控制電池堆的拓撲關系、控制直流母線電能的應用；

(1)所述控制單元根據下列控制模型生成控制指令，控制修正G/M電機單元阻尼、控制電機的工作模式：

其中，P為管道中心流體壓強，MPa；ρ為管道中流體密度，kg/m³；Δt為油罐液位高度；A₀為管線截面積；為鐵損，為銅損；V是輸油流速，m/s；C_D為阻力系數，C_D＝f(R_e)，R_e為雷諾數；

當sgn x＝1時，電機為發電模式；當sgn x＝-1時，電機為電動模式；

(2)所述控制單元根據下列目標函數控制電池堆的拓撲關系；

其中，t_ij為電池節可用時間，SOC_ij為電池陣列SOC的元素，λ為電池SOC的臨界值，表示電池陣列額定容量，為容量損失百分比，u_B(t+Δt)為下一狀態電池控制率估算，P_pred＝γP，γ為電池能量供應/消耗占比，p_ij為電池陣列功率元素；根據上述目標函數，優化選擇系統選擇電池陣列應用，求取最優解；根據最優解，構造電池充放策略u_B；

(3)所述控制單元根據下列經濟目標函數控制直流母線電能的應用：

其中，x＝[p_grid p_bc p_gc p_gb]^T，

c＝diag(c₁,c₂,c₃,c₄)為參數矩陣，其中c_i∈{1,-1}，支出表示為1，收入表示為-1；C_ost為系統的費用；M_t為價值矩陣，x為功率向量，c_grid為從電網買電用于現場負載的價格，c_sc為系統充電樁售電的電價，c_gc為系統從電網買電用于電樁的售電價；c_gb為點電網為電池組充電價格，c_gas為系統出售燃料電池燃料售價，C_t為燃料售量，C_S為系統運維成本，m為常數系數，表示裕量；通過上述目標函數求取最優解，即系統費用最低。

2.如權利要求1所述的基于油電混合聯供的綜合能源管理系統，其特征在于，所述G/M電機單元的電機具有發電模式和電動模式兩種工作模式，電機的葉片具有雙模幾何特性以配合電機的兩種工作模式。

3.如權利要求1所述的基于油電混合聯供的綜合能源管理系統，其特征在于，所述儲能單元包括：電池堆和充電樁，所述電池堆由鋰電池堆和燃料電池堆構成，直流母線分三部分對儲能單元供電，第一部分供應鋰電池堆儲能，第二部分用于制備氫氣實現氫燃料電池堆儲能，第三部分為充電樁充電；所述電池堆和充電樁采用雙向控制模式，電網異常時可向直流母線供電。