[發明專利]一種微電源與儲能實時調控方法

在審

• 申請號: 202010769447.0
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN111884221A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 李波;陳樂樂;楊少布道;李健
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/28;H02J3/32;H02J3/38;H02J3/46;H02J3/48
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所 22102
• 代理人: 陳傳林

1.一種微電源與儲能實時調控方法，其特征是，它包括以下內容：

1)不論是并網狀態還是離網狀態下，微電源與儲能實時調控方法的主要控制目標是在保證微電網內實時的功率平衡和電壓頻率穩定的基礎上，滿足儲能功率約束、儲能充放電荷電量約束及并網時聯絡線功率約束條件，其表達式為：

其中，∑P_DG(t)為t時刻各微源發出的總有功功率；P_bat(t)為t時刻儲能的有功功率，設定放電為正，充電為負；P_TL(t)為t時刻經由聯絡線傳輸的有功功率，設定微網向配網輸送功率時為正，反之為負；∑P_L(t)為t時刻微電網內的負荷總有功功率；∑P_loss(t)為t時刻微電網內總有功功率損耗；P_TLmax(t)為t時刻聯絡線上允許傳輸的最大有功功率，由配電網管理中心進行設定；儲能的功率限值介于最大充電功率與最大放電功率之間，P_CMAX為儲能最大充電功率；P_DMAX為儲能最大放電功率；SOC_min為儲能放電的荷電量下限值，SOC_max為儲能充電的荷電量上限值；

2)并網運行時：微電網中央控制器執行并網運行時微電源與儲能的實時調控，為最大化利用可再生能源，存在間歇性和不穩定的微電源采用最大功率點跟蹤控制保持最大功率輸出，儲能系統起到平抑微電源出力波動、削峰填谷、提高可再生能源利用效率作用，儲能控制器按照微電網中央控制器下發的指令調整儲能系統的充放電功率，在已知系統峰谷平負荷出現時間的情況下，通過考慮峰谷平時刻來劃分供電優先級，在峰時刻微電網處于儲能優先模式，谷時刻處于市電優先模式，其它時間處于一般模式，其中儲能優先模式的含義是當儲能SOC值大于其放電的下限值時，微電網內的負荷功率消耗優先由儲能提供，不足部分再由市電來補充；儲能市電優先模式的含義是不管儲能SOC值是否大于其放電的上限值，微網內負荷功率消耗均由市電提供而儲能不放電；一般模式的含義是當儲能SOC值大于其放電的下限值時，儲能以設定的放電功率為微電網內的負荷供電，不足部分再由市電來補充。并網運行的首要任務是微電網在滿足負荷需求的前提下，用電峰時盡量向電網售電，用電谷時盡量從電網購電。并網運行時的微電源與儲能的實時調控具體步驟為：

(1)并①：P_TL(t)＝-(∑P_L(t)+∑P_loss(t)+P_bat(t)-∑P_DG(t))0；

P_bat(t)＝-P_C(t)0；

當∑P_DG∑P_L+∑P_loss且SOCSOC_max時，此時儲能SOC值未達到充電上限，若微電網選擇市電優先模式，則儲能按設定的充電功率充電，配電網提供有功功率給負荷和儲能系統，P_C(t)為設定的儲能充電功率；

(2)并②：P_TL(t)＝-(∑P_L(t)+∑P_loss(t)+P_bat(t)-∑P_DG(t))0；

P_bat(t)＝0；

當∑P_DG∑P_L+∑P_loss且SOCSOC_max時，此時儲能SOC已達到充電上限值，若微電網選擇市電優先模式，則儲能既不充電也不放電，剩余的負荷有功功率由配電網提供；

(3)并③：P_TL(t)＝P_bat(t)+∑P_DG(t)-∑P_L(t)-∑P_loss(t)0；

儲能優先模式：P_bat(t)＝P_DMAX0；

一般模式:P_bat(t)＝P_D0；

當∑P_DG∑P_L+∑P_loss且SOCSOC_min時，若微電網選擇儲能優先模式，則儲能系統調整輸出的有功功率至最大值，并判斷是否滿足此有功功率缺額，如果P_DMAX∑P_L(t)+∑P_loss(t)-∑P_DG(t)，既儲能系統按照最大放電功率仍不能滿足此有功功率缺額，則剩余功率缺額由配電網提供，若微電網選擇一般模式，則儲能系統按照設定的放電功率放電，P_D為儲能放電時設定的有功出力；

(4)并④：P_TL(t)＝0；

P_bat(t)＝∑P_L(t)+∑P_loss(t)-∑P_DG(t)0；

當∑P_DG∑P_L+∑P_loss，SOCSOC_min且P_DMAX≥∑P_L(t)+∑P_loss(t)-∑P_DG(t)時，微電網選擇儲能優先模式，儲能系統放電功率能夠滿足此有功功率缺額，則儲能按照此有功功率缺額放電，聯絡線上傳輸的有功功率為零；

(5)并⑤：P_TL(t)＝P_bat(t)＝-P_C(t)0；

當∑P_DG＝∑P_L+∑P_loss且SOCSOC_max時，此時分布式微源發電功率剛好等于負荷消耗功率，儲能按照設定的充電功率充電，由配電網為儲能系統提供有功功率，既聯絡線上輸送的有功功率等于儲能的充電功率，保證儲能系統有充足的電量；

(6)并⑥：P_TL(t)＝0；

P_bat(t)＝0；

當∑P_DG＝∑P_L+∑P_loss且SOC≥SOC_max時，此時儲能SOC值已達到充電上限值，且分布式微源發電功率可以滿足負荷需求，則儲能既不充電也不放電，聯絡線上輸送的有功功率為零；

(7)并⑦：P_TL(t)＝∑P_DG(t)-∑P_L(t)-∑P_loss(t)0；

P_bat(t)＝0；

當∑P_DG∑P_L+∑P_loss且SOC≥SOC_max時，此時儲能SOC值已達到充電上限值，則多余的電量輸送給配電網，儲能既不充電也不放電；

(8)并⑧：P_TL(t)＝0；

P_bat(t)＝∑P_L(t)+∑P_loss(t)-∑P_DG(t)0；

當∑P_DG∑P_L+∑P_loss，SOCSOC_max，此時儲能允許充電，若P_CMAX≥∑P_DG(t)-∑P_L(t)-∑P_loss(t)，既儲能系統能夠完全吸收這部分多出的有功功率，則多出的這部分有功功率全部用來給儲能充電，聯絡線上輸送的有功功率為零；

(9)并⑨：P_TL(t)＝∑P_DG(t)+P_bat(t)-∑P_L(t)-∑P_loss(t)0；

P_bat(t)＝-P_CAMX；

當∑P_DG∑P_L+∑P_loss，SOCSOC_max時，若P_CMAX∑P_DG(t)-∑P_L(t)-∑P_loss(t)時，既儲能的最大充電功率小于此功率差值不能完全吸收這部分有功功率，則儲能按照最大充電功率充電，多余的電輸送到配電網；

3)離網運行時：微電網中央控制器執行離網運行時的微電源與儲能的實時調控策略。儲能控制器按照微電網中央控制器下發的指令調整儲能系統的充放電功率，各分布式微源采用最大功率點跟蹤控制保持最大功率輸出。在儲能系統的調節能力不足以保持微電網的功率平衡時，由中央控制器下發切負荷或減少微源出力的指令：在超負荷情況下，既各微源及儲能發電功率不能滿足負荷需求時，逐級切除負荷，盡可能保證重要負荷不斷電；在風電和光伏輸出功率過多時，儲能首先進行吸收功率的調節，當儲能裝置達到充電上限時，通過控制系統減少各微源出力，保證系統的功率平衡，減少的功率值進行加權分配，使各微源共同承擔，加權分配是通過測量各分布式微源的輸出功率值P₁，P₂…P_n，根據超出儲能吸收范圍的功率值可得到所有各分布式微源需減少輸出的功率總和P＝P₁+P₂+…P_n-P_bat，將需減少的功率進行加權，根據每個微源變流器的加權值D_P_i＝P_i/(P₁+P₂+…+P_n)分配到各變流器，既微電網內各分布式微源要減少的功率△P＝P*D_P_i；離網運行時的實時調控具體步驟如下：

(1)孤①：P_cl(t)＝∑P_L(t)+∑P_loss(t)-∑P_DG(t)；

當∑P_DG∑P_L+∑P_loss且SOCSOC_min時，此時儲能SOC值已達到放電下限值不能放電，則必須切除部分有功負荷，P_cl(t)為t時刻必須切除的有功負荷；

(2)孤②：P_bat(t)＝∑P_L(t)+∑P_loss(t)-∑P_DG(t)0；

P_L2(t)＝P_DMAX-P_bat(t)；

當∑P_DG∑P_L+∑P_loss，SOCSOC_min時，此時儲能能夠放電，判斷儲能最大放電功率是否滿足此有功功率缺額，若P_DMAX≥∑P_L(t)+∑P_loss(t)-∑P_DG(t)，既其最大放電功率能夠滿足此有功功率缺額，則儲能放電補充此有功功率缺額；且該狀態下微電網仍能接納更多的負荷，P_L2(t)為t時刻微電網還可接納的有功負荷；

(3)孤③：P_cl(t)＝∑P_L(t)+∑P_loss(t)-∑P_DG(t)-P_DMAX；

P_bat(t)＝P_DMAX0；

當∑P_DG∑P_L+∑P_loss，SOCSOC_min時，若P_DMAX∑P_L(t)+∑P_loss(t)-∑P_DG(t)，既其最大放電功率仍不能滿足此有功功率缺額，則必須切除部分有功負荷；

(4)孤④：P_bat(t)＝0；

P_L4(t)＝P_DMAX；

P_G4(t)＝P_CMAX；

當∑P_DG＝∑P_L+∑P_loss時，微電源有功出力等于負荷和線損的有功功率之和，儲能既不充電也不放電。在這種狀態下，若SOC(t)SOC_min則t時刻儲能不可以放電，所以微電網不能有新的負荷并網；若SOC(t)SOC_min則t時刻儲能能夠放電，則微電網還可以接入的負荷容量為P_L4(t)；若SOC_minSOC(t)SOC_max則t時刻儲能可以充電，則微電網還能夠接入的微電源容量為P_G4(t)；若SOC(t)≥SOC_max則t時刻儲能不能充電，則不能有新的微電源接入微電網；

(5)孤⑤：P_cp(t)＝∑P_DG(t)-∑P_L(t)-∑P_loss(t)；

P_bat(t)＝0；

當∑P_DG∑P_L+∑P_loss且SOC≥SOC_max時，此時儲能SOC值已達到充電上限值不能繼續充電，則必須減少部分微電源有功功率，P_cp(t)為t時刻必須減少的微電源有功功率，按照加權分配的方式分配給各微源；

(6)孤⑥：P_bat(t)＝-(∑P_DG(t)-∑P_L(t)-∑P_loss(t))0；

P_G6(t)＝P_CMAX-P_bat(t)；

當∑P_DG∑P_L+∑P_loss，SOCSOC_max時，儲能可以充電，判斷其最大充電功率是否大于此功率差值，若P_CMAX≥∑P_DG(t)-∑P_L(t)-∑P_loss(t)，既儲能系統能夠完全吸收這部分多出的有功功率，則儲能以此功率差值充電；且這種狀態下還可以接入一定的微電源有功功率。P_G6(t)為t時刻還可接入的微電源有功功率；

(7)孤⑦：P_cp(t)＝∑P_DG(t)-P_CMAX-∑P_L(t)-∑P_loss(t)；

P_bat(t)＝-P_CMAX0；

當∑P_DG∑P_L+∑P_loss，SOCSOC_max時，若P_CMAX∑P_DG(t)-∑P_L(t)-∑P_loss(t)，既儲能的最大充電功率小于此功率差值不能完全吸收這部分多出的有功功率，則儲能以最大充電功率充電，并減少部分微電源有功功率，P_cp(t)為t時刻必須減少的微電源有功功率，按照加權分配的方式分配給各微源。