[發明專利]一種光儲柴孤島微電網系統的能量管理及協調控制策略的方法

在審

• 申請號: 202110401269.0
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113131516A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 沈迎;黃策;周美強;魏玉華;張效源;胡錫東;高秀麗;付建勇;王良勇;李志鵬;兀鵬越;楊沛豪
• 申請（專利權）人: 國家能源費縣發電有限公司;西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/32
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發明公開了一種光儲柴孤島微電網系統的能量管理及協調控制策略的方法，包括步驟：1)建立光儲柴孤島微電網系統的整體數學模型；2)根據步驟1)建立微電源數學模型；3)在步驟2)的基礎上建立綠色節能型能量管理策略模型；4)依據步驟1)、步驟2)、步驟3)建立各微源控制策略；5)根據步驟4)建立準同期并網控制；6)根據步驟5)建立基于能量管理的微電網系統協調控制策略研究。本發明為基于光儲柴的孤島微電網規劃、設計和運行提供理論依據，進一步促進太陽能等清潔能源的發展和利用。

技術領域

本發明屬于儲能控制策略領域，具體涉及一種光儲柴孤島微電網系統的能量管理及協調控制策略的方法。

背景技術

面對緊張的資源環境，世界各國都加快了對清潔能源的研發，我國的電力需求也逐漸依賴于清潔能源。不同于化石能源的高昂成本及燃燒后對環境產生污染的不好影響，風、光、水等清潔能源對環境無污染，并且有著取之不盡用之不竭的天然優勢，將有不可限量的發展空間。然而，由于受日照強度、溫度等氣象條件的影響，太陽能具有間接以及波動的特點，這些特點也給電網的電能質量、可靠運行等方面都帶來了嚴峻的挑戰。為了更加合理地利用清潔能源發電，削弱其負面影響，需加入儲能裝置來平抑功率波動，使得系統的電壓、頻率能維持穩定，微電網的概念應運而生。微電網既可以在并網模式下運行，也可以在孤島模式下運行。其中，孤島微電網是指能獨立運行、無需接入大電網的微電網。孤島微電網中，通常會加入常規的發電機組(如微燃機、柴油機等)來配合清潔能源發電機組(如風力發電、光伏發電等)對整個微電網進行供電，同時加入儲能裝置(如蓄電池、超級電容等)來維持系統的電壓和頻率的穩定。微網中的微源種類多樣，相較于單一的能源發電，微網更加復雜，如果不能合理利用各個微源，合理配置其容量，不僅發揮不出清潔能源的優勢，還會使系統的電能質量下降，并且增加不必要的經濟成本，對電網造成負面影響。截止目前為止，與微電網相關的各個領域的研究工作已經驗證了其發展的可行性，但是在可靠性、環保性等方面綜合考慮的仍然不夠。由于這些指標往往是相互牽制的，因此如何合理的對能源進行優化配置，用有效的控制手段增強系統的可靠性是一重要問題。

發明內容

本發明基于改進鯨魚算法研究了混合儲能系統的優化配置。本發明圍繞光儲柴孤島微電網系統，重點開展了微電網的容量優化配置和多源協調控制策略的研究。以充分利用太陽能發電、優化儲能電池的工作狀態、使系統穩定經濟運行為目標，提出了一種綠色節能型能量管理策略；在此策略的基礎上提出了種光儲柴孤島微電網系統的能量管理及協調控制策略的方法。

本發明采取如下技術方案來實現的：

一種光儲柴孤島微電網系統的能量管理及協調控制策略的方法，包括以下步驟：

1)建立光儲柴孤島微電網系統的整體數學模型；

2)根據步驟1)建立微電源數學模型；

3)在步驟2)的基礎上建立綠色節能型能量管理策略模型；

4)依據步驟1)、步驟2)、步驟3)建立各微源控制策略；

5)根據步驟4)建立準同期并網控制；

6)根據步驟5)建立基于能量管理的微電網系統協調控制策略研究。

本發明進一步的改進在于，步驟1)建立的光儲柴孤島微電網系統的整體數學模型為：

從微源組合和調度控制兩個方面建立網架，該光儲柴孤島微電網系統由光伏模塊、蓄電池模塊和柴油機模塊組成；調度控制通過中央控制器實現；

其中光伏模塊是主要功率輸出部分，蓄電池模塊用來平抑光伏發電中產生的頻率波動，柴油發電機模塊是在極端天氣下接入系統以保證其穩定運行；