CN103745269A - 一种含分布式光伏的微网系统能量优化管理方法 - Google Patents

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余晓鹏
杨海晶
张振安
刘巍
赵勇
张岩
邹广宇
于泷泽
刘洁
王芳
李宁
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TIANJIN TDQS ELECTRIC NEW TECHNOLOGY Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
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Abstract

本发明公开了一种含分布式光伏的微网系统能量优化管理方法，包括以下步骤：（1）确定微网系统的电负荷情况：（2）判断净负荷的数据：如果净负荷≥0，进入步骤（3）；如果净负荷＜0，则对储能电池进行充电后，进入步骤（4）；（3）确定三联供设备的供电原则：判断负荷电冷比与三联供产电冷比之间关系：采用以冷制电的方法或以电制冷的方法后，然后进入步骤（5）；（4）开启电制冷设备进行剩余系统供冷，进入步骤（5）；（5）结束本次流程进入下一循环，即转为步骤（1）进行下一轮判定。本发明可以确保孤立运行的微网系统，在能够满足系统电能、冷能需求的同时，实现系统稳定运行的目标。

Description

一种含分布式光伏的微网系统能量优化管理方法
技术领域
本发明涉及微网系统，尤其涉及一种含分布式光伏的微网系统能量优化管理方法。
背景技术
现有技术主要针对为含柴油发电机及可再生能源的能量管理方法，其针对为仅有电能需求的微网系统中，在能量管理过程中，主要考虑微网系统运行的经济性能，通过对设备启停逻辑进行确定，形成的仅含电能的微网系统的能量管理方法。
目前微网系统的能量管理方法多为以经济性为目标的电能调度方案，在成熟的软件中已有所应用，如homer软件中便应用了以经济性为目标的能量管理方法，其策略实质是通过计算每时刻的设备发电成本，选择低成本的设备进行供电。但是现有技术存在两种弊端，其一为仅能考虑电能一类的能源形式；其二，现有技术，如homer软件中，仅考虑系统的经济性能，无法考虑系统是否能够稳定。
发明内容
本发明的目的是提供一种含分布式光伏的微网系统能量优化管理方法，针对与含冷电需求的孤立型微网系统进行能量管理进行设计，使微网系统运行在经济工作区间，节省系统燃料消耗，提升设备的使用效率。
本发明采用下述技术方案：一种含分布式光伏的微网系统能量优化管理方法，包括以下步骤：（1）、确定微网系统的电负荷情况：净负荷=实际负荷－光伏发电系统功率输出后的负荷值；
（2）、判断净负荷的数据：如果Pnet(power)≥0，进入步骤（3）；如果Pnet(power)＜0，则对储能电池进行充电后，进入步骤（4）；其中Pnet(power)为净负荷；
（3）、确定三联供设备的供电原则：判断负荷电冷比与三联供产电冷比之间关系：如果
Figure BDA0000407754310000021
则采用以冷制电的方法，然后进入步骤（5）；如果
Figure BDA0000407754310000022
则采用以电制冷的方法，然后进入步骤（5）；
其中Pload(cool)为冷负荷；Ppower为三联供设备的产电值；Pcool为三联设备的制冷值；
（4）、开启电制冷设备进行剩余系统供冷，进入步骤（5）；
（5）、结束本次流程进入下一循环，即转为步骤（1）进行下一轮判定。
所述的以冷制电的方法步骤具体包括：
A、检测三联供设备运行在经济运行区间是否能满足系统冷负荷需求：如果能满足系统冷负荷需求，则进入步骤（B）；如果不能满足系统冷负荷需求，则调整三联供系统工作在经济运行区间的限值，然后开启电制冷设备进行剩余系统供冷，进入步骤（C）；
B、开启三联供供能设备，调整其制冷功率与冷负荷需求数据相等，进入步骤（C）；
C、检测储能电池荷电状态，并检测储能电池放电功率是否满足系统剩余电能需求：如果不能满足需求，则调整储能电池至其放电功率限值后进入步骤（D）；如果能满足需求，则将储能电池进行放电，进入步骤（5）；
D、切除无法满足的电负荷，进入步骤（5）。
所述的以电制冷的方法步骤具体包括：
（a）、检测三联供设备运行在经济运行区间是否能满足系统电负荷需求，如果能够满足电负荷需求，则进入步骤（b）；如果不能满足电负荷需求，则调整三联供系统工作在经济运行区间的限值，进入步骤（c）；
（b）、开启三联供供能设备，调整其制电功率与电负荷需求数据相等，进入步骤（d）；
（c）、检测储能电池放电功率是否满足系统剩余电能需求，如能满足剩余电能需求，进入步骤（d）；如不能满足剩余电能需求，则切除无法满足的电负荷，进入步骤（5）；
（d）、开启电制冷设备进行剩余系统供冷，进入步骤（5）。
本发明提出了一种含分布式光伏微网系统孤网模式能量优化管理方法，该方法通过对各类发电供能设备进行调控，最大限度的保证孤网型微网系统的能量供给，充分的利用可再生光伏设备发电，同时通过约束系统三联供等设备，使其运行在经济工作区间，节省系统燃料消耗，提升系统经济性能、减少燃机因不充分燃烧产生的污染物质。通过运用本发明的能量管理方法，可以确保孤立运行的微网系统，在能够满足系统电能、冷能需求的同时，实现系统稳定运行的目标。通过将设备的运行控制在经济运行区间，提高设备的利用效率，最大限度的利用了可再生能源，实现了清洁环保的微网运行过程。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
本发明公开了一种含分布式光伏的微网系统能量优化管理方法，主要适用于一种含冷热电三联供系统、光伏、储能和电制冷机等设备的微网系统，通过对各类设备的启停逻辑的确定，提出一种分布式发电单元间协调配合的微网能量优化管理方法，在保证微网系统能量供给的情况下，充分运用可再生能源，确保可控设备工作在经济运行区间等运行目标。
本发明能达到的运行目标：
（1）三联供系统的运行遵循工作在经济运行区间的原则；
（2）光伏作为可再生能源不直接消耗燃料，环境污染小，优先利用其设备发电；
（3）根据冷负荷与电负荷的比值，按照经济运行条件，调节三联供机组的出力。
本发明所使用的运行约束：
（1）保证孤岛稳定运行，即：在运行过程中三联供系统或储能系统中的一类始终保证在运行状态，维持电压和频率的稳定。
（2）电负荷平衡约束可表示为：
PMT+PPV+Pbat=Pload
其中，Pload为电负荷的需求；PMT为系统内微燃机的出力情况；PPV为系统内光伏的出力情况；Pbat为系统从储能电池的放电功率。
（3）冷负荷平衡约束公式如下：
QMT+Qpower=Qload
式中：Qload为冷负荷需求；QMT表示三联供制冷量；Qpower为电制冷机制冷量。
（4）确保储能电池运行在经济运行区间，严禁储能运行在过充过放状态。
即：MaxSOCbat>SOC>MinSOCbat
电池MaxSOCbat、MinSOCbat通常设定为电池的经济运行区间。
（5）确保光伏发电充分利用，严禁光伏发电浪费。
针对满足运行目标、系统运行约束的前提下，如图1所示，本发明的方法流程具体包括以下步骤：
（1）、确定微网系统的电负荷情况，根据光伏的安装容量以及对光伏发电能力的预测进行分析，确定当前时刻的系统净负荷情况：净负荷=实际负荷－光伏发电系统功率输出后的负荷值；
（2）、判断净负荷的数据：如果Pnet(power)≥0，进入步骤（3）；如果Pnet(power)＜0，则对储能电池进行充电后，进入步骤（4）；其中Pnet(power)为净负荷；
（3）、确定三联供设备的供电原则：判断负荷电冷比与三联供产电冷比之间关系，即明确净电负荷与冷负荷的比值与三联供设备产电与制冷的比值大小，如果
Figure BDA0000407754310000061
则采用以冷制电的方法，然后进入步骤（5）；如果
Figure BDA0000407754310000062
则采用以电制冷的方法，然后进入步骤（5）；
其中Pload(cool)为冷负荷；Ppower为三联供设备的产电值；Pcool为三联设备的制冷值；
（4）、开启电制冷设备进行剩余系统供冷，进入步骤（5）；
（5）、结束本次流程进入下一循环，即转为步骤（1）进行下一轮判定。所述的以冷制电的方法步骤具体包括：
A、检测三联供设备运行在经济运行区间是否能满足系统冷负荷需求：如果能满足系统冷负荷需求，则进入步骤（B）；如果不能满足系统冷负荷需求，则调整三联供系统工作在经济运行区间的限值，然后开启电制冷设备进行剩余系统供冷，进入步骤（C）；
B、开启三联供供能设备，调整其制冷功率与冷负荷需求数据相等，进入步骤（C）；
C、检测储能电池荷电状态，并检测储能电池放电功率是否满足系统剩余电能需求：如果不能满足需求，则调整储能电池至其放电功率限值后进入步骤（D）；如果能满足需求，则将储能电池进行放电，进入步骤（5）；
D、切除无法满足的电负荷，进入步骤（5）。
所述的以电制冷的方法步骤具体包括：
（a）、检测三联供设备运行在经济运行区间是否能满足系统电负荷需求，如果能够满足电负荷需求，则进入步骤（b）；如果不能满足电负荷需求，则调整三联供系统工作在经济运行区间的限值，进入步骤（c）；
（b）、开启三联供供能设备，调整其制电功率与电负荷需求数据相等，进入步骤（d）；
（c）、检测储能电池放电功率是否满足系统剩余电能需求，如能满足剩余电能需求，进入步骤（d）；如不能满足剩余电能需求，则切除无法满足的电负荷，进入步骤（5）；
（d）、开启电制冷设备进行剩余系统供冷，进入步骤（5）。
该方法分为充分运用可再生能源和确保可控设备工作在经济运行区间两个阶段。在充分运用可再生能源阶段，通过对光资源进行吸收及转化，清除光伏发电设备发电的限制，使其充分的工作在最大发电状态。在确保可控设备工作在经济运行区间，通过对系统进行实时监控及控制，通过调整其他发电供能设备，确保可控设备工作在经济运行区间。

Claims (3)

1.一种含分布式光伏的微网系统能量优化管理方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）、确定微网系统的电负荷情况：净负荷=实际负荷－光伏发电系统功率输出后的负荷值；
（2）、判断净负荷的数据：如果Pnet(power)≥0，进入步骤（3）；如果Pnet(power)＜0，则对储能电池进行充电后，进入步骤（4）；其中Pnet(power)为净负荷；
（3）、确定三联供设备的供电原则：判断负荷电冷比与三联供产电冷比之间关系：如果
Figure FDA0000407754300000011
则采用以冷制电的方法，然后进入步骤（5）；如果
Figure FDA0000407754300000012
则采用以电制冷的方法，然后进入步骤（5）；
其中Pload(cool)为冷负荷；Ppower为三联供设备的产电值；Pcool为三联设备的制冷值；
（4）、开启电制冷设备进行剩余系统供冷，进入步骤（5）；
（5）、结束本次流程进入下一循环，即转为步骤（1）进行下一轮判定。
2.根据权利要求1所述的含分布式光伏的微网系统能量优化管理方法，其特征在于：所述的以冷制电的方法步骤具体包括：
A、检测三联供设备运行在经济运行区间是否能满足系统冷负荷需求：如果能满足系统冷负荷需求，则进入步骤（B）；如果不能满足系统冷负荷需求，则调整三联供系统工作在经济运行区间的限值，然后开启电制冷设备进行剩余系统供冷，进入步骤（C）；
B、开启三联供供能设备，调整其制冷功率与冷负荷需求数据相等，进入步骤（C）；
C、检测储能电池荷电状态，并检测储能电池放电功率是否满足系统剩余电能需求：如果不能满足需求，则调整储能电池至其放电功率限值后进入步骤（D）；如果能满足需求，则将储能电池进行放电，进入步骤（5）；
D、切除无法满足的电负荷，进入步骤（5）。
3.根据权利要求1所述的含分布式光伏的微网系统能量优化管理方法，其特征在于：所述的以电制冷的方法步骤具体包括：
（a）、检测三联供设备运行在经济运行区间是否能满足系统电负荷需求，如果能够满足电负荷需求，则进入步骤（b）；如果不能满足电负荷需求，则调整三联供系统工作在经济运行区间的限值，进入步骤（c）；
（b）、开启三联供供能设备，调整其制电功率与电负荷需求数据相等，进入步骤（d）；
（c）、检测储能电池放电功率是否满足系统剩余电能需求，如能满足剩余电能需求，进入步骤（d）；如不能满足剩余电能需求，则切除无法满足的电负荷，进入步骤（5）；
（d）、开启电制冷设备进行剩余系统供冷，进入步骤（5）。
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