CN106712087A - 一种微能源网切换模式 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及到的是一种微能源网切换模式，正常情况下，系统自动运行于优化运行模式，在接受到用户模式切换的指令时，立即切换到相应模式运行。系统运行时，首先判断已设定的运行模式，并按该模式运行，在系统运行过程中不断监测外部环境的变化和用户需求的变化，在监测到外网故障或天然气断供的情况下，切换到受限模式运行，在接受到用户模式切换的指令时，立即切换到相应模式运行。
Description
技术领域
本发明属于发电控制领域，涉及一种微能源网切换模式。
背景技术
目前，微电网的研究已经取得一定的进展，但涉及CCHP的微能源网的研究还较少，主要集中在系统模型、运行效率和经济性等方面。由燃气轮机、太阳能光伏、微风发电、储能、地源热泵等清洁能源和可再生能源形式构成协同优化的多源互补微能源系统得到了越来越广泛的应用。微能源网的规划、设计和低耦合运行已经实现，在规划层面可以给出定容定址规划模型等。现有的研究主要集中在微能源网多能互补集成优化的控制策略，包括黑启动、离/并网切换、微能源网优化调度和能量管理等方面，考虑风、光、负荷等的随机特性，通过粒子群算法和差分进化算法求解，建立微能源网经济运行的随机优化模型，或基于母线结构建立冷热电联供系统的通用模型。通过不同的数学模型和经济分析来研究微能源网的经济性，分析冷热电联供系统“以电定热(冷)”或“以热(冷)定电”的能效差异。环境因素的影响也是多能微能源网的研究对象之一，在目标函数中加入污染气体排放惩罚函数等建立起微能源网的经济调度模型。
目前的研究都集中在微能源网的某一单方面，未能从整个系统的运行进行分析研究。针对以上问题，本发明以由天然气燃气轮机、太阳能光伏、风力发电、地源热泵、储能等清洁能源和可再生能源组成的微能源网为基础，从技术、经济、能效和环保等角度进行综合分析，建立了低碳、经济、高效、受限和优化五种不同的运行模式，微能源系统可根据不同利益体的需求进行模式选择。
发明内容
一种微能源网切换模式，正常情况下，系统自动运行于优化运行模式，在接受到用户模式切换的指令时，立即切换到相应模式运行。
进一步的，系统运行时，首先判断已设定的运行模式，并按该模式运行，在系统运行过程中不断监测外部环境的变化和用户需求的变化，在监测到外网故障或天然气断供的情况下，切换到受限模式运行，在接受到用户模式切换的指令时，立即切换到相应模式运行。
进一步的，低碳模式指：优先利用风能、光伏发电、地源热泵等可再生能源，风能、光伏发电作为基本负荷不做控制和调整，其生产电量的多少完全取决于自然条件，尽可能做到系统内部发多少用多少。调度控制系统根据负荷和可再生能源发电情况对可调节电源下达指令，微型燃气轮机作为具有自适应调节功能的调节电源，可快速跟踪、补充负荷有功功率和无功功率的变化。
经济模式指：通过不同能源经济测算模型，优选最经济的运行方式，微能源网系统中不同来源的能源经济性不同，以供热为例，热源可以来自燃气锅炉、烟气型溴化锂和地源热泵，根据实际情况测算不同供热方式成本，然后在调度控制系统中设置用能优先级，在满足安全、低碳、高效的前提下，以最经济的方式运行。蓄电池既可作为调节电源用来稳定微能源网系统，也可作为经济调度的手段。在微能网运行的条件下，尽量做到峰价时放电，谷价时充电，实现市电的时间转移，从而提高系统经济性。
高效模式指：溴化锂以“以热定电、梯级利用”方式运行，充分利用余热资源，提高综合能源利用效率；微风、光伏发电、天然气分布式发电、烟气型溴化锂机组、地源热泵和能源用电组成的微型能源网络使电能与冷、热能互联起来，使多种能源产生互补效应。调度控制系统根据各能源系统的效率设定优先使用次序，使微能源网综合效率最大化。在充分利用风电、光伏、燃机等可再生能源后，缺少电能有市电供应。
受限模式指：由于外部不可控因素如市电限电断供、天然气断供等情况，优先调控需求侧用户，保证电源侧稳定。根据负荷对电力需求的特性将负荷分为两大类，敏感负荷：对这一级负荷断电，将造成设备损坏、影响办公条件、数据中断的问题；一般负荷：一般负荷是敏感负荷外的可调节的负荷，在适当的时候可以中断。
在受限运行模式下，为保证敏感负荷不间断供电以及较高的供电质量，调度控制系统优先调整需求侧一般性负荷，保证系统的稳定和安全运行。
在电力供应中断的情况下，微能源网进入孤岛运行模式，燃气轮机如果能正常运行，则燃气轮机作为主电源，迅速从PQ控制模式切换到V/f控制的主从控制模式，燃气轮机通过V/f控制维持微网系统的电压和频率稳定，其他电源仍以PQ控制模式运行，保证微网系统内重要负荷的可靠供电。如果此时燃气供应也中断，则由储能系统担任主电源进入孤岛运行，储能负责微网系统电压和频率的稳定。
优化模式指：实现微能源系统最优调度运行，综合考虑技术、环境、经济和能效等因素约束，根据各因素在利益平衡中的权重，使系统运行成本最低，利润最大，实现整体目标最大化。
附图说明
图1是运行模式转换流程图。
具体实施方式
一种微能源网切换模式，正常情况下，系统自动运行于优化运行模式，在接受到用户模式切换的指令时，立即切换到相应模式运行。
系统运行时，首先判断已设定的运行模式，并按该模式运行，在系统运行过程中不断监测外部环境的变化和用户需求的变化，在监测到外网故障或天然气断供的情况下，切换到受限模式运行，在接受到用户模式切换的指令时，立即切换到相应模式运行。
低碳模式指：优先利用风能、光伏发电、地源热泵等可再生能源，风能、光伏发电作为基本负荷不做控制和调整，其生产电量的多少完全取决于自然条件，尽可能做到系统内部发多少用多少。调度控制系统根据负荷和可再生能源发电情况对可调节电源下达指令，微型燃气轮机作为具有自适应调节功能的调节电源，可快速跟踪、补充负荷有功功率和无功功率的变化。
经济模式指：通过不同能源经济测算模型，优选最经济的运行方式，微能源网系统中不同来源的能源经济性不同，以供热为例，热源可以来自燃气锅炉、烟气型溴化锂和地源热泵，根据实际情况测算不同供热方式成本，然后在调度控制系统中设置用能优先级，在满足安全、低碳、高效的前提下，以最经济的方式运行。蓄电池既可作为调节电源用来稳定微能源网系统，也可作为经济调度的手段。在微能网运行的条件下，尽量做到峰价时放电，谷价时充电，实现市电的时间转移，从而提高系统经济性。
高效模式指：溴化锂以“以热定电、梯级利用”方式运行，充分利用余热资源，提高综合能源利用效率；微风、光伏发电、天然气分布式发电、烟气型溴化锂机组、地源热泵和能源用电组成的微型能源网络使电能与冷、热能互联起来，使多种能源产生互补效应。调度控制系统根据各能源系统的效率设定优先使用次序，使微能源网综合效率最大化。在充分利用风电、光伏、燃机等可再生能源后，缺少电能有市电供应。
受限模式指：由于外部不可控因素如市电限电断供、天然气断供等情况，优先调控需求侧用户，保证电源侧稳定。根据负荷对电力需求的特性将负荷分为两大类，敏感负荷：对这一级负荷断电，将造成设备损坏、影响办公条件、数据中断的问题；一般负荷：一般负荷是敏感负荷外的可调节的负荷，在适当的时候可以中断。
在受限运行模式下，为保证敏感负荷不间断供电以及较高的供电质量，调度控制系统优先调整需求侧一般性负荷，保证系统的稳定和安全运行。
在电力供应中断的情况下，微能源网进入孤岛运行模式，燃气轮机如果能正常运行，则燃气轮机作为主电源，迅速从PQ控制模式切换到V/f控制的主从控制模式，燃气轮机通过V/f控制维持微网系统的电压和频率稳定，其他电源仍以PQ控制模式运行，保证微网系统内重要负荷的可靠供电。如果此时燃气供应也中断，则由储能系统担任主电源进入孤岛运行，储能负责微网系统电压和频率的稳定。
优化模式指：实现微能源系统最优调度运行，综合考虑技术、环境、经济和能效等因素约束，根据各因素在利益平衡中的权重，使系统运行成本最低，利润最大，实现整体目标最大化。
Claims (3)
1.一种微能源网切换模式，其特征为：正常情况下，系统自动运行于优化运行模式，在接受到用户模式切换的指令时，立即切换到相应模式运行。
2.如权利要求1所述的一种微能源网切换模式，其特征在于：系统运行时，首先判断已设定的运行模式，并按该模式运行，在系统运行过程中不断监测外部环境的变化和用户需求的变化，在监测到外网故障或天然气断供的情况下，切换到受限模式运行，在接受到用户模式切换的指令时，立即切换到相应模式运行。
3.如权利要求1或者2之一所述的一种微能源网切换模式，其特征在于：低碳模式指：优先利用风能、光伏发电、地源热泵等可再生能源，风能、光伏发电作为基本负荷不做控制和调整，其生产电量的多少完全取决于自然条件，尽可能做到系统内部发多少用多少；调度控制系统根据负荷和可再生能源发电情况对可调节电源下达指令，微型燃气轮机作为具有自适应调节功能的调节电源，可快速跟踪、补充负荷有功功率和无功功率的变化；
经济模式指：通过不同能源经济测算模型，优选最经济的运行方式，微能源网系统中不同来源的能源经济性不同，以供热为例，热源可以来自燃气锅炉、烟气型溴化锂和地源热泵，根据实际情况测算不同供热方式成本，然后在调度控制系统中设置用能优先级，在满足安全、低碳、高效的前提下，以最经济的方式运行；蓄电池既可作为调节电源用来稳定微能源网系统，也可作为经济调度的手段。在微能网运行的条件下，尽量做到峰价时放电，谷价时充电，实现市电的时间转移，从而提高系统经济性；
高效模式指：溴化锂以“以热定电、梯级利用”方式运行，充分利用余热资源，提高综合能源利用效率；微风、光伏发电、天然气分布式发电、烟气型溴化锂机组、地源热泵和能源用电组成的微型能源网络使电能与冷、热能互联起来，使多种能源产生互补效应。调度控制系统根据各能源系统的效率设定优先使用次序，使微能源网综合效率最大化。在充分利用风电、光伏、燃机等可再生能源后，缺少电能有市电供应；
受限模式指：由于外部不可控因素如市电限电断供、天然气断供等情况，优先调控需求侧用户，保证电源侧稳定。根据负荷对电力需求的特性将负荷分为两大类，敏感负荷：对这一级负荷断电，将造成设备损坏、影响办公条件、数据中断的问题；一般负荷：一般负荷是敏感负荷外的可调节的负荷，在适当的时候可以中断；
在受限运行模式下，为保证敏感负荷不间断供电以及较高的供电质量，调度控制系统优先调整需求侧一般性负荷，保证系统的稳定和安全运行；
在电力供应中断的情况下，微能源网进入孤岛运行模式，燃气轮机如果能正常运行，则燃气轮机作为主电源，迅速从PQ控制模式切换到V/f控制的主从控制模式，燃气轮机通过V/f控制维持微网系统的电压和频率稳定，其他电源仍以PQ控制模式运行，保证微网系统内重要负荷的可靠供电。如果此时燃气供应也中断，则由储能系统担任主电源进入孤岛运行，储能负责微网系统电压和频率的稳定；
优化模式指：实现微能源系统最优调度运行，综合考虑技术、环境、经济和能效等因素约束，根据各因素在利益平衡中的权重，使系统运行成本最低，利润最大，实现整体目标最大化。
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