CN109066821B - 一种交直流混合微电网系统用户的交互式能量管理方法 - Google Patents

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Abstract

一种交直流混合微电网系统用户的交互式能量管理方法，包括以下步骤：S1.获取交直流混合微电网系统的数据；S2.计算光伏电池产生的电量与电力用户的负载需求之间的功率差值：dP＝PPV‑PLD，如果dP≥0则执行步骤S3，否则执行步骤S4；S3.利用光伏电池为电力用户进行供电，并将多余电量输送至大电网获得经济利益，并结束；S4.获得此时电力用户从大电网购电的消费ECgrid；S5.获得此时电力用户从电池放电的消费ECgrid；S6.判断从大电网购电的消费ECgrid和从电池放电的消费ECgrid的大小，如果ECgrid大于ECgrid，则利用光伏电池为电力用户进行供电，如果ECgrid小于ECgrid，则采用大电网为电力用户进行供电，并结束。本发明通过大电网和电池的消费对比，选择对电力用户更有利的供电方式，保证电力用户可以获得较好的经济收益。

Description

一种交直流混合微电网系统用户的交互式能量管理方法
技术领域
本发明涉及智能电网领域中交直流混合微电网技术领域，具体涉及了一种交直流混合微电网系统用户的交互式能量管理方法。
背景技术
近些年来，为了减少电力供应对化石能源的依赖、减少碳排放，太阳能光伏发电技术、风力发电技术等可再生能源技术被应用到微电网中。作为一种区域内的中小型发配电系统，微电网将可再生能源、储能装置、能量转换装置结合起来，旨在提高电力系统的灵活性、可靠性以及能量效率，提高电力用户的服务质量。
传统微电网包括交流微电网和直流微电网，它们在工程实践中还存在着一些需要改进的问题，如建设的成本太高，可再生能源的随机性导致较难为用户提供更好的电力服务质量。针对上述问题，学界提出了交直流混合微电网。与传统的微电网相比，交直流混合微电网把交流微电网和直流微电网的优势有效结合，通过直流母线和交流母线，可以分别为直流负荷和交流负荷提供电能，以便于减少电力电子设备的使用率，降低生产制造和建设成本，提高能量使用效率。
另一方面，随着智能电网概念的提出，智能电网需要调动电力用户参与的积极性，要求电力系统具有交互性的特点：即在电力系统中电力用户除了是电能的消费者，还将作为电能的提供者,电力系统将变得更加扁平化。然而，如何保证电力用户和大电网之间的互动性，是一个关键问题。对微电网而言，用户可以作为产销者，具体包括一方面从大电网获取稳定的电能供应，另一方面收集自身产生的可再生能源，并在合适的条件下出售给大电网。
现有的方法对微电网能量管理大多基于减少整个系统的运行和维护成本的角度进行能量调度，多采用线性规划最优化方法求解，需要借助复杂数值运算得到能量调度方案；现有技术主要针对交流微电网或直流微电网单独展开，对混合微电网的能量管理方法考虑的比较少，而且现有技术较少考虑到交直流转换的能量损耗和转换效率。另外，如果从智能电网交互的角度看，现有的能量管理方法着重考察大电网侧的运行和管理，不利于包含电力用户参与系统的能量调度，也不利于为用户提供更好的服务质量。
考察现有关于微电网下能量管理方法的专利，中国专利申请CN2016110590061(公开号CN107039975A，一种动态光伏微网能量管理方法)，提出了一种基于神经网络预测的分布式能源系统下能量调度方法，没有考虑交直流转换过程中的能量损耗，也未能考虑电网供应端和电力用户的互动；中国专利申请CN201510511461X(公开号CN105071389B，计及源网荷互动的交直流混合微电网优化运行方法及装置)，侧重考虑了电源-电网-负荷的互动，并主要优化了微电网运行，没有涉及到具体交直流混合微电网的架构下的能量调度问题；中国专利申请2017103054613(公开号CN106953362，并网型微电网的能量管理方法及系统)，考虑了微电网的运行和维护成本问题，使用基于粒子群优化算法来求解最优能量管理方法，但它对计算机性能要求比较高，而且粒子群算法容易趋向于局部收敛。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种交直流混合微电网系统用户的交互式能量管理方法，能有效管理混合微电网中的电力用户，实现能量的经济调度、储能装置合理优化，并且将电力用户视作融合可再生能源的电力网络参与者，为其提供更好的服务质量，从而优化能量调度、降低能量损耗和提高电力用户经济收益。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种交直流混合微电网系统用户的交互式能量管理方法，包括以下步骤：
S1.获取交直流混合微电网系统的数据，包括大电网侧实时的电价jgrid、光伏电池产生的电量PPV以及电力用户的负载需求PLD；
S2.计算光伏电池产生的电量与电力用户的负载需求之间的功率差值：dP＝PPV-PLD，如果dP≥0，则执行步骤S3，否则执行步骤S4；
S3.利用光伏电池为电力用户进行供电，并将多余电量输送至大电网获得经济利益，并结束；
S4.获得此时电力用户从大电网购电的消费ECgrid为：
ECgrid＝Pgridjgrid+Plinelossjgrid
其中，Pgrid为传输功率，jgrid为电价，Plineloss为传输损耗；
S5.获得此时电力用户从电池放电的消费ECgrid为：
Figure BDA0001729926070000031
其中，Pdischarge表示电池放电功率，Ploss表示电池功率损耗，η1为电池放电的消费系数，充放电接口的成本为Cinvestment，Creplacement-cost表示电池的重置成本，电池的额定容量为Cr、电池的额定放电深度为rDOD以及电池的生命周期为Lr；
S6.判断从大电网购电的消费ECgrid和从电池放电的消费ECgrid的大小，如果ECgrid大于ECgrid，则利用光伏电池为电力用户进行供电，如果ECgrid小于ECgrid，则采用大电网为电力用户进行供电，并结束。
本发明中所提出的微电网，电力用户配置有屋顶式太阳能光伏发电作为局部发电，通过逆变器连接到大电网，用户作为产销者，在电力系统中除了是电能的消费者，也是电能的提供者；为体现智能电网的共享概念，光伏电池作为区域共享的能量存储系统，通过馈线连接光伏发电板和用户负载，其中，逆变器可以将光伏电池和光伏电板的直流电流转换为交流电流。
由上可知，本发明通过从大电网购电的消费和从电池放电的消费进行对比，从而选择对电力用户更有利的供电方式，侧重智能电网中的电力用户，对电力用户进行实时的能量管理，保证电力用户可以获得较好的经济收益，让电力系统结构扁平化，体现交互性和共享性；微电网区域内将用户视作融合可再生能源的电力网络参与者，为其提供更好的服务质量，从而优化能量调度、降低能量损耗和提高电力用户经济收益。
作为本发明的一种改进，所述步骤S3“利用光伏电池为电力用户进行供电，并将多余电量输送至大电网获得经济利益”包括以下子步骤：
S31.判断光伏电池此时的荷电状态SOCBat是否大于荷电状态的最大阈值SOCmax，如果不等式SOCBat≤SOCmax成立，则执行步骤S32，否则执行步骤S33；
S32.判断功率差值dP与电池最大接收功率Pb-max的大小关系，如果不等式dP≤Pb-max成立，则设置电池接口的充电功率为Rpbat＝dP，否则设置电池充电功率为电池的最大额定值Rpbat＝Pb-max，并将多余电量输送至大电网获得经济利益，并结束；
S33.关闭电池充放电接口，设置电池充放电接口的功率值为Rpbat＝0，并将多余电量输送至大电网获得经济利益，并结束。
与现有技术相比，本发明技术方案的创新点和有益效果在于：
本发明通过从大电网购电的消费和从电池放电的消费进行对比，从而选择对电力用户更有利的供电方式，侧重智能电网中的电力用户，对电力用户进行实时的能量管理，保证电力用户可以获得较好的经济收益，让电力系统结构扁平化，体现交互性和共享性；微电网区域内将用户视作融合可再生能源的电力网络参与者，为其提供更好的服务质量，从而优化能量调度、降低能量损耗和提高电力用户经济收益。
附图说明
图1为本发明交直流混合微电网系统用户的交互式能量管理方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
实施例1
请参考图1，一种交直流混合微电网系统用户的交互式能量管理方法，包括以下步骤：
S1.获取交直流混合微电网系统的数据，包括大电网侧实时的电价jgrid、光伏电池产生的电量PPV以及电力用户的负载需求PLD；
S2.计算光伏电池产生的电量与电力用户的负载需求之间的功率差值：dP＝PPV-PLD，如果dP≥0，则执行步骤S3，否则执行步骤S4；
S3.利用光伏电池为电力用户进行供电，并将多余电量输送至大电网获得经济利益，并结束；
S4.获得此时电力用户从大电网购电的消费ECgrid为：
ECgrid＝Pgridjgrid+Plinelossjgrid
其中，Pgrid为传输功率，jgrid为电价，Plineloss为传输损耗；
S5.获得此时电力用户从电池放电的消费ECgrid为：
Figure BDA0001729926070000051
其中，Pdischarge表示电池放电功率，Ploss表示电池功率损耗，η1为电池放电的消费系数，充放电接口的成本为Cinvestment，Creplacement-cost表示电池的重置成本，电池的额定容量为Cr、电池的额定放电深度为rDOD以及电池的生命周期为Lr；
S6.判断从大电网购电的消费ECgrid和从电池放电的消费ECgrid的大小，如果ECgrid大于ECgrid，则利用光伏电池为电力用户进行供电，如果ECgrid小于ECgrid，则采用大电网为电力用户进行供电，并结束。
本发明中所提出的微电网，电力用户配置有屋顶式太阳能光伏发电作为局部发电，通过逆变器连接到大电网，用户作为产销者，在电力系统中除了是电能的消费者，也是电能的提供者；为体现智能电网的共享概念，光伏电池作为区域共享的能量存储系统，通过馈线连接光伏发电板和用户负载，其中，逆变器可以将光伏电池和光伏电板的直流电流转换为交流电流。
由上可知，本发明通过从大电网购电的消费和从电池放电的消费进行对比，从而选择对电力用户更有利的供电方式，侧重智能电网中的电力用户，对电力用户进行实时的能量管理，保证电力用户可以获得较好的经济收益，让电力系统结构扁平化，体现交互性和共享性；微电网区域内将用户视作融合可再生能源的电力网络参与者，为其提供更好的服务质量，从而优化能量调度、降低能量损耗和提高电力用户经济收益。
在本实施例中，所述步骤S3“利用光伏电池为电力用户进行供电，并将多余电量输送至大电网获得经济利益”包括以下子步骤：
S31.判断光伏电池此时的荷电状态SOCBat是否大于荷电状态的最大阈值SOCmax，如果不等式SOCBat≤SOCmax成立，则执行步骤S32，否则执行步骤S33；
S32.判断功率差值dP与电池最大接收功率Pb-max的大小关系，如果不等式dP≤Pb-max成立，则设置电池接口的充电功率为Rpbat＝dP，否则设置电池充电功率为电池的最大额定值Rpbat＝Pb-max，并将多余电量输送至大电网获得经济利益，并结束；
S33.关闭电池充放电接口，设置电池充放电接口的功率值为Rpbat＝0，并将多余电量输送至大电网获得经济利益，并结束。
若光伏电池产生的电量与电力用户的负载需求之间的功率差值满足需求，在进一步地根据光伏电池荷电状态，进一步对电池做充电的管理，然后并将多余电量输送至大电网获得经济利益，电池的充放电接口可以调节充放电功率，起到对电池的保护作用，防止充电或放电过量。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种交直流混合微电网系统用户的交互式能量管理方法，其特征在于包括以下步骤：
S1.获取交直流混合微电网系统的数据，包括大电网侧实时的电价jgrid、光伏电池产生的电量PPV以及电力用户的负载需求PLD；
S2.计算光伏电池产生的电量与电力用户的负载需求之间的功率差值：dP＝PPV-PLD，如果dP≥0，则执行步骤S3，否则执行步骤S4；
S3.利用光伏电池为电力用户进行供电，并将多余电量输送至大电网获得经济利益，并结束；
S4.获得此时电力用户从大电网购电的消费ECgrid为：
ECgrid＝Pgridjgrid+Plinelossjgrid
其中，Pgrid为传输功率，jgrid为大电网侧实时的电价，Plineloss为传输损耗；
S5.获得此时电力用户从电池放电的消费ECgrid′为：
Figure FDA0003266550230000011
其中，Pdischarge表示电池放电功率，Ploss表示电池功率损耗，η1为电池放电的消费系数，充放电接口的成本为Cinvestment，Creplacement-cost表示电池的重置成本，电池的额定容量为Cr、电池的额定放电深度为rDOD以及电池的生命周期为Lr；
S6.判断从大电网购电的消费ECgrid和从电池放电的消费ECgrid′的大小，如果ECgrid大于ECgrid′，则利用光伏电池为电力用户进行供电，如果ECgrid小于ECgrid′，则采用大电网为电力用户进行供电，并结束。
2.根据权利要求1所述的交直流混合微电网系统用户的交互式能量管理方法，其特征在于：所述步骤S3“利用光伏电池为电力用户进行供电，并将多余电量输送至大电网获得经济利益”包括以下子步骤：
S31.判断光伏电池此时的荷电状态SOCBat是否大于荷电状态的最大阈值SOCmax，如果不等式SOCBat≤SOCmax成立，则执行步骤S32，否则执行步骤S33；
S32.判断功率差值dP与电池最大接收功率Pb-max的大小关系，如果不等式dP≤Pb-max成立，则设置电池接口的充电功率为Rpbat＝dP，否则设置电池接口的充电功率为电池最大接收功率Rpbat＝Pb-max，并将多余电量输送至大电网获得经济利益，并结束；
S33.关闭电池充放电接口，设置电池接口的充电功率为Rpbat＝0，并将多余电量输送至大电网获得经济利益，并结束。
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