CN109599898B - 提高分布式电源消纳的控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高分布式电源消纳的控制方法及装置,该方法包括如下步骤:S1、获取当前时间段发电功率、当前时间段用电功率、当前荷电状态;S2、计算当前时间段不消纳功率;S3、判断当前时间段不消纳功率是否大于零,若否则执行步骤S4;S4、判断当前荷电状态是否大于或等于最小荷电状态,若是则执行步骤S5;S5、累加得到不消纳功率和,累加得到总充放电功率;S6、计算不消纳功率和与总充放电功率之间的差得到功率差;S7、在本地储能系统的最大放电功率与功率差之间选择最小者,向本地储能系统发送以最小者进行放电的命令。本发明可以在整体时段上使得分布式电源的消纳最大化,同时尽可能保持分布式电源与电网侧之间交换功率的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及并网型微电网技术领域,尤其涉及提高分布式电源消纳的控制方法及装置。
背景技术
随着化石能源的枯竭和环保意识的增强,风能、太阳能等可再生能源的开发和利用越来越广泛,利用风能、太阳能等发电形成的分布式电源与电网并网,这些分布式电源具有波动性和不稳定性,日益增多的分布式电源对电网造成了巨大的冲击。
例如,分布式光伏发电电源会影响配电网电压形态,会对配电网电压闪变、谐波、短路电流、有功及无功潮流、暂态稳定、动态稳定、频率控制等方面特性会产生负面影响。
提高分布式电源就地消纳问题越来越受到重视,例如目前通常在分布式电源一侧设置储能系统而组成光储联合发电系统,通过储能系统的储能时移作用,在很大程度上能够解决分布式新能源发电的随机性、波动性问题,可以实现新能源发电的功率平滑输出,能有效调节新能源发电高效就地消纳问题。
然而目前的如何合理控制储能系统充放电控制,实现光伏发电消纳就地消纳率的提高,是光储系统运行控制的关键问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足,使得在整体时段上使得分布式电源的消纳最大化,同时尽可能保持分布式电源与电网侧之间交换功率的稳定性,本发明提供了一种提高分布式电源消纳的控制方法及装置。
一种提高分布式电源消纳的控制方法,包括如下步骤:S1、获取本地分布式电源的当前时间段发电功率、本地的当前时间段用电功率、本地储能系统的当前荷电状态;S2、计算所述当前时间段发电功率与所述当前时间段用电功率之间的差值得到当前时间段不消纳功率;S3、判断所述当前时间段不消纳功率是否大于零,若否则执行步骤S4;S4、判断所述当前荷电状态是否大于或等于最小荷电状态,若是则执行步骤S5;S5、对第一时间段至当前时间段的不消纳功率进行累加得到不消纳功率和,对第一时间段至当前时间段所述储能系统的充电功率、放电功率进行累加得到总充放电功率;S6、计算所述不消纳功率和与所述总充放电功率之间的差得到功率差;S7、在所述本地储能系统的最大放电功率与所述功率差之间选择最小者,向所述本地储能系统发送以所述最小者进行放电的命令。
在一个实施例中,在步骤S3中,若所述当前时间段不消纳功率小于或等于零,则执行以下步骤:S8、判断所述当前荷电状态是否小于或等于最大荷电状态,若是则执行步骤S9;S9、判断所述当前时间段不消纳功率是否大于所述本地储能系统的最大充电功率,若是则执行步骤S10;S10、向所述本地储能系统发送以所述最大充电功率进行充电的命令。
在一个实施例中,在步骤S9中,若所述当前时间段不消纳功率小于或等于所述本地储能系统的最大充电功率,若是则执行以下步骤:向所述本地储能系统发送以所述当前时间段不消纳功率进行充电的命令。
在一个实施例中,在步骤S4中,若所述当前荷电状态小于最小荷电状态,则执行以下步骤:向所述本地储能系统发送停止充放电的命令。
在一个实施例中,所述分布式电源为分布式光伏电源。
本发明还提供了一种提高分布式电源消纳的控制装置,包括:获取单元,用于获取本地分布式电源的当前时间段发电功率、本地的当前时间段用电功率、本地储能系统的当前荷电状态;第一计算单元,用于计算当前时间段发电功率与当前时间段用电功率之间的差值得到当前时间段不消纳功率;第一判断单元,用于判断所述当前时间段不消纳功率是否大于零,若否则触发第二判断单元工作;第二判断单元,用于判断所述当前荷电状态是否大于或等于最小荷电状态,若是则触发第三计算单元工作;第三计算单元,用于对第一时间段至当前时间段的不消纳功率进行累加得到不消纳功率和,对第一时间段至当前时间段所述储能系统的充电功率、放电功率进行累加得到总充放电功率;第四计算单元,用于计算所述不消纳功率和与所述总充放电功率之间的差得到功率差;第一发送单元,用于在所述本地储能系统的最大放电功率与所述功率差之间选择最小者,向所述本地储能系统发送以所述最小者进行放电的命令。
在一个实施例中,若所述当前时间段不消纳功率小于或等于零,则触发第三判断单元工作;第三判断单元,用于判断所述当前荷电状态是否小于或等于最大荷电状态,若是则触发第四判断单元工作;第四判断单元,用于判断所述当前时间段不消纳功率是否大于所述本地储能系统的最大充电功率,若是则触发第二发送单元工作;第二发送单元,用于向所述本地储能系统发送以所述最大充电功率进行充电的命令。
在一个实施例中,若所述当前时间段不消纳功率小于或等于所述本地储能系统的最大充电功率,若是则触发第三发送单元工作;第三发送单元,用于向所述本地储能系统发送以所述当前时间段不消纳功率进行充电的命令。
在一个实施例中,若所述当前荷电状态小于最小荷电状态,则触发第四发送单元工作;第四发送单元,用于向所述本地储能系统发送停止充放电的命令。
在一个实施例中,所述分布式电源为分布式光伏电源。
有益效果:
通过上述方案,可以在本地用电负荷较小的情况下,综合当前时段之前的不消纳功率和储能系统充放电情况,尽可能使储能系统以一个较为合适的功率进行放电,以将该功率输送至电网侧,从而在整体时段上使得分布式电源的消纳最大化,同时尽可能保持分布式电源与电网侧之间交换功率的稳定性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明提高分布式电源消纳的控制系统的一种实施例;
图2是本发明提高分布式电源消纳的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
现结合附图,对本发明的较佳实施例作详细说明。
图1是提高分布式电源消纳的控制系统,包括控制装置30(亦可称为能量管理系统)、本地分布式光伏电源、直流母线60、本地储能系统、DC-AC变换器70、第一变压器80、第二变压器90、本地用电负荷40、电网侧50;其中,本地分布式光伏电源包括多个光伏电源,每个光伏电源包括光伏发电装置1和DC-DC变换器11,本地储能系统包括储能电池(或储能电容)以及储能变换器。
光伏发电装置的输出端与DC-DC变换器的输入端连接,DC-DC变换器的输出端连接至直流母线上,储能电池经由储能变换器连接至直流母线上;DC-AC变换器输入端连接直流母线,输出端连接第一变压器的输入端,第一变压器的输出端经由第二变压器连接至电网侧,同时连接至本地用电负荷。
光伏发电装置可以输出光伏电压,光伏电压经过DC-DC变换器之后输出直流电压输送到直流母线上。直流母线上的电压可以经由储能变换器向储能电池充电,储能电池也可以经由储能变换器向直流母线输出直流电压。DC-AC变换器将直流母线上的直流电压转换为交流电压,该交流电压经由第一变压器的升压后可供本地用电负荷使用,第一变压器输出多余的功率将经由第二变压器继续升压后输送至电网侧。第二变压器也可以将电网侧的电压进行降压后供本地用电负荷使用。
不难理解,该系统的功率平衡方程为:其中PVi为多路光伏电源的功率(总共有n个光伏电源),Pc为储能系统的工作功率(储能系统放电方向为正),Pg为本系统与电网侧的交换功率(电网侧到本地用电负荷的功率方向为正),Pl为本地用电负荷的功率。
控制装置可以通过各种通信方式从每个光伏电源的DC-DC变换器获得其发电功率,从储能变换器获得储能电池当前时段的荷电状态、最大放电功率、最大充电功率;控制装置可以通过各种通信方式从本地用电负荷获得当前时段的本地用电功率。
图2是本发明提高分布式电源消纳的控制方法的流程示意图。
S1、控制装置获取本地分布式电源的当前时间段发电功率、本地的当前时间段用电功率、本地储能系统的当前荷电状态。
如图1所示,本地分布式电源包括多个光伏电源,每个光伏电源的DC-DC变换器在每个时段将其发电功率发送给控制装置,控制装置计算所有光伏电源当前时段的发电功率的总和而得到本地分布式电源的当前时间段发电功率。当然,在一些其他实施例中,可以设置一中间计算装置,该计算装置用于计算所有光伏电源当前时段的发电功率而得到本地分布式电源的当前时间段发电功率,然后再将该本地分布式电源的当前时间段发电功率发送给控制装置。
每个本地用电负荷在每个时段将其用电功率功率发送给控制装置,控制装置计算所有本地用电负荷当前时段的用电功率的总和而得到本地的当前时间段用电功率;同样,控制装置也可以接收一装置发送的本地的当前时间段用电功率。
在一个实施例中,可以将一天划分为24个时段,从零时开始起算作为第一时段,23时为第24个时段。当然,还可以将一天划分为48个时段。
S2、控制装置计算当前时间段发电功率与当前时间段用电功率之间的差值得到当前时间段不消纳功率。
S3、控制装置判断所述当前时间段不消纳功率是否大于零,若否则执行步骤S4;若是则执行步骤S9。
S4、控制装置判断所述当前荷电状态是否大于或等于最小荷电状态SOCmin,若是则执行步骤S5,若否则执行步骤S13。当前荷电状态大于或等于最小荷电状态SOCmin,表明储能系统具有足够的电量进行放电。
S5、控制装置对第一时间段至当前时间段的不消纳功率进行累加得到不消纳功率和,对第一时间段至当前时间段所述储能系统的充电功率、放电功率进行累加得到总充放电功率。其中,充电功率被定义为正值,放电功率被定义为负值。
S6、控制装置计算所述不消纳功率和与所述总放电功率之间的差得到功率差。
S7、控制装置在所述本地储能系统的最大放电功率与所述功率差之间选择最小者,向所述本地储能系统发送以所述最小者进行放电的命令。
S8、本地储能系统根据该命令以最大放电功率与所述功率差中的最小者进行放电。
通过上述方案,可以在本地用电负荷较小的情况下,综合当前时段之前的不消纳功率和储能系统充放电情况,尽可能使储能系统以一个较为合适的功率进行放电,以将该功率输送至电网侧,从而在整体时段上使得分布式电源的消纳最大化,同时尽可能保持分布式电源与电网侧之间交换功率的稳定性。
S9、控制装置判断所述储能系统的当前荷电状态SOC是否小于或等于储能系统的最大荷电状态SOCmax,若是则执行步骤S10,若否则执行步骤S13。
S10、控制装置判断所述当前时间段不消纳功率是否大于所述本地储能系统的最大充电功率,若是则执行步骤S10,若否则执行步骤S11;
S11、控制装置向所述本地储能系统发送以所述最大充电功率进行充电的命令。本地储能系统接收到该命令之后,则以最大充电功率进行充电。
S12、控制装置向所述本地储能系统发送以所述当前时间段不消纳功率进行充电的命令。本地储能系统接收到该命令之后,则以当前时间段不消纳功率进行充电。
S13、控制装置向所述本地储能系统发送停止充放电的命令。本地储能系统接收到该命令之后则停止充放电充电。
可以理解,上述分布式光伏电源还可以是诸如分布式风能电源等其他分布式电源。
本发明还提供了一种提高分布式电源消纳的控制装置,包括:
获取单元,用于获取本地分布式电源的当前时间段发电功率、本地的当前时间段用电功率、本地储能系统的当前荷电状态;
第一计算单元,用于计算当前时间段发电功率与当前时间段用电功率之间的差值得到当前时间段不消纳功率;
第一判断单元,用于判断所述当前时间段不消纳功率是否大于零,若否则触发第二判断单元工作;
第二判断单元,用于判断所述当前荷电状态是否大于或等于最小荷电状态,若是则触发第三计算单元工作;
第三计算单元,用于对第一时间段至当前时间段的不消纳功率进行累加得到不消纳功率和,对第一时间段至当前时间段所述储能系统的充电功率、放电功率进行累加得到总充放电功率;
第四计算单元,用于计算所述不消纳功率和与所述总充放电功率之间的差得到功率差;
第一发送单元,用于在所述本地储能系统的最大放电功率与所述功率差之间选择最小者,向所述本地储能系统发送以所述最小者进行放电的命令。
在一个实施例中,若所述当前时间段不消纳功率小于或等于零,则触发第三判断单元工作;第三判断单元,用于判断所述当前荷电状态是否小于或等于最大荷电状态,若是则触发第四判断单元工作;第四判断单元,用于判断所述当前时间段不消纳功率是否大于所述本地储能系统的最大充电功率,若是则触发第二发送单元工作;第二发送单元,用于向所述本地储能系统发送以所述最大充电功率进行充电的命令。
在一个实施例中,若所述当前时间段不消纳功率小于或等于所述本地储能系统的最大充电功率,若是则触发第三发送单元工作;第三发送单元,用于向所述本地储能系统发送以所述当前时间段不消纳功率进行充电的命令。
在一个实施例中,若所述当前荷电状态小于最小荷电状态,则触发第四发送单元工作;第四发送单元,用于向所述本地储能系统发送停止充放电的命令。
应当理解的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制,对本领域技术人员来说,可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而所有这些修改和替换,都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种提高分布式电源消纳的控制方法,其特征是,所述控制方法应用于分布式电源消纳的控制系统,所述控制系统包括本地分布式光伏电源、本地储能系统、本地用电负荷和电网侧,所述控制系统的功率平衡方程为:
其中,PVi为本地分布式光伏电源的功率,Pc为本地储能系统的工作功率,Pg为控制系统与电网侧的交换功率,Pl为本地用电负荷的功率;
所述控制方法包括如下步骤:
S1、将一天划分为多个时间段,获取本地分布式电源的当前时间段发电功率、本地的当前时间段用电功率、本地储能系统的当前荷电状态;
S2、计算所述当前时间段发电功率与所述当前时间段用电功率之间的差值得到当前时间段不消纳功率;
S3、判断所述当前时间段不消纳功率是否大于零,若否则执行步骤S4;其中,在步骤S3中,若所述当前时间段不消纳功率小于或等于零,则执行以下步骤:
S8、判断所述当前荷电状态是否小于或等于最大荷电状态,若是则执行步骤S9;
S9、判断所述当前时间段不消纳功率是否大于所述本地储能系统的最大充电功率,若是则执行步骤S10;
S10、向所述本地储能系统发送以所述最大充电功率进行充电的命令;
S4、判断所述当前荷电状态是否大于或等于最小荷电状态,若是则执行步骤S5;
S5、对第一时间段至当前时间段的不消纳功率进行累加得到不消纳功率和,对第一时间段至当前时间段所述储能系统的充电功率、放电功率进行累加得到总充放电功率;
S6、计算所述不消纳功率和与所述总充放电功率之间的差得到功率差;
S7、在所述本地储能系统的最大放电功率与所述功率差之间选择最小者,向所述本地储能系统发送以所述最小者进行放电的命令。
2.如权利要求1所述的控制方法,其特征是,
在步骤S9中,若所述当前时间段不消纳功率小于或等于所述本地储能系统的最大充电功率,若是则执行以下步骤:
向所述本地储能系统发送以所述当前时间段不消纳功率进行充电的命令。
3.如权利要求1所述的控制方法,其特征是,
在步骤S4中,若所述当前荷电状态小于最小荷电状态,则执行以下步骤:
向所述本地储能系统发送停止充放电的命令。
4.如权利要求1和2中任一所述的控制方法,其特征是,
所述分布式电源为分布式光伏电源。
5.一种提高分布式电源消纳的控制装置,其特征是,所述控制装置设置于分布式电源消纳的控制系统,所述控制系统还包括本地分布式光伏电源、本地储能系统、本地用电负荷和电网侧,所述控制系统的功率平衡方程为:
其中,PVi为本地分布式光伏电源的功率,Pc为本地储能系统的工作功率,Pg为控制系统与电网侧的交换功率,Pl为本地用电负荷的功率;
所述控制装置包括:
获取单元,将一天划分为多个时间段,用于获取本地分布式电源的当前时间段发电功率、本地的当前时间段用电功率、本地储能系统的当前荷电状态;
第一计算单元,用于计算当前时间段发电功率与当前时间段用电功率之间的差值得到当前时间段不消纳功率;
第一判断单元,用于判断所述当前时间段不消纳功率是否大于零,若否则触发第二判断单元工作;其中,若所述当前时间段不消纳功率小于或等于零,则触发第三判断单元工作;
第三判断单元,用于判断所述当前荷电状态是否小于或等于最大荷电状态,若是则触发第四判断单元工作;
第四判断单元,用于判断所述当前时间段不消纳功率是否大于所述本地储能系统的最大充电功率,若是则触发第二发送单元工作;
第二发送单元,用于向所述本地储能系统发送以所述最大充电功率进行充电的命令;
第二判断单元,用于判断所述当前荷电状态是否大于或等于最小荷电状态,若是则触发第三计算单元工作;
第三计算单元,用于对第一时间段至当前时间段的不消纳功率进行累加得到不消纳功率和,对第一时间段至当前时间段所述储能系统的充电功率、放电功率进行累加得到总充放电功率;
第四计算单元,用于计算所述不消纳功率和与所述总充放电功率之间的差得到功率差;
第一发送单元,用于在所述本地储能系统的最大放电功率与所述功率差之间选择最小者,向所述本地储能系统发送以所述最小者进行放电的命令。
6.如权利要求5所述的控制装置,其特征是,
若所述当前时间段不消纳功率小于或等于所述本地储能系统的最大充电功率,若是则触发第三发送单元工作;
第三发送单元,用于向所述本地储能系统发送以所述当前时间段不消纳功率进行充电的命令。
7.如权利要求5和6中任一所述的控制装置,其特征是,
若所述当前荷电状态小于最小荷电状态,则触发第四发送单元工作;
第四发送单元,用于向所述本地储能系统发送停止充放电的命令。
8.如权利要求5和6中任一所述的控制装置,其特征是,
所述分布式电源为分布式光伏电源。
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GR01 | Patent grant | ||
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