TWI384719B

TWI384719B - Network Connection Mode and Scheduling Method of Micro - grid Energy Storage Standby Power Supply

Info

Publication number: TWI384719B
Application number: TW098136867A
Authority: TW
Inventors: Ting Chia Ou
Original assignee: Iner Aec Executive Yuan
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2013-02-01
Also published as: TW201115874A; US20110106322A1

Description

微電網儲能備用電源之網絡連接方式與調度方法

本發明係有關一種微電網儲能備用電源之網絡連接方式與調度方法，其係聯結複數個微電網再生能源之儲能系統，並利用改良基因演算法作為該複數個再生能源儲能系統能量之調度方法，用以增加各微電網電力調度之效率，達成電力系統高電力品質供電及最佳經濟運轉之目標。

電力系統中電力之品質隨著電力產業運轉的進步也逐漸朝智慧化及節能的方向進行，由於全球能源有限，世界各國又嚴格限制二氧化碳的排放量，因此開發新替代能源如太陽能、風力、燃料電池、潮汐、地熱、波浪等能夠重複利用且不虞匱乏之再生能源，已成為目前電力系統發展之趨勢，而一般再生能源電力廠，包含太陽光電、燃料電池、風力發電等均會建置一儲能系統，以提供穩定之電源，儲能系統之建置除了可減少遠端電源透過傳輸線供應之電量外亦可降低輸電之損失，提高供電效率。再生能源電力系統運轉的電力品質與系統的持續供應負載時間長短及效能有關，其主要依賴再生能源系統內部的儲存能量是否能有效控制及運用以供應負載持續運作及儲能來源之不間斷，以達成穩定供電的目標。由於再生能源之儲能系統一般以電池組組合安裝，其主要優點為充放電電壓較為平緩，且容易取得，安全性也較高。通常再生能源系統之儲能裝置會分析電池回授的電壓信號，依其不同的情況給予適當的充電及保護，以提供一穩定的直流電源，並透過穩壓裝置供電予敏感性的負載以防因電壓的變化而影響其設備的精確度，惟當在補償一段持續長時間系統電壓急遽變化時，須提供大容量的儲能系統，尤其當系統電壓下跌時，補償時間的長短及效能主要在再生能源系統(Renewable Energy Resource System/RERS)內部的儲存能源量是否能即時的有效控制運用以達成完全補償的效果。本發明亦揭露一多線補給能源儲能系統之概念，利用不同的兩個或更多個再生能源系統(Renewable Energy Resource System/RERS)，將各再生能源系統內部DC能源貯存部份加以連接控制，以達到能量相互調度補給的效果。因此，本發明亦提出一改良之基因演算法作為再生能源儲能系統之調派方法，以期各再生能源系統之能量能相互調度並長時間持續控制負載，以達成電力系統高電力品質之最佳經濟運轉目標。

一般區域型再生能源的電力傳輸架構往往僅利用單項儲能備用電源之裝置，其缺點是未能充份彰顯微電網電力調度的多樣性及混合運用之優點，若該區域之儲能備用電源裝置故障，則該區域便無法再透過再生能源供電。本發明提出一個多線補給的能源儲能系統新概念，將不同區域再生能源之內部儲能系統直流電力連接控制並可進行儲能備用電源之調度，可大幅提高微電網的供電可靠度。

習用之交流電力傳輸之建置會有三相不平衡及分散式電源同步等問題，再加上其變壓器及電感性負載元件常因啟動或開關之切換常造成不可預期的突波。直流電力之優點是直流電力之分散式電源沒有同步問題，且負載效應所造成之電壓波動可藉由相互之儲能裝置設計之運用來達到補償之效果，因此，直流微電網之建置將會逐漸成為未來趨勢。本發明亦揭露一多線補給的再生能源儲能系統新概念，將各區域之多組再生能源內部儲能之直流電力(一般以電池組組合安裝)進行部分連接控制，形成儲能備用電源直流電力之傳輸網絡，其主要優點為充放電電壓平緩，且容易取得，安全性也較高。搭配本發明所揭露之各電能儲存裝置之系統調派方法，以整合其電力輸出，即可發展成獨立型或區域型微電網，使混合再生能源所發出之電力能有效地且充分地被運用。

本發明提出一微電網儲能備用電源之網絡連接方式與調度方法，其主要特徵係在於結合各區域再生能源之儲能系統，形成備用電源之直流電力網絡以方便各區域之再生能源能量能相互調度，達成電力系統高電力品質供電及最佳經濟運轉目標，通常再生能源系統之儲能裝置亦分析電池回授的電壓信號依其不同的情況給予適當的充電及保護策略。因此可提供一穩定的直流電源，透過穩壓裝置可再供給於敏感性的負載以防因電壓的變化而影響其設備的精確度，惟當在補償一段持續長時間系統電壓急遽變化時，須提供大容量的儲能系統，尤其當系統電壓下跌時，補償時間的長短及效能主要在儲能系統內部的儲存能源量是否能即時的有效控制運用以達成完全補償的效果。本發明提出一多線補給能源儲能系統的新概念，利用不同供電區域的儲能系統將其內部能源貯存之部分連接控制，以達能量相互調度補給的效果。本發明同時亦提出一改良基因演算法作為再生能源儲能系統直流電力調派之方法，以達成電力系統高供電品質之最佳經濟運轉目標。

本發明之主要目的係提供一種微電網儲能備用電源之網絡連接方式與調度方法，其係聯結複數個微電網再生能源之儲能系統，並利用改良基因演算法作為該複數個再生能源儲能系統能量之調度方法，以增加各微電網電力調度之效率，達成電力系統高電力品質供電及最佳經濟運轉之目標。

為進一步對本發明有更清楚之說明，乃藉由以下圖式、圖號說明及發明詳細說明，冀能對　貴審查委員之審查工作有所助益。

本發明係微電網儲能備用電源之網絡連接方式與調度方法，其係一多線補給之能源儲能之連接方式及調度方法，其將多組再生能源之內部儲能系統部分連接控制並進行調度，其中，該等多組再生能源之內部儲能系統連接之方式可分為

(一)、再生能源區域儲能系統對接法；請參閱圖一，圖一係複數個再生能源區域儲能系統互相對接之示意圖，由圖一可知，A區域再生能源儲能系統01，B區域再生能源儲能系統02與K區域再生能源儲能系統03等係兩兩對接，A區域再生能源儲能系統01與B區域再生能源儲能系統02係透過一DC_A /DC_B 04連接，B區域再生能源儲能系統02與K區域再生能源儲能系統03係透過一DC_B /DC_K 05連接，A區域再生能源儲能系統01與K區域再生能源儲能系統03係透過一DC_A /DC_K 06連接，該對接連接法雖然連接架購簡單但未來的擴充成本較高，若各區域儲能系統電壓等級不同，則每增加一再生能源區域，則與其他K組再生能源區域互連時需K組DC/DC Converter，因此在規劃建置微電網時，各區域之儲能系統電壓等級應一致，以利未來區域儲能系統的之擴充性；

(二)、再生能源儲能系統集線管理連接法；請參閱圖二，圖二係複數個再生能源區域儲能系統集線管理連接之示意圖，由圖二可知，區域再生能源儲能系統21，區域再生能源儲能系統22與區域再生能源儲能系統23等係透過一集線24連接，該儲能系統集線連接法雖然連接架購較複雜，但未來的擴充性較高，如圖二所示，其DC0為儲能系統之集線管理電壓，如增加一再生能源區域，其新再生能源區域其儲能系統電壓等級即便不同也僅需一組DC₀ /DC₁ Converter 25，因此較易管理及調度。但若在建置再生能源系統時，已考慮將內部之儲能系統電壓等級統一，此時雖然再生能源區域對接法之連接成本較高，惟其調度路徑之可靠度也相對提高。

本發明提出一微電網儲能備用電源之網絡連接之調度方法作為長持續時間多線補給的能源儲能系統之排程控制方法。請參閱圖三，圖三係本發明之微電網儲能備用電源之網絡連接之調度方法之步驟流程之示意圖，該方法主要之目的乃在符合各設備必要之限制條件下，以達到最低系統總運轉成本之要求。由圖三所示，該方法至少包括以下之步驟；步驟31：隨機產生初始資料；步驟32：經濟調度，其係將參數編碼並計算適應之函數值；步驟33：判斷是否滿足終止條件；步驟34：若終止條件滿足，則輸出最佳儲能調派之參數解；步驟35：若終止條件無法滿足，則複製過程並由模糊規則以決定其交配率與突變率；步驟36：計算交配與突變；步驟37：解碼；步驟36：計算交配與突變；步驟37：解碼；步驟38：解集合；步驟39：使用模擬退火法或禁忌搜尋法求最佳解；步驟40：得到一最佳解；及步驟41：參數變換編碼，並重新執行步驟32直到輸出一最佳儲能調派之參數解。

綜上所述，本發明之結構特徵及各實施例皆已詳細揭示，而可充分顯示出本發明案在目的及功效上均深富實施之新穎性及進步性，極具產業之利用價值，且為目前市面上前所未見之運用，依專利法之精神所述，本發明案完全符合發明專利之要件。唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以之限定本發明所實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬於本發明專利涵蓋之範圍內，謹請　貴審查委員明鑑，並祈惠准，是所至禱。

01．．．A區域再生能源儲能系統

02．．．B區域再生能源儲能系統

03．．．K區域再生能源儲能系統

04．．．DC_A /DC_B

05．．．DC_B /DC_K

06．．．DC_A /DC_K

21．．．區域1再生能源儲能系統

22．．．區域2再生能源儲能系統

23．．．區域n再生能源儲能系統

24．．．集線

25．．．DC₀ /DC₁ Converter

31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41．．．流程步驟

圖一係為本發明中複數個再生能源區域儲能系統互相對接之示意圖。

圖二係為本發明中複數個再生能源區域儲能系統透過一集線連接之示意圖。

圖三係本發明之微電網儲能備用電源之網絡連接之調度方法流程步驟之示意圖

31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41．．．流程步驟

Claims

一種微電網儲能備用電源之網絡連接之調度方法，其至少包括以下之步驟，(a)：隨機產生初始資料；(b)：經濟調度，其係將參數編碼並計算適應之函數值；(c)：判斷是否滿足終止條件；(d)：若終止條件滿足，則輸出最佳儲能調派之參數解；(e)：若終止條件無法滿足，則複製過程並由模糊規則以決定其交配率與突變率；(f)：計算交配與突變；(g)：解碼；(h)：計算交配與突變；(i)：解碼；(j)：解集合；(k)：使用模擬退火法或禁忌搜尋法求最佳解；(l)：得到一最佳解；及(m)：參數變換編碼，並重新執行步驟(b)直到輸出一最佳儲能調派之參數解。
一種微電網儲能備用電源之網路連接裝置，其至少包括：複數個再生能源區域儲能系統，該複數個再生能源區域儲能系統係透過複數個直流對直流轉換器(DC/DC Converter)兩兩對接，以進行儲能設備的相互能量調度，其中，該複數個再生能源區域儲能系統間使用一儲能調派方法調派各再生能源區域儲能系統儲存之電能，該儲能調派方法至少包括以下之步驟：(a1)：隨機產生初始資料；(b1)：經濟調度，其係將參數編碼並計算適應之函數值；(c1)：判斷是否滿足終止條件；(d1)：若終止條件滿足，則輸出最佳儲能調派之參數解；(e1)：若終止條件無法滿足，則複製過程並由模糊規則以決定其交配率與突變率；(f1)：計算交配與突變；(g1)：解碼；(h1)：計算交配與突變；(i1)：解碼；(j1)：解集合；(k1)：使用模擬退火法或禁忌搜尋法求最佳解；(l1)：得到一最佳解；及(m1)：參數變換編碼，並重新執行步驟(b1)直到輸出一最佳儲能調派之參數解。
一種微電網儲能備用電源之網路連接裝置，其至少包括：複數個再生能源區域儲能系統，該複數個再生能源區域儲能系統係透過直流對直流轉換器轉換成集線管理電壓並予以串接，以進行儲能設備的相互能量調度其中，該複數個再生能源區域儲能系統間使用一儲能調派方法調派各再生能源區域儲能系統儲存之電能，該儲能調派方法至少包括以下之步驟：(a2)：隨機產生初始資料；(b2)：經濟調度，其係將參數編碼並計算適應之函數值；(c2)：判斷是否滿足終止條件；(d2)：若終止條件滿足，則輸出最佳儲能調派之參數解；(e2)：若終止條件無法滿足，則複製過程並由模糊規則以決定其交配率與突變率；(f2)：計算交配與突變；(g2)：解碼；(h2)：計算交配與突變；(i2)：解碼；(j2)：解集合；(k2)：使用模擬退火法或禁忌搜尋法求最佳解；(l2)：得到一最佳解；及(m2)：參數變換編碼，並重新執行步驟(b2)直到輸出一最佳儲能調派之參數解。