一种海岛孤立微电网能量控制方法技术

一种海岛孤立微电网的能量控制方法，包括以下步骤：A.确定海岛孤立微电网的组成；B.微电网内各单元的控制方式；C.确定海岛孤立微电网内各单元的约束条件；D.目标函数的制定；E.建立孤立微电网数学模型，求解获得微电网能量控制结果。本发明专利技术能够在充分考虑储能在不同荷电状态下蓄电池深充深放与浅充浅放带来的寿命损耗不同，同时结合可控负荷带来的收益，得到以微电网稳定与经济运行为目标的长时间尺度下的能量控制策略，并根据风电功率预测数据制定可控负荷的投切计划及微电网的发电计划，以达到提高微电网科学合理的运行特性的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及可再生能源发电领域，特别是一种海岛孤立状态下的微电网能量控制 方法。
技术介绍
随着社会的进步和经济的发展，煤、石油、天然气等传统能源日益匿乏，如何解决 当今社会的资源紧缺问题成为了人们关注的焦点。可再生能源W其可再生、无污染等优点， 成为了替代传统能源的最佳选择。相对于传统能源，多数海岛及周围拥有丰富可再生能源， 如风能、太阳能、波浪能、潮流能等，都具有很大的开发潜力。通过构建高效清洁的海岛能 源体系，特别是大力发展海岛电网，对海岛新能源进行有效合理的利用，不仅能够减少"弃 风""弃光"现象，解决海岛化石燃料短缺、运输困难等问题；还可W提高海岛电网电能质量， 提高电力系统运行的可靠性与稳定性，对保护海洋环境、促进节能减排具有重要的意义。 微电网是一种新型网络结构，是由微电源、负荷、储能装置和控制装置构成的系统 单元。微电网是一个能够实现自我控制、保护和调控的自治系统，既可W与外部电网并网运 行，也可W孤立运行。微电网是相对传统大电网的一个概念，是指多个分布式电源及其相关 负载按照一定的拓扑结构组成的网络，并通过静态开关关联至常规电网。微电网使用系统 的方法解决了分布式发电并网带来的问题，可W充分发挥分布式发电的优势，同时削弱分 布式发电对大电网的冲击和负面影响。 一般情况下，海岛及周边区域拥有丰富的太阳能、风能等可再生能源发电资源，随 着分布式电源及微电网技术的发展，可形成多种能源互补的海岛微电网供电模式。海岛孤 立微电网可通过各种互补的可再生能源和先进的控制技术提高用户的供电可靠性，改善电 能质量，是解决未来海岛供电问题的有效途径之一。 利用非并网风电与高耗能的可控负荷联合运行，是风能多元化利用的典型案例。 例如，可建立含风电和海水淡化负荷的孤立微电网，在提供海岛电能的同时，可为海岛地区 提供淡水资源。从微电网控制角度来看，可控负荷具有可调控的特点，在运行过程中可W根 据实际状况灵活调整功率，而作为一个可控负荷对微电网功率起到辅助调节的作用，对平 抑可再生能源的波动性，提高清洁能源利用率具有一定的辅助作用。同时，为保证微电网稳 定运行，需加入储能装置，并在考虑储能装置寿命损耗的前提下，根据风电功率预测结果合 理规划可控负荷的运行状态，制定能量调控策略，才能保证海岛孤立微电网的稳定、经济运 行。 尽管有关人员进行了大量研究，但已有的微电网能量调控策略仍不成熟，该些方 法没有充分考虑微电网中储能装置的寿命损耗问题，仅粗略地从设备维护的角度或某一过 程损耗定值来进行调控，对储能装置本身特性考虑不全面，故在微电网能量调控方案制定 上，无法得到更优的合理而经济的调控方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种应用于海岛孤立微电网的能量 控制方法，W提高微电网的科学合理的运行特性。[000引为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案如下。 一种海岛孤立微电网的能量控制方法，包括W下步骤： A.确定海岛孤立微电网的组成； B.微电网内各单元的控制方式； C.确定海岛孤立微电网内各单元的约束条件；[001引 D.目标函数的制定；E.建立孤立微电网数学模型，求解获得微电网能量控制结果； 所述海岛孤立微电网主要由风电机组、储能装置、可控负荷W及柴油发电机构成， 所述风电机组为双馈风电机组，储能装置采用超级电容器与蓄电池混合储能。 上述海岛孤立微电网的能量控制方法，步骤B中所述双馈风电机组采用最大功率 点跟踪控制方式，超级电容器采用恒压恒频控制方式，蓄电池采用定功率控制方式，可控负 荷采用改变运行状态的控制方式。 上述海岛孤立微电网的能量控制方法，步骤C中双馈风电机组的约束条件为风 速-功率曲线；[001引 蓄电池SOC约束条件为；SOCm化《SOC《SOCmax; 蓄电池功率约束条件为；I Pb I《PbN; 可控负荷功率约束条件为；PLk.m化《PLk《PLk.max; 柴油发电机功率约束条件为；30%pp 微电网功率约束条件为而+Pe+Pb= P n+P^+P。。 上述海岛孤立微电网的能量控制方法，步骤D中目标函数的制定方法为： 首先，W风速预测时间间隔A t为单位时间，进行风速预测，并根据每个风速预测 点的风速数据，同时采集当前时刻微电网中各单元的运行状态； 其次，根据当前风电功率设置蓄电池和可控负荷的工作状态，并计算可控负荷各 种状态下微电网长时间的总收益CtMdii，式中，C(i)=CLKi+CL-Q-Cb-Q[002引其中，。为可控负荷运行时At时间内微电网总收益， 为可控负荷W Pua运行时A t时间可控负荷收益，Cl为日常负荷收益， C"为风力发电成本，Cb为蓄电池寿命损耗，Q为柴油发电机运行成本； 最后，根据每个C(i)的选择不同，得到多组微电网总收益CtMd，选择最大收益即 为长时间下的微电网最大总收益Cm"，其目标函数为：[003引 Cmax=max(Ctotal) 上述海岛孤立微电网的能量控制方法，步骤E中所述孤立微电网的数学模型为：[003引根据微电网在长时间尺度下的最大收益Cm"所对应的每个At的C(i)，得到相应 的微电网内各单元的运行状态，即为微电网能量控制结果。由于采用了W上技术方案，本专利技术所取得技术进步如下。 本专利技术能够在充分考虑储能在不同荷电状态下蓄电池深充深放与浅充浅放带来 的寿命损耗不同，同时结合可控负荷带来的收益，得到W微电网稳定与经济运行为目标的 长时间尺度下的能量控制策略，并根据风电功率预测数据制定可控负荷的投切计划及微电 网的发电计划，保证微电网运行稳定性与经济性指标。本专利技术在微电网内各发电单元与负 荷均满足各自的安全运行约束条件下，在功率限度内运行，其各个方面的消耗最低、而能量 转换的效益最大。【附图说明】 图1为本专利技术所述海岛孤立微电网的结构图； 图2为本专利技术所述可控负荷的启停逻辑图； 图3为本专利技术所述双馈风电机的风速-功率曲线； 图4为具体实施例中的风速预测曲线； 图5为本专利技术应用于微电网中，初始蓄电池SOC为60%情况下的微电网运行结 果； 图6为传统微电网在初始蓄电池SOC为60%情况下的微电网运行结果。图中各标号表示为；Tb为蓄电池功率变化周期，SOC为蓄电池荷电状态，SOCmi。为蓄 电池安全运行最小荷电状态，S0Cm"为蓄电池安全运行最大荷电状态，Pb为蓄电池功率，充 电为负值，放电为正值，Pm为蓄电池换流器额定功率，Puc为可控负荷功率，Puc.mi。为可控负 荷最小运行功率，为可控负荷最大运行功率，Pe为柴油发电机功率，P?为柴油发电机 额定功率，p"为风电功率，P。为超级电容器功率，P,为日常负荷功率，Pdl为卸荷负载功率， At为风速预测时间间隔，Cl为可控负荷WPua运行时At时间内微电网总收益，C为可 控负荷WPua运行时At时间可控负荷收益，k1为可控负荷W功率Pua运行时单位能耗收 益（元/kWh)，C巧日常负荷收益，k历居民用电电价，C"为风力发电成本，k"为风力发电成 本系数（元/kWh)，Cb为蓄电池寿命损耗，f(S0C。，SOCi)为蓄电池S0C由S0C。降为S0C1的 寿命损耗（元），Q为柴油发电机运行成本，C1。,,为发电机自身损耗成本，C。。为发电机运行 维护成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海岛孤立微电网的能量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：A.确定海岛孤立微电网的组成；B.微电网内各单元的控制方式；C.确定海岛孤立微电网内各单元的约束条件；D.目标函数的制定；E.建立孤立微电网数学模型，求解获得微电网能量控制结果。所述海岛孤立微电网包括风电机组、储能装置、可控负荷以及柴油发电机，所述风电机组为双馈风电机组，储能装置采用超级电容器与蓄电池混合储能。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘青，樊世通，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北;13