一种基于电力和燃气互补控制的混合供能控制方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于电力和燃气互补控制的混合供能控制方法及系统，其将热系统和燃气系统引入与电网连接的混合供能系统，通过预测混合供能系统的用电负荷功率需求和热负荷功率需求，然后根据所述负荷功率需求与混合供能系统连接的电网输出功率，光伏发电装置输出功率，电池储能装置输出功率进行比较，对所述混合供能系统中的装置进行综合控制。所述方法和系统基于电力和燃气惯量分析的混合供能控制方法，能够充分发挥电能灵活枢纽、高速控制的性能，通过智慧物联终端设备的分布式边缘计算实现快速控制，使混合供能系统在控制时间尺度和精细化程度上有了很大的提高。和精细化程度上有了很大的提高。和精细化程度上有了很大的提高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电力和燃气互补控制的混合供能控制方法和系统


[0001]本专利技术涉及分布式能源控制领域,并且更具体地，涉及一种基于电力和燃气互补控制的混合供能控制方法和系统。

技术介绍

[0002]目前，随着综合能源供能装置多样化的发展，逐步形成了混合供能系统，其拓扑灵活，潮流可控，是能源互联网的缩影，其能量管理优化的研究对能源互联网的发展具有重要意义。可通过不同能源系统之间的有机协调与密切配合，实现各类能源负载的移峰填谷，提高对应能源供用系统的设备利用率水平。在用户侧构建一个清洁高效且能够消纳可再生能源的混合供能系统具有迫切需求。
[0003]目前混合供能系统中用户侧的需求日益多样，对用户级综合能源系统的需求侧管理分析处于起步阶段，能源互济、价格博弈等理念尚未广泛推广。混合供能系统的耦合性和集成度较低，各能源系统相互独立或简单组合的运行模式无法适应综合能源系统多能互补的需求，进而影响系统鲁棒性和能源利用效率的提高。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中混合供能系统的耦合性和集成度较低，各能源系统相互独立或简单组合的运行模式无法适应综合能源系统多能互补的需求的技术问题，本专利技术提供一种基于电力和燃气互补控制的混合供能控制方法，其适用于混合供能系统，所述混合供能系统与电网连接，还包括用于产生电能的光伏发电装置，电池储能装置和微型燃气轮机，以及用于产生热能的电热装置和微型燃气轮机余热回收系统，所述方法包括：
[0005]当混合供能系统并网运行时，采集电网输出功率P
G
，光伏发电装置输出功率P
pv
，电池储能装置输出功率P
bs
，与混合供能系统连接的电能负荷的用电功率P
el
和热能负荷的热负荷功率P
hl
，以及电池储能装置的荷电状态SOC，其中，P
hl
＝η
mth
*P
mt
+η
ph
*P
ph
，η
mth
、P
mt
、η
ph
、P
ph
分别为微型燃气轮机余热回收系统产生热的效率、微型燃气轮机的总功率、电热装置产生热的效率和电热装置消耗电能的功率；
[0006]当P
ef
+P
hf
/η
ef
≤P
pv
时，基于所述荷电状态SOC对电池储能装置和光伏发电装置进行控制，并根据热负荷功率需求值P
hf
对电热装置进行控制，其中，P
ef
是用电功率需求值，η
ef
是混合供能系统运行时的电热转换效率；
[0007]当P
ef
+P
hf
/η
ef
>P
pv
+P
G
+P
bs
时，基于所述荷电状态SOC，电网负荷状态对电池储能装置、电网和微型燃气轮机进行综合控制；
[0008]当P
pv
<P
ef
+P
hf
/η
ef
≤P
pv
+P
G
+P
bs
时，根据热负荷功率需求值P
hf
和用电功率需求值P
ef
，基于所述荷电状态SOC，电网负荷状态对电池储能装置，电网和微型燃气轮机进行综合控制；
[0009]根据电能负荷的用电功率P
el
和热能负荷的热负荷功率P
hl
，以及预测的热负荷功率需求值P
hf
和预测的用电功率需求值P
ef
对混合供能系统的用电负荷功率需求和热负荷功
率需求进行校正，并令校正后的用电负荷功率需求P
’
ef
等于用电负荷功率需求值P
ef
，校正后的热负荷功率需求P
’
hf
等于热负荷功率需求值P
hf
。
[0010]进一步地，所述当P
ef
+P
hf
/η
ef
≤P
pv
时，基于所述荷电状态SOC对电池储能装置和光伏发电装置进行控制，并根据热负荷功率需求值P
hf
对电热装置进行控制包括：
[0011]当P
ef
+P
hf
/η
ef
≤P
pv
时，若SOC小于充电阈值时，储能电池充电，光伏发电装置供电，若SOC大于充电阈值时，光伏发电装置限功率运行；且
[0012]当P
hf
等于0时，电热装置不启动，当P
hf
>0时，执行电热装置启动的指令。
[0013]进一步地，所述当P
ef
+P
hf
/η
ef
>P
pv
+P
G
+P
bs
时，基于所述荷电状态SOC，电网负荷状态对电池储能装置、电网和微型燃气轮机进行综合控制包括：
[0014]当P
ef
+P
hf
/η
ef
>P
pv
+P
G
+P
bs
且电网为负荷高峰时段时，光伏发电装置满功率运行，根据荷电状态SOC对电池储能装置执行放电指令，并启动微型燃气轮机；
[0015]当P
ef
+P
hf
/η
ef
>P
pv
+P
G
+P
bs
且电网为非负荷高峰时段时，光伏发电装置满功率运行，优先使用电网电能，并根据荷电状态SOC对电池储能装置执行放电指令，以及启动微型燃气轮机。
[0016]进一步地，所述当P
pv
<P
ef
+P
hf
/η
ef
≤P
pv
+P
G
+P
bs
时，根据热负荷功率需求值P
hf
和用电功率需求值P
ef
，基于所述荷电状态SOC，电网负荷状态对电池储能装置，电网，电热装置和微型燃气轮机进行综合控制包括：
[0017]当P
pv
<P
ef
+P
hf
/η
ef
≤P
pv
+P
G
+P
bs
，P
hf
＝0时，若电网为负荷高峰时段，光伏发电装置满功率运行，根据荷电状态SOC对电池储能装置执本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电力和燃气互补控制的混合供能控制方法，其适用于混合供能系统，所述混合供能系统与电网连接，还包括用于产生电能的光伏发电装置，电池储能装置和微型燃气轮机，以及用于产生热能的电热装置和微型燃气轮机余热回收系统，其特征在于，所述方法包括：当混合供能系统并网运行时，采集电网输出功率P
G
，光伏发电装置输出功率P
pv
，电池储能装置输出功率P
bs
，与混合供能系统连接的电能负荷的用电功率P
el
和热能负荷的热负荷功率P
hl
，以及电池储能装置的荷电状态SOC，其中，P
hl
＝η
mth
*P
mt
+η
ph
*P
ph
，η
mth
、P
mt
、η
ph
、P
ph
分别为微型燃气轮机余热回收系统产生热的效率、微型燃气轮机的总功率、电热装置产生热的效率和电热装置消耗电能的功率；当P
ef
+P
hf
/η
ef
≤P
pv
时，基于所述荷电状态SOC对电池储能装置和光伏发电装置进行控制，并根据热负荷功率需求值P
hf
对电热装置进行控制，其中，P
ef
是用电功率需求值，η
ef
是混合供能系统运行时的电热转换效率；当P
ef
+P
hf
/η
ef
>P
pv
+P
G
+P
bs
时，基于所述荷电状态SOC，电网负荷状态对电池储能装置、电网和微型燃气轮机进行综合控制；当P
pv
<P
ef
+P
hf
/η
ef
≤P
pv
+P
G
+P
bs
时，根据热负荷功率需求值P
hf
和用电功率需求值P
ef
，基于所述荷电状态SOC，电网负荷状态对电池储能装置，电网和微型燃气轮机进行综合控制；根据电能负荷的用电功率P
el
和热能负荷的热负荷功率P
hl
，以及预测的热负荷功率需求值P
hf
和预测的用电功率需求值P
ef
对混合供能系统的用电负荷功率需求和热负荷功率需求进行校正，并令校正后的用电负荷功率需求P
’
ef
等于用电负荷功率需求值P
ef
，校正后的热负荷功率需求P
’
hf
等于热负荷功率需求值P
hf
。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当P
ef
+P
hf
/η
ef
≤P
pv
时，基于所述荷电状态SOC对电池储能装置和光伏发电装置进行控制，并根据热负荷功率需求值P
hf
对电热装置进行控制包括：当P
ef
+P
hf
/η
ef
≤P
pv
时，若SOC小于充电阈值时，储能电池充电，光伏发电装置供电，若SOC大于充电阈值时，光伏发电装置限功率运行；且当P
hf
等于0时，电热装置不启动，当P
hf
>0时，执行电热装置启动的指令。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当P
ef
+P
hf
/η
ef
>P
pv
+P
G
+P
bs
时，基于所述荷电状态SOC，电网负荷状态对电池储能装置、电网和微型燃气轮机进行综合控制包括：当P
ef
+P
hf
/η
ef
>P
pv
+P
G
+P
bs
且电网为负荷高峰时段时，光伏发电装置满功率运行，根据荷电状态SOC对电池储能装置执行放电指令，并启动微型燃气轮机；当P
ef
+P
hf
/η
ef
>P
pv
+P
G
+P
bs
且电网为非负荷高峰时段时，光伏发电装置满功率运行，优先使用电网电能，并根据荷电状态SOC对电池储能装置执行放电指令，以及启动微型燃气轮机。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当P
pv
<P
ef
+P
hf
/η
ef
≤P
pv
+P
G
+P
bs
时，根据热负荷功率需求值P
hf
和用电功率需求值P
ef
，基于所述荷电状态SOC，电网负荷状态对电池储能装置，电网，电热装置和微型燃气轮机进行综合控制包括：当P
pv
<P
ef
+P
hf
/η
ef
≤P
pv
+P
G
+P
bs
，P
hf
＝0时，若电网为负荷高峰时段，光伏发电装置满功率运行，根据荷电状态SOC对电池储能装置执行放电指令；若电网为非负荷高峰时段，光伏发电装置满功率运行，并优先使用电网电能，当电网电能依然不能满足负荷功率需求时，根据
荷电状态SOC对电池储能装置执行放电指令；当P
pv
<P
ef
+P
hf
/η
ef
≤P
pv
+P
G
+P
bs
，P
ef
<P
pv
，P
hf
>0时，光伏发电装置满功率运行，并执行电热装置启动的指令；当P
pv
<P
ef
+P
hf
/η
ef
≤P
pv
+P
G
+P
bs
，P
ef
>P
pv
，P
hf
>0时，若电网为负荷高峰时段，光伏发电装置满功率运行，根据荷电状态SOC对电池储能装置执行放电指令，并在启动电热装置时间t后启动微型燃气轮机；若电网为非负荷高峰时段，光伏发电装置满功率运行，并优先使用电网电能，当电网电能依然不能满足负荷功率需求时，根据荷电状态SOC对电池储能装置执行放电指令，并在启动电热装置时间t后启动微型燃气轮机。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在启动电热装置时间t后启动微型燃气轮机包括微燃机启动后，按照电热装置和微型燃气轮机的功率分配比例λ
eh
、λ
mt
进行控制，其中，λ
eh
+λ
mt
＝1，微型燃气轮机按照额定功率运行，逐渐减小电热装置的运行功率。6.一种基于电力和燃气互补控制的混合供能控制系统，其适用于混合供能系统，所述混合供能系统与电网连接，还包括用于产...

【专利技术属性】
技术研发人员：周珊，吕志鹏，宋振浩，杨晓霞，张智慧，刘文龙，魏琛，史超，刘欣厚，孙添一，刘锋，薛琳，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：