[发明专利]微电网分频能量管理方法

说明书

技术领域

本发明属于微电网领域，涉及一种微电网能量管理方法，具体来说，涉及一种基于db2小波变换的微电源和储能的分频能量管理方法。

背景技术

微电网是指由分布式电源、储能装置、能量变换装置、负荷和相关监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与大电网并网运行，也可以孤立运行。在能源需求和环境保护的双重压力下，分布式发电技术获得了越来越多的重视与应用。将分布式电源以微电网的形式接入到大电网并网运行，与大电网互为支撑，是发挥分布式发电系统效益的最有效途径。

分布式电源以风力发电和光伏发电为代表，还包括微型燃气轮机、燃料电池、生物质能发电等。虽然风能与太阳能在时间上、空间尺度上具有互补性，但是它们受气候因素的影响较大，风能和太阳能具有的随机性和间歇性的特点，为了保证微电网在孤岛模式下稳定运行，诸如微型燃气轮机和燃料电池等能够提供稳定能量输出的电源和作为能量缓冲的储能系统就必不可少。

目前，针对微电网的能量管理策略基本上是从分布式电源的输出特性和负荷需求特性出发，而忽略了两个关键因素：

1.微电网中存在大量快速变化以及冲击性负荷；

2.忽略了微电源以及储能的响应时间等动态特性。

特别是微电源和储能的响应时间在几毫秒至几十秒之间差别很大，如果能量管理系统没有对微电网的能量需求进行有效分频管理，蓄电池组收到高频控制信号，会导致蓄电池的频繁充放电，缩短电池寿命。而快速响应的储能装置收到低频控制信号，会导致过充和过放，使其成本高昂的调节能力得不到充分利用，降低了系统的效率和经济效益。

小波变换继承和发展了短时傅立叶变换局部化的思想，同时又克服了窗口大小不随频率变化等缺点，能够提供一个随频率改变的时间-频率窗口。与傅立叶变换相比，小波变换是一个时间和频域的局域变换因而能有效地从信号中提取信息，通过伸缩和平移等运算功能对函数或信号进行多尺度细化分析，最终达到高频处时间细分，低频处频率细分，能对不同频率成分采用逐步精细的采样步长，聚焦到信号的任意细节，特别适用于分析类似冲击能量之类的非周期暂态信号。

发明内容

技术问题：本发明提供了一种合理地对各个微电源和储能装置进行能量分配，延长各个微电源和储能装置的工作寿命，提高系统效率和经济效益的微电网分频能量管理方法。

技术方案：本发明的微电网分频能量管理方法，包括以下步骤：

1)建立微电源和储能的基本参数数据库，基本参数数据库包括各装置的技术参数和经济参数，以及运行状态和限制条件；

2)测量微电网能量需求信号并根据采样频率选择实现微电网能量需求信号有效分频所需的小波变换层数：采样频率为f_N，根据采样定理，能够有效反应的源信号频率为f_N/2则所需的小波变换层数其中f为目标低频分量的频率，[]为向上取整；

3)实时监测获得微电源出力与负荷之间的差额，得到功率偏差曲线S_i，然后以Daubechies小波系的db2小波为母波，采用小波变换的提升算法对功率偏差曲线进行小波分解，提取出低频功率分量和高频功率分量，以适应微电源和储能不同的响应时间；

4)对当前电源进行微电网的经济性评估，同时进行与电源容量和剩余容量相关的微电源的均衡性评估，分别得到经济性分配系数和均衡性分配系数，当第一次进行经济性评估时，当前电源为整个微电网的N_s个微电源，否则，当前电源为上一次更新后的N_s个微电源：

经济性评估的具体方法为：

首先按照下式建立微电源的优化模型：

CF＝C_cap+C_om+C_f+C_e

其中，CF为目标函数，C_cap为设备等年值投资费用，C_om为运行和维护费用，C_f为燃料费用，C_e为污染物排放折算费用；

然后得到单个微电源的经济性分配系数为：