[发明专利]一种微电网能量管理方法及其系统

说明书

技术领域

本发明属于新能源发电领域，具体涉及一种微电网能量管理方法及其系统。

背景技术

全球能源危机与环境问题促进了可再生能源发电的快速发展。在改善能源结构的同时，可再生能源发电也引入了一些技术问题，其中关于电网接入问题的研究形成了分布式发电（DG）研究领域。DG位置灵活分散的特点很好地适应了分散电力需求和资源分布，延缓了输配电网升级换代所需的巨大投资，但DG单机接入成本高，容量小，运行不确定性强，有些受制于自然条件，缺少灵活可控的特点，对大电网是一个不可控源。大电网对DG多采取隔离限制措施，这限制了DG的效能发挥。为了更充分地发挥DG的价值与效益，微电网的概念被提出。微电网本质上是由负荷和DG组成的、连接在中低压配电网或用户负荷附近的独立可控系统，可以并网运行或独立运行。微电网集成DG与负荷的特点使得微电网摆脱了DG运行不确定、控制困难的缺点，但是微电网发展引入了一些新的问题，如微电网的整体控制、微网内的储能、微电网运行的经济性优化等。

微电网的控制是保障微电网达标运行的基础，需做到根据本地信息对事件做出快速独立的响应，以维持微电网的持续稳定运行。微电网控制的主要目标有：有功、无功的独立控制；平滑地与电网并列、分离；自主选择运行策略等。按层次划分，微电网控制可分为两层，即以功能为导向的底层设备自身控制和以目标为导向的上层管理控制。底层控制是微电网控制的基础，功能实现的保障，其主要包括电源、储能和负荷等的自身控制；上层控制则是以微电网经济有效运行为目标，主要包括微电网协调控制、微电网能量管理系统、微电网电能质量控制等。

微电网能量管理系统管理着微电网内部的电源、储能和负荷，使微电网在并网或离网状态下达到一个优化后的功率平衡。微电网能量管理系统主要包括数据采集和监控系统、自动发电控制、可再生能源发电预测、负荷控制、负荷预测、经济性优化控制和储能优化控制系统等。与传统大电网能量管理系统相比，微电网能量管理系统有很多相似之处，如都包括数据采集和监控系统、发电控制、经济性优化控制等，但微电网能量管理系统也有其独特之处，如储能优化控制系统、可再生能源发电预测等。此外，微电网可以并网运行或独立运行，在不同的运行模式下，微电网能量管理系统需制定相应的优化管理方法。微电网结构和运行的独特性决定了微电网能量管理需要提出适合自身的能量管理方法。

目前微电网能量管理方法考虑的微电网内的储能基本为单类型储能，如蓄电池，没有涉及微电网内多类型储能的管理方法。微电网内可能会出现多种类型的储能单元，微电网能量管理需考虑并网运行或独立运行情况下多类型储能的管理方法。微网内各种类型的储能单元都需要对其进行充放电控制，将各种类型储能单元的充放电控制统一起来，并可灵活进行针对性调整是目前微电网能量管理方法还欠缺的。微电网可以并网运行或独立运行，两种情形下的能量管理方法有所区别，且相互需有所关联，目前的能量管理方法对此考虑还有所欠缺。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种微电网能量管理方法及其系统，实现了微电网并网和离网状态下的储能优化控制、发电控制和负荷控制。

本发明提供的一种微电网能量管理方法，其改进之处在于，能量管理系统计算微电网发电功率和负荷功率的差额P_mar，传给超级电容储能管理模块；所述超级电容储能管理模块输出超级电容充放电功率设定参考值P_sc·ref并判断电网运行状态；若微电网为并网运行，则将差额P_mar减去超级电容充放电功率设定参考值P_sc·ref的结果传给并网储能管理模块；若微电网为离网运行，则将差额P_mar减去超级电容充放电功率设定参考值P_sc·ref的结果传给离网储能管理模块；所述离网储能管理模块输出功率不平衡差额P_rem至离网发电与负荷管理模块，进行发电控制和负荷控制。

其中，所述超级电容储能管理模块包括低通滤波和超级电容充放电管理模块；

所述差额P_mar输入低通滤波模块，减去低通滤波后的值传给超级电容充放电管理模块，输出超级电容功率参考值P_sc·ref。

其中，所述并网储能管理模块包括液钒电池功率加权分配模块、并网液钒电池充放电管理模块、并网铁锂电池充放电管理模块和超级电容充放电管理模块；