[发明专利]一种含多分布式能源的光伏微电网供需控制系统设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及新能源电力与微电网技术领域。尤其涉及到一种含多分布式能源的光伏微电网供需控制系统设计方法。

背景技术

2012年年底，我国风力发电增量超过了煤、炭发电量，发电总量首次超越了核能发电量。在全球发电总量放缓的背景下，可再生能源在全球发电总量中的比例上升至4.7％。中国在2012年超过德国成为第二大可再生能源发电国，仅次于美国。可再生能源中光伏发电、风力发电受天气影响较大，其功率输出的波动性导致在实际应用时有一定局限性。为了有效降低可再生能源接入对大电网的影响，国际上提出了由分布式电源、储能装置、能量变换装置、可控及不可控负荷、保护装置和监控系统集成起来微型电网(简称微电网)，微电网是一个区域性小型发配电系统，是能实现自主控制、保护和管理的自治系统，可消除分布式电源对公共电网的影响。微电网具有两种运行模式：并网运行和孤岛运行。

微电网内分布式电源有可再生能源、常规电源，其中可再生能源有：风力发电、太阳能发电，常规电源有：微型燃气轮机、柴油发电机。微电网将大量的分布式发电单元及分布式储能单元根据实际需求以一定容量比例组合，对本地负荷进行供电。

根据CERTS的定义，微电网是一个可以自治的单元，可以实现孤岛模式与并网模式间的有计划或无计划的无缝切换。每个微电网都将本地的可再生能源或其他分布式能源发电单元与本地的负荷或储能装置组合起来。形成相对独立的供电子系统。以减少或避免系统大范围故障时对用户的影响。微电网作为一个整体与外网联系，既可以与外网并网运行并从外网补足本地需要的电能。也可以在大电网故障时。通过合理调配微电网的独立运行来保证本地重要负荷的供电。对于大电网，微电网可以视为一个可控单元。它可以根据大电网调度指令，通过PCC并网点与大电网进行功率交换。众多的微电网协同合作，提高了大电网内的供电稳定性。

理想的微电网将具备以下这些特点：

(1)能适应分布式的、间歇的、可调度的等各种特性的发电单元；

(2)能授权用户实现微电网与智能建筑物内的能量管理系统互连，使用户能管理其能量使用和降低其能量消耗；

(3)即插即用功能为微电网可切换为合适的运行模式的一个特点，即并网或孤岛；微电网在孤岛运行时提供电压和频率保护以及具有安全再同步到大电网的能力；

(4)孤岛模式下，微电网内所有负荷由分布式发电单元提供和分享；

(5)微电网具有利用废热的热电装置，废热为热电联产发电的副产品，以制冷或制热的方式循环利用废热。

(6)微电网可服务于各种负荷，包括居民区，办公楼，工业园，商业区，校园，为用户提供所需要的电能质量；

(7)紧急情况和大电网停电导致的电力短缺时，提供了一个好的解决方案；

(8)能承受来自外部物理和网络的攻击，减轻供电系统受到的危害，并保持供电系统的柔性；

(9)具有自愈性。为了避免停电或减轻停电时间和电能质量问题，微电网必须能够预见和立即响应功能。

(10)具有充分市场竞争力。当微电网进入能源市场，因其实时信息、低交易成本适合任何用户；当微电网处于最优运行和减少维护成本时，可实现资产优化，通过监控不断优化资产来取得更好的投资回报率。

上述微电网特征对微电网能量管理控制能力提出了较高要求。为了实现微电网内供电的可靠性、经济性以及对大电网调度的响应能力，微电网能量管理及其控制系统已成为目前微电网技术的研究重点之一。

发明内容

本发明的目的是针对光伏发电系统、同步发电机系统(微型燃气发电、燃气发电、柴油发电)、储能系统、超级电容系统和本地负荷组成的光伏微电网系统，根据光伏微电网内可再生能源及负荷的特性，提供了一种含多分布式能源的光伏微电网供需控制系统设计方法。通过制定合理有效的同步发电机、蓄电池运行计划来保证微电网在并网和孤岛运行时的长期供需平衡及其稳定性。

本发明采用以下技术方案：

步骤一：光伏微电网数据检测、获取：

(1)通过气象仪获取并存储光伏微电网所在区域的气象信息到监控系统中，其中用于供需系统的有：气温、辐射、相对湿度、风速、平均温度、天气类型、日出日落时间。

(2)通过公共气象网获取当日气象信息：气温、辐射、相对湿度、风速、平均温度、天气类型、日出日落时间。

(3)获取本地负荷实时测量值并存储。

(4)获取光伏微电网的光伏发电系统的发电量。

(5)检测储能系统的充放电状态和剩余电量。

步骤二：光伏发电系统有效时段内发电量预测：