[发明专利]多能互补微网分层控制与运行优化方法

说明书

多能互补微网分层控制与运行优化方法，该系统包括三条母线，分别是电母线、热母线和冷母线，其中电母线包含的电能输入装置有光伏发电机、风力发电机、燃气轮机、蓄电池和大电网；通过本发明的实施实现了多能互补微网分层控制与运行的优化，在实现功率优化的前提下，提高了系统的能源利用率，很好地解决了微源运行与优化控制时的电能质量的问题。

技术领域

本发明公开了一种基于多能互补微网的分层控制与运行优化方法，主要涉及多能互补微网、分层控制以及下垂控制。

背景技术

随着国家能源结构转型，具有高能源利用率、高清洁能源渗透率的多能互补微网的作用越来越明显。一方面作为微电网的延伸，多能互补微网在继承微电网灵活运行、就地消纳等优点的同时，也遗留了由微源出力间歇性及负荷波动共同作用引发的功率不平衡频发、电能质量难以保证的问题。另一方面多能互补微网多种能源交互，使其控制策略比传统微电网更为复杂。根据多能互补微网的运行要求及实时性需求，针对负荷波动时微源功率分配、微源输出预测规划、运行与优化控制没有考虑电能质量的问题，需要提出一种对多能互补微网的运行方式进行整体规划以及电能质量优化控制方案。

发明内容

发明目的：

本发明公开了一种基于多能互补微网的分层控制与运行优化方法。目的在于构建一种基于多能互补微网的分层控制与运行优化方法来解决以往所存在的问题。技术方案：

一种基于多能互补微网的分层控制系统，该系统包括三条母线，分别是电母线、热母线和冷母线，其中电母线包含的电能输入装置有光伏发电机、风力发电机、燃气轮机、蓄电池和大电网；

热母线包含的热能输入装置有利用燃气轮机发电余热的余热锅炉和电制热设备；

冷母线包含的冷能输入装置有电制冷设备和溴化锂制冷机；

电母线、热母线和冷母线三条能量母线的主要能量输出通道为各自能量负荷，分别为电负荷、热负荷以及冷负荷；电母线还存在的电力输出设备有电制热设备和电制冷设备；

而燃气轮机作为可回收余热式燃气轮机与余热锅炉和吸收式制冷机共同构成了余热回收系统的主要部分，燃气轮机产生的余热经过余热锅炉产生蒸汽和热水分别通过热交换器和溴化锂制冷机置换成热水和冷水对用户进行供热和供冷。

燃气轮机包括压缩机、燃料室、汽轮机、同步发电机、变压器及余热锅炉，

首先经压缩机形成高压空气，高压空气在燃烧室内与燃料混合燃烧、进而推动汽轮机转动，最后汽轮机带动同步发电机发电并经过变压器给用电负荷供电；汽轮机排出的余热经余热锅炉与余热锅炉的产出热能混合形成高温高压蒸汽与高温热水，高温高压蒸汽通过热交换器置换成热水对用户供热，高温热水通过溴化锂制冷机置换成冷水对用户进行供冷。

一种基于多能互补微网的分层控制与运行优化方法，该分层控制与运行优化方法共分为三层，分别为基于下垂控制的底层控制策略、基于功率优化的二层控制策略和基于电能质量优化的三层控制策略；

所述的基于下垂控制的底层控制策略为逆变器控制策略，该控制策略采用传统的下垂控制方法，使各微源按照中央控制器系统下达的功率给定值按照微源容量的比例分配系统中的瞬时负荷功率波动，协调控制风力发电机、光伏电池、微型燃气轮机和蓄电池等电力微源按容量比例分配功率，同时利用下垂控制控制燃气轮机余热分配和电制热、电制冷所用电能分配；

所述的基于功率优化的二层控制策略为功率优化控制策略，根据微源的功率预测以及冷、热和电的负荷预测，在满足电负荷、热负荷、冷负荷需求和出力限制约束条件下，以实现一次能源消耗和温室气体排放的最小化为优化目标，最终满足综合效益最优；进而根据优化算法，确定各微源在二层控制过程中承担的功率波动比例和冷、热能输入装置分配比例；