CN102790391A - 一种柴发与燃气三联供混合供能微网***及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柴发与燃气三联供混合供能微网***，包括交流母线、冷/热负荷以及电负荷，所述冷/热负荷经电负荷与交流母线连接，以及分别与所述交流母线连接的光伏发电***以及柴油发电***；还包括：分别与所述交流母线、冷热负荷连接三联供***；以及，分别与所述光伏发电***、柴油发电***以及三联供***连接的控制***。本发明还公开了一种柴发与燃气三联供混合供能微网***的控制方法。本发明一方面在运行期间有两种主控电源可供选择，使***可靠性增加；另一方面可提供多种能源(冷/热/电)输出，在满足电负荷需求的同时，也可以直接满足冷/热负荷的需求，能源利用效率较高，并且有效降低了***的供能成本。

Description

一种柴发与燃气三联供混合供能微网***及其控制方法
技术领域
本发明涉及领域微网供电***，特别涉及一种柴发与燃气三联供混合供能微网***及其控制方法。
背景技术
微网独立供电***常用于供应偏远地区或海岛地区的居民或其他用电，这类微网中的分布式电源一般包括光伏发电、风力发电、柴油发电机(以下简称柴发)和蓄电池储能***等，通过对这些电源的协调控制保证对该地区负荷的正常供电。
中国专利(公开号为CN102157978A，公开日期为2011年8月17日)的发明专利公开了一种风光柴储孤立微网***及其控制方法，其是通过蓄电池、光伏阵列、风机发电以及柴发发电来实现能源的经济调度运行的。
传统微网***的类型包括光储型微网、风光储型微网、风光柴储型微网等几大类，并且均是侧重发电和用电，而考虑到海岛资源限制及交通运输条件等原因，且柴发运行效率有限，因而导致传统的微网***不能实现最经济的运行方式，另外考虑到冷/热负荷需求，传统微网***基本都是依靠电力来满足该部分负荷的需求，其供能效率非常的有限；而在现有技术中很少有侧重于以满足具有综合能源(冷/热/电)需求的负荷、并最大化提高能源利用效率的微网***。
综上，由光伏(风电)和柴发组成的孤岛微网***在满足电负荷需求的同时，需将电能再转换成冷量和热量，以此满足不同的冷/热负荷的需求，此类微网***存在以下弊端：1)、发电成本较高；2)、能量转换过程中能源利用效率较低；3)、***只有一个主电源供电，如遇柴发检修时***需要停电，造成***供电可靠性降低。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种成本低、能量利用率高以及可靠性较高的柴发与燃气三联供混合供能微网***。
本发明的第二目的在于提供一种根据上述的柴发与燃气三联供混合供能微网***的控制方法。
为了解决上述提出的第一问题，本发明提供如下技术方案：
一种柴发与燃气三联供混合供能微网***，包括交流母线、冷/热负荷以及电负荷，所述冷/热负荷经电负荷与交流母线连接，以及分别与所述交流母线连接的光伏发电***以及柴油发电***；
还包括：分别与所述交流母线、冷热负荷连接三联供***；
以及，分别与所述光伏发电***、柴油发电***以及三联供***连接的控制***。
本发明的柴发与燃气三联供混合供能微网***，优选的，所述光伏发电***包括PV阵列、变流器，所述PV阵列经变流器与所述交流母线连接。
为了解决上述提出的第二问题，本发明提供如下技术方案：
一种柴发与燃气三联供混合供能微网***的控制方法，包括以下步骤：
第一步、微网***运行，控制***判断有无冷/热负荷需求，如有则进入第二步，如无则进入第四步；
第二步、控制***输出控制光伏发电***以及三联供***开启运行，柴油发电***不运行，然后进入第三步；
第三步、控制***判断***净负荷P＝(P1+P2)-(P3+P4)是否大于零；
如***净负荷P大于零，则控制***输出柴油发电***开启运行，并使***净负荷P满足P＝(P1+P2)-(P3+P4+P5)＜0；
如***净负荷P小于零，则微网***持续运行至P1、P2值均为零；
(式中，P1为电负荷的负荷值，P2为冷/热负荷的负荷值，P3为三联供***的输出负荷值，P4为光伏发电***的输出负荷值，P5为柴油发电***的输出负荷值)。
第四步、控制***输出光伏发电***以及柴油发电***开启运行，三联供***不运行，并使***净负荷P满足P＝P1-(P4+P5)＜0，***持续运行至P1、P2值均为零。
本发明的柴发与燃气三联供混合供能微网***的控制方法，优选的，所述第二步中***净负荷P大于零还具体包括：
如光伏发电***发电盈余时，即P4增加，控制***输出控制信号减小三联供***的输出负荷值P3以及柴油发电***的输出负荷值P5；
如光伏发电***发电不足时，即P4减少，控制***输出控制信号增加三联供***的输出负荷值P3以及柴油发电***的输出负荷值P5。
本发明的柴发与燃气三联供混合供能微网***的控制方法，优选的，所述第二步中***净负荷P小于零还具体包括：
如光伏发电***发电盈余时，即P4增加，控制***输出控制信号减小三联供***的输出负荷值P3；
如光伏发电***发电不足时，即P4减少，控制***输出控制信号增加三联供***的输出负荷值P3。
本发明的柴发与燃气三联供混合供能微网***的控制方法，优选的，所述第四步中***净负荷P小于零还具体包括：
如光伏发电***发电盈余时，即P4增加，控制***输出控制信号减小柴油发电***的输出负荷值P5；
如光伏发电***发电不足时，即P4减少，控制***输出控制信号增加柴油发电***的输出负荷值P5。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明中微网***运行期间有两种主控电源可供选择，即：柴油发电***以及三联供***，使得微网***供电可靠性较高；
2、本发明中微网***可以提供多种能源(冷/热/电)输出，在满足电负荷需求的同时，也可以直接满足冷/热负荷的需求，能源利用效率较高，并且有效降低了***的供能成本。
附图说明
图1为本发明的柴发与燃气三联供混合供能微网***框架图；
图2为本发明的柴发与燃气三联供混合供能微网***控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本发明做进一步详细的说明。
参阅图1所示，本发明提供一种柴发与燃气三联供混合供能微网***，包括交流母线、冷/热负荷以及电负荷，所述冷/热负荷经电负荷与交流母线连接，以及分别与所述交流母线连接的光伏发电***1以及柴油发电***2；还包括：分别与所述交流母线、冷热负荷连接三联供***3；以及，分别与所述光伏发电***1、柴油发电***2以及三联供***3连接的控制***4；而在本发明中，所述的光伏发电***1包括PV阵列5、变流器6，所述PV阵列5经变流器6与所述交流母线连接。
另外，三联供***是燃气冷热电三联供***，即CCHP(Combined Cooling，Heating and Power)，是以天然气为主要燃料带动燃气轮机、微燃机或内燃机发电机等燃气发电设备运行，产生的电力供应用户的电力需求，***发电后排出的余热通过余热回收利用设备(余热锅炉或者余热直燃机等)向用户供热、供冷，通过这种方式大大提高整个***的一次能源利用率，实现了能源的梯级利用，还可以提供并网电力作能源互补，整个***的经济收益及效率均相应增加；而三联供***、以及柴油发电***均属于现有技术中的方案，再次不再进行赘述。
参阅图2所示，为本发明的燃气三联供混合供能微网***控制方法，其是将柴发、三联供***以及光伏发电***如何实现能源的有效利用的控制策略，下面将进行介绍。
一种柴发与燃气三联供混合供能微网***的控制方法，包括以下步骤：
第一步、微网***运行，由控制***4判断有无冷/热负荷的需求，如有则进入第二步，如无则进入第四步；
第二步、由控制***4输出控制光伏发电***1以及三联供***3开启运行，柴油发电***2不运行，然后进入第三步；
第三步、控制***4判断***净负荷P＝(P1+P2)-(P3+P4)是否大于零；
如***净负荷P大于零，则控制***4输出柴油发电***2开启运行，并使***净负荷P满足P＝(P1+P2)-(P3+P4+P5)＜0；此时，如光伏发电***1发电盈余时，即P4增加，控制***4输出控制信号减小三联供***3的输出负荷值P3以及柴油发电***2的输出负荷值P5；如光伏发电***1发电不足时，即P4减少，控制***4输出控制信号增加三联供***3的输出负荷值P3以及柴油发电***2的输出负荷值P5。
如***净负荷P小于零，则微网***持续运行至P1、P2值均为零，即没有电负荷以及冷/热负荷；此时，如光伏发电***1发电盈余时，即P4增加，控制***4输出控制信号减小三联供***3的输出负荷值P3；如光伏发电***1发电不足时，即P4减少，控制***4输出控制信号增加三联供***3的输出负荷值P3。
在此，式中的标号为：P1为电负荷的负荷值，P2为冷/热负荷的负荷值，P3为三联供***的输出负荷值，P4为光伏发电***的输出负荷值，P5为柴油发电***的输出负荷值。
第四步、控制***4输出光伏发电***1以及柴油发电***2开启运行，三联供***3不运行，并使***净负荷P满足P＝P1-(P4+P5)＜0，***持续运行至P1、P2值均为零，即没有电负荷以及冷/热负荷；此时，如光伏发电***1发电盈余时，即P4增加，控制***4输出控制信号减小柴油发电***2的输出负荷值P5；如光伏发电***1发电不足时，即P4减少，控制***4输出控制信号增加柴油发电***2的输出负荷值P5。
综上所述，本发明的是设计一个由光伏发电***、柴油发电***和三联供***(燃气发电机)组成的孤立微网***，通过对***中柴发和三联供***(燃气发电机)两种主控电源的协调控制及***级的经济调度策略，实现整个微网***的经济运行、能源利用效率提升和供电可靠性提升，同时在微网***运行期间，如一个主电源出现故障，可由另一个主电源向负荷持续供电，因此本发明的优点在于：有两种主控电源可供选择，***供电可靠性较高；可提供多种能源(冷/热/电)输出，在满足电负荷需求的同时，可以直接满足冷/热负荷的需求，能源利用效率较高，并且有效降低了***的供能成本。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，而其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种柴发与燃气三联供混合供能微网***，包括交流母线、冷/热负荷以及电负荷，所述冷/热负荷经电负荷与交流母线连接，以及分别与所述交流母线连接的光伏发电***(1)以及柴油发电***(2)；
其特征在于，还包括：
分别与所述交流母线、冷热负荷连接三联供***(3)；
以及，分别与所述光伏发电***(1)、柴油发电***(2)以及三联供***(3)连接的控制***(4)。
2.根据权利要求1所述的柴发与燃气三联供混合供能微网***，其特征在于，所述光伏发电***(1)包括PV阵列(5)、变流器(6)，所述PV阵列(5)经变流器(6)与所述交流母线连接。
3.一种根据权利要求1所述的柴发与燃气三联供混合供能微网***的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、所述微网***运行，控制***(4)判断有无冷/热负荷需求，如有则进入步骤S2，如无则进入步骤S4；
S2、所述控制***(4)输出控制光伏发电***(1)以及三联供***(3)开启运行，柴油发电***(2)不运行，然后进入步骤S3；
S3、所述控制***(4)判断***净负荷P＝(P1+P2)-(P3+P4)是否大于零；
如***净负荷P大于零，则所述控制***(4)输出柴油发电***(2)开启运行，并使***净负荷P满足P＝(P1+P2)-(P3+P4+P5)＜0；
如***净负荷P小于零，则微网***持续运行至P1、P2值均为零；
(式中，P1为电负荷的负荷值，P2为冷/热负荷的负荷值，P3为三联供***的输出负荷值，P4为光伏发电***的输出负荷值，P5为柴油发电***的输出负荷值)。
S4、所述控制***(4)输出光伏发电***(1)以及柴油发电***2开启运行，以及三联供***(3)不运行，并使***净负荷P满足P＝P1-(P4+P5)＜0，***持续运行至P1、P2值均为零。
4.根据权利要求3所述的柴发与燃气三联供混合供能微网***的控制方法，其特征在于，所述步骤S2中***净负荷P大于零还具体包括：
4.1、如光伏发电***(1)发电盈余时，即P4增加，所述控制***(4)输出控制信号减小所述三联供***(3)的输出负荷值P3以及所述柴油发电***(2)的输出负荷值P5；
4.2、如光伏发电***(1)发电不足时，即P4减少，所述控制***(4)输出控制信号增加所述三联供***(3)的输出负荷值P3以及所述柴油发电***(2)的输出负荷值P5。
5.根据权利要求3所述的柴发与燃气三联供混合供能微网***的控制方法，其特征在于，所述步骤S2中***净负荷P小于零还具体包括：
5.1、如光伏发电***(1)发电盈余时，即P4增加，所述控制***(4)输出控制信号减小所述三联供***(3)的输出负荷值P3；
5.2、如光伏发电***(1)发电不足时，即P4减少，所述控制***(4)输出控制信号增加所述三联供***(3)的输出负荷值P3。
6.根据权利要求3所述的柴发与燃气三联供混合供能微网***的控制方法，其特征在于，所述步骤S4中***净负荷P小于零还具体包括：
6.1、如光伏发电***(1)发电盈余时，即P4增加，所述控制***(4)输出控制信号减小所述柴油发电***(2)的输出负荷值P5；
6.2、如光伏发电***(1)发电不足时，即P4减少，所述控制***(4)输出控制信号增加所述柴油发电***(2)的输出负荷值P5。
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