CN105305495A - 一种多能互补微电网***调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多能互补微电网***调度方法，该微电网***包括风光发电***、可作为热电联产的燃气发电机以及可作为储能装置与风光***能源互补的蓄电池组和电动汽车充电站，该***利用电动汽车电池的储能特性，灵活地选择电动汽车的充/放电模式，与风光***互补供电，降低了储能装置的投资成本，提高了可再生能源的利用率。

Description

一种多能互补微电网***调度方法

技术领域

本发明涉及微电网技术领域，具体涉及一种多能互补微电网***调度方法。

背景技术

在能源日益紧缺的背景下，风电、光伏等可再生能源的开发利用普遍受到重视。微电网在改善电能质量、节约能源与环保等方面的突出优点决定了其是解决我国经济和社会快速发展过程中能源需求增长与能源紧缺、能源利用和环境保护之间矛盾的必然选择。可再生能源发电的间歇性和波动性，直接影响着***电能质量及新能源利用率，因此，微电网***通常根据需要选择超级电容或蓄电池等储能方式共同向负荷供电。储能装置的配置不仅增加了投资成本，更降低了新能源的灵活利用性。作为一种低碳环保的新型交通工具，电动汽车正处于规模化的发展趋势，区域内的电动汽车充电站不仅可接入***充电，也可在负荷高峰时向***提供电能，如何灵活地选择电动汽车的充/放电模式，与微电网***内的风电、光伏等间歇性能源互补利用，对于提高***供电灵活性、提高可再生能源利用率与综合经济性具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种多能互补微电网***调度方法，该微电网***包括风光发电***、可作为热电联产的燃气发电机以及可作为储能装置与风光***能源互补的蓄电池组和电动汽车充电站，该***利用电动汽车电池的储能特性，灵活地选择电动汽车的充/放电模式，与风光***互补供电，降低了储能装置的投资成本，提高了可再生能源的利用率。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

本发明所采取的技术方案是：多能互补微电网***，其包括：光伏发电组件、风力发电机、燃气轮机、蓄电池组、电动汽车充电站、变流器、交流配电***、微电网控制***、断路器、电网以及负荷，所述的光伏发电组件、风力发电机、燃气轮机、蓄电池组、电动汽车充电站分别通过变流器与交流配电***相连，构成微电网的多种互补能源***；所述的交流配电***与负荷相连，同时通过断路器与电网相连；所述的微电网控制***与各装置控制端相连，可实现微电源机组工作方式切换、负荷分配、有功/无功控制、电压/频率调节、并对微电网***内的多种微电源进行优化调度，调节微电网***的能源互补模式。

所述的变流器分为光伏逆变器、风电并网逆变器、AC/DC变流器以及双向变流器；所述的电动汽车充电站包括电动汽车充电机、DC/DC变流器、AC/DC变流器、多路选择开关、以及接入充电站的电动汽车电池，电动汽车充电机与DC/DC变流器相连，通过Boost电路升压至合适的电压等级，DC/DC变流器与AC/DC变流器相连，将直流电逆变为标准电压等级的交流电，接入母线进行充/放电，所述的电动汽车充电机通过多路选择开关与电动汽车电池相连；进一步的，所述的电动汽车电池根据其SOC（荷电状态）分为三类，第一类电池为待充电电池，其SOC限制范围为0-30%SOC，第二类电池为可充/放电电池，其SOC限制范围为30%SOC-70%SOC，第三类电池为待放电电池，其SOC限制范围为70%SOC-100%SOC。电动汽车充电站根据微电网调度控制策略实时选择电动汽车电池的充/放电状态，可通过多路选择开关灵活接入不同类型的电动汽车电池，在负荷低谷时期，通过接通第一类或第二类电池，对其进行充电，以消纳风光***发电功率，或在负荷高峰时期，接通第三类或第二类电池向***放电，与风光***共同向负荷供电。所述的微电网控制***包括数据采集单元、微电网从站、以太网交换机、微电网主站、数据采集与通信主服务器、运算控制服务器、主界面。微电网主站通过TCP/IP工业以太网与各微电网从站连接，构成微电网控制***的数据网络，测控网络采用MODBUSRTU现场总线，可实现对各微电源运行参数、电压V、电流I、蓄电池SOC、温度、安全中断标准、综合安全度、电动汽车电池SOC、待充/放电电池数量、线路负荷实时数据等参数进行采集监控，实现微电源机组工作方式切换、微电源及电动汽车调度运行策略、有功/无功控制、电压/频率调节、孤岛模式下负荷分配、电压/频率调节等功能；所述的微电网调度方法，其特征在于：优先调度使用风光微电源为***负荷供电，当可再生能源供电不足时，投入燃气轮机组，电动汽车充电站及蓄电池组在负荷低谷时期，通过对电池充电存储可再生能源所发出的电能，在负荷高峰时期向***放电，以满足***内的功率平衡，达到削峰填谷的作用，最大限度地增加终端用能中可再生能源的利用率。

多能互补微电网***调度方法，具体为：

一般情况下，微电网采用并网运行模式，通过微电网控制器执行以下步骤：

步骤1：判断可再生能源输出功率与***负荷功率的大小，当可再生能源输出功率大于负荷功率时，执行步骤2，当可再生能源输出功率小于负荷功率时，执行步骤4；

步骤2：通过微电网控制器采集电动汽车电池的SOC并确定第一类电池（0-30%SOC）及第二类电池（30%SOC-70%SOC）的数量，根据可能生能源及负荷功率差值，调度相应数量的第一类及第二类电池（优先使用第一类电池），对其进行充电，若此时可再生能源输出功率仍有剩余，执行步骤3；

步骤3：采集蓄电池组的SOC，若蓄电池单体处于有效充放电区间25%SOC-90%SOC时，对蓄电池组进行充电，当微电网内部总电源功率大于负荷需求时，通过PCC（公共连接点）将剩余功率注入大电网***；

步骤4：通过微电网控制器采集电动汽车电池的SOC并确定第三类电池（70%SOC-100%SOC）及第二类电池（30%SOC-70%SOC）的数量，根据可能生能源及负荷功率差值，调度相应数量的第三类及第二类电池（优先使用第三类电池），对其进行放电，若仍不能满足负荷需求时，执行步骤5；

步骤5：采集蓄电池组的SOC，若蓄电池单体处于有效充放电区间25%SOC-90%SOC，对蓄电池组进行放电。当可再生能源及储能***供电不足时，执行步骤6；

步骤6：通过微电网控制器投入燃气轮机组，此时，当微电网***仍不能满足负荷需求时，通过接入大电网与微电源共同为负荷供电。

当大电网出现电能质量问题或进行计划检修时，微电网转换为孤岛运行模式，此时微电网的储能单元与可控微电源协调配合，提供电压、频率参考以及***内的功率支撑，微电网调度运行策略为：电动汽车充电站及蓄电池调度策略与并网模式下相同，当各微电源及储能***不能满足负荷需求时，应切除部分可中断负荷以确保重要负荷的用电需求，当可再生能源发电功率大于负荷需求及储能***充电功率之和时，应切除部分可再生能源机组以维持***内的功率平衡。

与现有技术相比，本发明在传统微电网中引入包含电动汽车的多种互补能源***调度方法，通过上述描述可见，本发明具有如下有益效果：本发明提供的多能互补微电网***调度方法，将电动汽车作为移动储能装置与风光***进行互补供电，可减小微电网***的储能装置配置容量，节约投资成本。本发明提供的多能互补微电网***调度方法，通过微电网控制***调度运行策略，灵活选择接入不同类型的电动汽车电池，实现充/放电模式的灵活转换，将储能装置与可再生能源互补利用，在电网负荷低谷时储电、高峰时放电，从而有效避免可再生能源的间歇性及波动性，错峰用电，起到削峰填谷的作用。

附图说明

图1为多能互补微电网***结构示意图；

图2为电动汽车充电站结构示意图；

图3为微电网控制器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

参考图1，多能互补微电网***，所述的***包括光伏发电组件1、风力发电机2、燃气轮机3、蓄电池组4、电动汽车充电站5、变流器E1、交流配电***E2、微电网控制***E3、断路器6、电网7以及负荷8，所述的光伏发电组件1、风力发电机2、燃气轮机3、蓄电池组4、电动汽车充电机5分别通过变流器E1与交流配电***E2相连，构成微电网的多种互补能源***；所述的交流配电***E2与负荷8相连，同时通过断路器6与电网7相连；所述的微电网控制***E3与各装置控制端相连；L1为电源连接线，L2为信息连接线；

所述的变流器E1分为光伏逆变器、风电并网逆变器、AC/DC变流器以及双向变流器；

所述的电动汽车充电站5包括电动汽车充电机51、DC/DC变流器52、AC/DC变流器53、多路选择开关54、以及接入充电站的电动汽车电池，电动汽车充电机51与DC/DC变流器52相连，通过Boost电路升压至合适的电压等级，DC/DC变流器52与AC/DC变流器53相连，将直流电逆变为标准电压等级的交流电，接入***进行充/放电，所述的电动汽车充电机51通过多路选择开关54与电动汽车电池相连。

进一步的，所述的电动汽车电池根据其SOC（荷电状态）分为三类，第一类电池55为待充电电池，其SOC限制范围为0-30%SOC，第二类电池56为可充/放电电池，其SOC限制范围为30%SOC-70%SOC，第三类电池57为待放电电池，其SOC限制范围为70%SOC-100%SOC。根据风光***发电功率及负荷需求，可通过多路选择开关灵活接入不同类型的电动汽车电池，在负荷低谷时期，通过接通第一类电池55或第二类电池56，对其进行充电，以消纳风光***发电功率，或在负荷高峰时期，接通第三类电池57或第二类电池56向***放电，与风光***共同向负荷供电；

所述的微电网控制***E3包括数据采集单元E31、微电网从站E32、以太网交换机E33、微电网主站E34、数据采集与通信主服务器E35、运算控制服务器E36、主界面E37。微电网主站通过TCP/IP工业以太网与各微电网从站连接，构成微电网控制***的数据网络，测控网络采用MODBUSRTU现场总线，可实现对各微电源运行参数、电压V、电流I、蓄电池SOC、温度、安全中断标准、综合安全度、电动汽车电池SOC、三类电池数量、线路负荷实时数据等参数进行采集监控，实现微电源机组工作方式切换、微电源及电动汽车调度运行策略、有功/无功控制、电压/频率调节、孤岛模式下负荷分配、电压/频率调节等功能。

所述的多能互补微电网调度方法，其特征在于：优先调度使用风光微电源为***负荷供电，当可再生能源供电不足时，投入燃气轮机组，电动汽车充电站及蓄电池组在负荷低谷时期，通过对电池充电存储可再生能源所发出的电能，在负荷高峰时期向***放电，以满足***内的功率平衡，达到削峰填谷的作用，最大限度地增加终端用能中可再生能源的利用率。

多能互补微电网***调度方法，具体为：

一般情况下，微电网采用并网运行模式，通过微电网控制器执行以下步骤：

步骤1：判断可再生能源输出功率与***负荷功率的大小，当可再生能源输出功率大于负荷功率时，执行步骤2，当可再生能源输出功率小于负荷功率时，执行步骤4；

步骤2：通过微电网控制器采集电动汽车电池的SOC并确定第一类电池（0-30%SOC）及第二类电池（30%SOC-70%SOC）的数量，根据可能生能源及负荷功率差值，调度相应数量的第一类及第二类电池（优先使用第一类电池），对其进行充电，若此时可再生能源输出功率仍有剩余，执行步骤3；

步骤3：采集蓄电池组的SOC，若蓄电池单体处于有效充放电区间25%SOC-90%SOC时，对蓄电池组进行充电，当微电网内部总电源功率大于负荷需求时，通过PCC（公共连接点）将剩余功率注入大电网***；

步骤4：通过微电网控制器采集电动汽车电池的SOC并确定第三类电池（70%SOC-100%SOC）及第二类电池（30%SOC-70%SOC）的数量，根据可能生能源及负荷功率差值，调度相应数量的第三类及第二类电池（优先使用第三类电池），对其进行放电，若仍不能满足负荷需求时，执行步骤5；

步骤5：采集蓄电池组的SOC，若蓄电池单体处于有效充放电区间25%SOC-90%SOC，对蓄电池组进行放电。当可再生能源及储能***供电不足时，执行步骤6；

步骤6：通过微电网控制器投入燃气轮机组，此时，当微电网***仍不能满足负荷需求时，通过接入大电网与微电源共同为负荷供电。

当大电网出现电能质量问题或进行计划检修时，微电网转换为孤岛运行模式，此时微电网的储能单元与可控微电源协调配合，提供电压、频率参考以及***内的功率支撑，微电网调度运行策略为：电动汽车充电站及蓄电池调度策略与并网模式下相同，当各微电源及储能***不能满足负荷需求时，应切除部分可中断负荷以确保重要负荷的用电需求，当可再生能源发电功率大于负荷需求及储能***充电功率之和时，应切除部分可再生能源机组以维持***内的功率平衡。以上所述，仅为本发明一种较佳的具体实施方式，但本发明专利的保护范围并不局限于此，在相关的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利的保护范围之内。因此，本专利的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种多能互补微电网***调度方法，其特征在于以下步骤：

步骤一、判断可再生能源输出功率与***负荷功率的大小，当可再生能源输出功率大于负荷功率时，执行步骤二，当可再生能源输出功率小于负荷功率时，执行步骤四；

步骤二、通过微电网控制器采集电动汽车电池的SOC并确定第一类电池（0-30%SOC）及第二类电池（30%SOC-70%SOC）的数量，根据可能生能源及负荷功率差值，调度相应数量的第一类及第二类电池（优先使用第一类电池），对其进行充电，若此时可再生能源输出功率仍有剩余，执行步骤三；

步骤三、采集蓄电池组的SOC，若蓄电池单体处于有效充放电区间25%SOC-90%SOC时，对蓄电池组进行充电，当微电网内部总电源功率大于负荷需求时，通过PCC（公共连接点）将剩余功率注入大电网***；

步骤四、通过微电网控制器采集电动汽车电池的SOC并确定第三类电池（70%SOC-100%SOC）及第二类电池（30%SOC-70%SOC）的数量，根据可能生能源及负荷功率差值，调度相应数量的第三类及第二类电池（优先使用第三类电池），对其进行放电，若仍不能满足负荷需求时，执行步骤五；

步骤五、采集蓄电池组的SOC，若蓄电池单体处于有效充放电区间25%SOC-90%SOC，对蓄电池组进行放电；当可再生能源及储能***供电不足时，执行步骤六；

步骤六、通过微电网控制器投入燃气轮机组，此时，当微电网***仍不能满足负荷需求时，通过接入大电网与微电源共同为负荷供电。