CN113659613A - 独立微电网优化的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种独立微电网优化的方法、电子装置和存储介质，涉及微电网控制技术领域，其中，该独立微电网优化的方法包括：在柴油发电***处于运行的状态下，得到第二不平衡功率，确定柴油发电***所提供的发电功率，在柴油发电***处于停机的状态下，在第一不平衡功率大于0的情况下，储能***配合进行放电，在第一不平衡功率小于0的情况下，储能***进行充电。本申请根据PCS的平均电荷量和第一不平衡功率两个指标对微电网***进行电源切换，能够对光伏发电***与柴油发电***所产生电荷量充分利用，进而达到经济效益最大化。

Description

独立微电网优化的方法
技术领域
本申请涉及微电网控制技术领域，特别是涉及独立微电网优化的方法。
背景技术
随着电网技术的快速发展，越来越多的地区在原有柴油发电***的基础上，结合光伏发电***进行供电，能够减少一次性能源消耗。
在相关技术中，很多独立微电网在供电时，对***负载所需功率没有作出及时的供电电源切换，导致对光伏发电***与柴油发电***所产生的能源利用率低，从而不能达到经济效益最大化。
目前针对相关技术中微电网对光伏与柴油发电***所产生的能源利用率低而导致经济效益低的问题，尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请实施例提供了一种独立微电网优化的方法，基于微电网供电电源切换进行优化，解决了微电网***对光伏与柴油发电***所产生的能源利用率低而导致经济效益低的问题。
本申请实施例提供了一种独立微电网优化的方法，所述方法包括：
基于光伏发电***的发电功率计算第一不平衡功率，获取PCS的平均电荷量；
在所述柴油发电***处于运行的状态下，判断所述柴油发电***是否满足停机条件；
在所述柴油发电***处于停机的状态下，判断所述柴油发电***是否满足运行条件。
优选为，所述柴油发电***满足停机条件包括：
所述储能***的储能变流器的平均电荷量大于第一预设值且所述第一不平衡功率小于储能***放电的最大功率。
优选为，所述柴油发电***满足运行条件包括：
所述储能变流器的平均电荷量低于第二预设值且所述第一不平衡功率大于所述光伏发电***所提供的最大功率，或者，所述第一不平衡功率大于所述储能***放电的最大功率。
优选为，在所述柴油发电***不满足停机条件下，得到第二不平衡功率。
优选为，所述方法还包括：
在所述第二不平衡功率小于所述柴油发电***发电的最小功率情况下，所述柴油发电***以最小发电功率发电，在所述第二不平衡功率大于所述柴油发电***发电的最大功率情况下，所述柴油发电***以最大发电功率运行，在所述第二不平衡功率位于所述柴油发电***发电最小功率与所述柴油发电***发电最大功率之间的情况下，所述柴油发电***发电功率与所述***第二不平衡功率相同。
优选为，在所述柴油发电***以最小发电功率发电的情况下，计算储能***放电的功率。
优选为，在所述柴油发电***以最大发电功率发电的情况下，所述光伏发电***与所述储能***提供最大的发电功率。
优选为，所述柴油发电***不满足运行条件下，在所述第一不平衡功率大于0的情况下，所述储能***配合进行放电，在所述第一不平衡功率小于0的情况下，所诉储能***进行充电。
优选为，所述储能***的放电功率与所述第一不平衡功率相同。
优选为，所述方法还包括：
判断储能***PQ模式的平均电荷量是否大于第三预设阀值，若是，则所述储能***停止充电，若否，所述储能***以最大充电功率进行充电。
相比于相关技术，本申请的有益效果在于：计算微电网***的不平衡功率，在优先使用光伏发电***进行供电的前提下，根据***不平衡功率自动切换储能***或柴油发电***配合进行供电，将光伏发电***和柴油发电***在满足负载供电之后所剩下的电荷量存储于储能***中，能够对光伏发电***与柴油发电***所产生电荷量充分利用，进而达到经济效益最大化。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是本申请实施例的独立微电网优化的方法的应用场景图；
图2是本申请实施例的所采用的现有技术中光伏发电***的结构框图，；
图3是本申请实施例的所采用的现有技术中柴油发电***的结构框图；
图4是本申请实施例的所采用的现有技术中储能***的结构框图；
图5是本申请实施例的独立微电网优化的***的结构框图；
图6是根据根据本申请实施例的微电网优化的方法的流程图。
具体实施方式
本申请提供的独立微电网优化的方法，可以应用于如图1所示的孤岛供电***应用场景中。
如图1为根据本申请实施例的独立微电网优化的方法的应用场景图。该孤岛供电***包括光伏发电***、柴油发电***、储能***及孤岛负载。
光伏发电***是将太阳能转换为电能的***，图2为本申请实施例的所采用的现有技术中光伏发电***的结构框图。
如图2所示，其中，光伏发电***将电荷量进行存储于光伏电池中，基于整个独立微电网***的功率需求，光伏发电***配合供电。
如图3为本申请实施例的所采用的现有技术中柴油发电***的结构框图。
如图3所示，柴油发电***可以包括若干台柴油发电机，根据整个独立微电网***的功率需求可以使相应台数的柴油发电机运行。
图4为本申请实施例的所采用的现有技术中储能***的结构框图，
如图4所示，该储能***包括PCS(Power Convert System)，储能变流器，储能电池等；PCS可以分为PQ、VF两种模式的PCS。
储能***工作时，两种模式的PCS均在运行，但只有其中一个运行模式下的控制结果才输入到下一环节的控制中，而没有输入到下一环节的另一个模式的输出结果被屏蔽，并不产生控制效果。
值得说明的是：PQ模式下的PCS可以采用双闭环结构，外环为直流电压环，内环为电流环，采用电压空间矢量脉宽调制方法控制其开关器件的通断。
VF模式下的PCS也可以采用双闭环结构，外环为交流电压环，内环为电流环，采用电压空间矢量脉宽调制方法控制其开关器件的通断，储能***通过对两种运行模式切换实现对充电与放电的过程。
本申请提供了一种独立微电网优化的***：
如图5是本申请实施例的独立微电网优化的***的结构框图，如图5所示。
其中，控制***分别与光伏发电***、储能***以及柴油发电***建立通信连接(虚线连接)，光伏发电***、储能***、柴油发电***以及负载通过电力连接线连接(实线连接)。
本实施例提供了一种独立微电网优化的方法，以解决微电网对光伏与柴油发电***所产生的电荷量使用不充分而导致经济效益低的问题。
如图6是根据本申请实施例的微电网优化的方法的流程图，如图6所示，该流程包括步骤S601至步骤S604。
步骤S601，基于光伏发电***的发电功率计算第一不平衡功率，获取储能***中PCS的平均电荷量。
值得说明的是，由公式P总－Ppv＝P净，
其中，P总为独立微电网***所需供电总功率，即独立微电网负载所需供电功率，Ppv为光伏发电***的发电功率，P净为第一不平衡功率。
当P净小于0时，此时光伏发电***所产生的电荷量可以满足整个独立微电网***正常运行所需总电荷量。
当P净大于0时，此时光伏发电***所产生的电荷量不可以满足整个独立微电网***正常运行。对储能***的储能电池实时采集电荷量进行加权计算得到PCS的平均电荷量。
步骤S602，判断柴油发电***是否处于运行状态，若是，执行步骤S603，若否，执行步骤S604。
步骤S603，根据PCS的平均电荷量和第一不平衡功率判断柴油发电***是否满足停机条件。
步骤S604，根据PCS的平均电荷量和第一不平衡功率判断柴油发电***是否满足运行条件。
综上，基于光伏发电***的发电功率与独立微电网所需供电总功率计算第一不平衡功率，并获取储能***中PCS的平均电荷量。
根据PCS的平均电荷量和第一不平衡功率判断该柴油发电***是否满足停机/运行条件，可以保证在优先使用光伏发电***的发电功率情况下，再确定柴油发电***的工作状态(运行状态/停机状态)，可以在保证独立微电网正常运作的情况下提高对新能源的利用率。
在其中一些实施例中：
柴油发电***是否满足停机条件可以包括：储能***的PCS的平均电荷量大于第一预设值且第一不平衡功率小于储能***放电的最大功率。
值得说明的是，该第一预设值可以根据不同的需求对参数进行设定。在光伏发电***和储能***所提供的电荷量能够满足微电网所需的总电荷量，则停止运行柴油发电***。对独立微电网中第一平衡功率及时计算，从而切换至相应的供电***进行供电，保证独立微电网***正常运行且可以提高光伏发电能源的利用率，降低柴油发电***对一次性能源的消耗。出于经济效益最大化的角度考虑，独立微电网***使用电荷量的先后顺序依次为：光伏发电***产生的电荷量、储能***存储的电荷量、柴油发电***所产生的电荷量。
在其中一些实施例中：
判定柴油发电***满足运行条件可以包括：PCS的平均电荷量低于第二预设值且第一不平衡功率(P净)大于光伏发电***所提供的最大功率(Ppvmax)，或者，第一不平衡功率大于储能***放电的最大功率。结合上述有关P净的实施例，储能***中的PCS的平均电荷量低于第二预设值，且P净＞Ppvmax，其中，该第二预设值是可以根据需求进行参数设定，在这种情况下，要保证储能***中的PCS能够正常运行，且满足微电网***功率平衡，则柴油发电***要配合运行发电。另一种情况，P净＞Ppcsmax，在这种情况下，P净的功率较高，可能会将储能***的电荷量消耗殆尽，导致储能***不能够保证正常运行，应运行柴油发电***配合运行发电。
在一些实施例中：
在步骤S603中，若柴油发电***不满足停机条件，则得到第二不平衡功率，在第二不平衡功率小于柴油发电***发电的最小功率情况下，柴油发电***以最小发电功率发电，在第二不平衡功率大于柴油发电***发电的最大功率情况下，柴油发电***以最大发电功率运行，在第二不平衡功率位于柴油发电***发电最小功率与柴油发电***发电最大功率之间的情况下，柴油发电***发电功率与第二不平衡功率相同。值得说明的是，第二不平衡功率由公式P总－Ppv－P非pq＝P，P为第二不平衡功率，P非pq为不受微网控制***控制的用于调解PCS的运行功率。若柴油发电***满足停机条件，则停止运行柴油发电***。
又一些实施例中：
在柴油发电***以最小发电功率发电的情况下，为满足微电网***功率平衡，光伏发电***应提供的发电功率应该满足第一公式，第一公式为P总-Ppcs-Pdgmin＝Ppv，P总为微电网***的总功率，Ppcs为储能***放电的功率，Pdgmin为柴油发电***所提供的最小发电功率，Ppv为光伏发电***应提供的发电功率。
再一些实施例中：
在柴油发电***以最大发电功率发电的情况下，则光伏发电***此时应配合以最大的发电功率进行发电。值得说明的是，为满足微电网***的功率平衡，
储能***应提供的发电功率：P总-Ppvmax-Pdgmax＝Ppcs；
Ppvmax为光伏发电***提供的最大发电功率，Pdgmax为柴油发电***所提供的最大发电功率。
因此更进一步地：
当微电网***中的光伏发电、储能***、柴油发电***的最大发电功率总和不能够满足微电网***的总功率时，即Ppvmax+Pdgmax+Ppcsmax＜P总，微电网***可以通过关闭非必要用电模块，以关闭非必要用电功率，进而减少微电网***的总功率，进而达到微电网***功率平衡。
在一些实施例中：
为提高对能源的利用率，
在步骤S604中，在柴油发电***处于停机的状态下，根据储能变流器的平均电荷量和第一不平衡功率判断柴油发电***是否满足运行条件，
若否，在第一不平衡功率大于0的情况下，储能***配合进行放电，即光伏发电***的发电功率不能够满足微电网***所需功率，为满足微电网功率平衡则储能***应提供的发电功率与P净相同。在第一不平衡功率小于0的情况下，储能***进行充电。
若是，柴油发电***启动进入运行状态，配合第一不平衡功率进行发电。将满足独立微电网***所需供电功率剩余的电荷量进行存储于储能***中，待到下一时刻配合加以利用，可以提高对能源的利用率。
根据上述判断结果，不仅可以满足柴油机(油机)运行条件下的能源高效利用，在不运行的情况下也能够实现微电网的能源高效利用，实现***平衡。
在其中一些实施例中：
在柴油发电***处于停机的状态且第一不平衡功率小于0的情况下，此时光伏发电***所提供的电荷量可以满足微电网***所需电荷量，且还有剩余的电荷量可以用于对储能***进行充电。判断储能***PQ模式下的PCS的平均电荷量是否小于第三预设阀值，若是，则储能***停止充电，若否，储能***以最大充电功率进行充电。其中，该第三预设阀值为储能***充电切出条件的预设阀值。处于对储能***进行保护原则，充电到一定的阀值时，充电自动进行断开。
本实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
可选地，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。
可选地，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：
S1，基于光伏发电***的发电功率计算第一不平衡功率，获取PCS的平均电荷量。
S2，在柴油发电***处于运行的状态下，判断柴油发电***是否满足停机条件。
S3，在柴油发电***处于停机的状态下，判断柴油发电***是否满足运行条件。
需要说明的是，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
另外，结合上述实施例中的独立微电网优化的方法，本申请实施例可提供一种存储介质来实现。该存储介质上存储有计算机程序；该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种独立微电网优化的方法。

Claims (10)

1.一种独立微电网优化的方法，所述独立微电网包括柴油发电***、光伏发电***和储能***，其特征在于，所述方法包括：
基于光伏发电***的发电功率计算第一不平衡功率，
获取PCS的平均电荷量；
在所述柴油发电***处于运行的状态下，判断所述柴油发电***是否满足停机条件；
在所述柴油发电***处于停机的状态下，判断所述柴油发电***是否满足运行条件。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述柴油发电***满足停机条件包括：
所述储能***的储能变流器的平均电荷量大于第一预设值且所述第一不平衡功率小于储能***放电的最大功率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述柴油发电***满足运行条件包括：
所述PCS的平均电荷量低于第二预设值且所述第一不平衡功率大于所述光伏发电***所提供的最大功率，或者，所述第一不平衡功率大于所述储能***放电的最大功率。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述柴油发电***不满足停机条件下，得到第二不平衡功率。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述第二不平衡功率小于所述柴油发电***发电的最小功率情况下，所述柴油发电***以最小发电功率发电，在所述第二不平衡功率大于所述柴油发电***发电的最大功率情况下，所述柴油发电***以最大发电功率运行，在所述第二不平衡功率位于所述柴油发电***发电最小功率与所述柴油发电***发电最大功率之间的情况下，所述柴油发电***发电功率与所述***第二不平衡功率相同。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述柴油发电***以最小发电功率发电的情况下，计算储能***放电的功率。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述柴油发电***以最大发电功率发电的情况下，所述光伏发电***与所述储能***提供最大的发电功率。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述柴油发电***不满足运行条件下，在所述第一不平衡功率大于0的情况下，所述储能***配合进行放电，在所述第一不平衡功率小于0的情况下，所诉储能***进行充电。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述储能***的放电功率与所述***第一不平衡功率相同。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
判断储能***PQ模式的平均电荷量是否大于第三预设阀值，若是，则所述储能***停止充电，若否，所述储能***以最大充电功率进行充电。
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