CN113794247B - 自动需求响应调节的电力储能控制 - Google Patents
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Abstract
本发明提出自动需求响应调节的电力储能控制***以及控制方法。所述方法应用于混合微电网***中，所述混合微电网包括交流微电网和直流微电网，所述交流微电网和所述直流微电网通过储能控制子***连接，所述储能控制子***根据所述交流微电网和/或所述直流微电网的反馈参数，调节自身的储能控制参数。所述储能组合设备包括第一储能设备和第二储能设备；所述储能参数更新组件接收所述交流微电网、所述直流微电网以及所述多个智能负载设备的反馈参数，更新所述储能控制子***的储能控制参数。本发明可以实现混合微电网***中负载需求的自动响应调节，从而实现混合微电网结构中不同类型微电网的电力储能自适应控制。
Description
技术领域
本发明属于微电网储能技术领域，尤其涉及一种自动需求响应调节的电力储能控制***、储能控制方法及实现该方法的计算机程序指令介质。
背景技术
作为风电、光伏等分布式电源(DistributedGeneration，DG)的高级结构形式，微电网可以将多种分布式电源、负荷、储能有效地组织起来，既可以与外部大电网并网运行，也可以离网孤岛运行。正常情况下微网与常规配电网并网运行，称为联网模式；当检测到电网故障或电能质量不满足要求时，微网将及时与电网断开而独立运行，称为孤岛模式。
大量风力发电和光伏发电等可再生能源通过电力电子设备接入微电网，使得电力电子设备轻惯量、欠阻尼问题对电网稳定运行的影响不容忽视。储能元件在风光互补发电***组成的微网运行控制过程中具有重要地位，可以作为微网孤岛运行的组网电源，从而维持***的电压和频率稳定。由于以风电和光伏为代表的可再生能源发电的间歇特性，在微网中配置一定容量的储能，通过灵活快速调整有功/无功，可以克服微电网抗扰动能力弱的问题，在一定程度上抑制间歇式电源的波动性和不可预测性，实现微网稳定、可靠的离网或并网切换。此外，储能还可以使微网满足多样化的用电需求，降低馈电损耗，或作为不间断电源等。
申请号CN201910696857.4的中国发明专利申请提出一种交直流混合微电网混合储能容量优化配置方法，它包括：建立混合储能容量双层优化配置模型；基于集合经验模态分解的功率分配验证；混合储能***容量的配置。通过滤波阶数得到锂电池和超级电容器的功率指令，以锂电池和超级电容器的额定功率和额定容量为优化变量，以***年综合成本为目标，综合考虑储能寿命和换流器损耗，采用自适应粒子群算法进行优化求解，得到最优***年综合成本及对应的锂电池和超级电容器的额定功率和额定容量。该发明解决了交直流混合微电网中由于风力波动和负荷波动导致的连接线路功率波动问题。
然而，发明人在应用中发现，上述现有技术对于混合微电网的储能控制大多是全局的静态目标控制，没有考虑微电网中不同类型微电网的运行特点，也没有从储能设备本身的自适应参数控制考虑，使得混合微电网组成的分布式能源***的储能控制效果不佳。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种自动需求响应调节的电力储能控制***以及控制方法。所述方法应用于混合微电网***中，所述混合微电网包括交流微电网和直流微电网，所述交流微电网和所述直流微电网通过储能控制子***连接，所述储能控制子***根据所述交流微电网和/或所述直流微电网的反馈参数，调节自身的储能控制参数。所述储能组合设备包括第一储能设备和第二储能设备；所述储能参数更新组件接收所述交流微电网、所述直流微电网以及所述多个智能负载设备的反馈参数，更新所述储能控制子***的储能控制参数。本发明可以实现混合微电网***中负载需求的自动响应调节，从而实现混合微电网结构中不同类型微电网的电力储能自适应控制。
在结构上，本发明所提出的自动需求响应调节的电力储能控制方法基于所述电力储能控制***实现。
在本发明的第三个方面，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令；通过包含处理器和存储器的图像终端处理设备，执行所述程序指令，用于实现所述方法的全部或者部分步骤。所述处理器和存储器通过总线连接，构成终端设备的内部通信。
本发明的进一步优点将结合说明书附图在具体实施例部分进一步详细体现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例的一种自动需求响应调节的电力储能控制方法的流程示意图
图2是图1所述方法应用的混合微电网的结构示意图
图3是本发明一个实施例的一种自动需求响应调节的电力储能控制***的结构示意图
图4是图3所述***中的智能负载设备组合与直流微电网设备组合的连接示意图
图5是实现图1所述的方法的终端设备框架示意图
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出进一步的描述。
参照图1，是本发明一个实施例的一种自动需求响应调节的电力储能控制方法的流程示意图。
在主体流程上，所述方法包括如下步骤：
获取交流微电网的实时输出功率；
基于交流微电网的实时输出功率和直流微电网的历史同期功率值，生成反馈参数；
将所述反馈参数发送至储能控制子***，以更新所述储能子***的储能控制参数；
所述储能控制参数包括储能方向布尔控制值和储能比例控制值。
所述储能方向布尔控制值包括互斥的第一布尔方向值和第二布尔方向值；
当第一布尔方向值为真时，所述储能控制子***断开与所述直流微电网的连接；
当第二布尔方向值为真时，所述储能控制子***断开与所述交流微电网的连接。
所述储能控制比例值用于限定所述储能子***的储能组合设备可存储的电能的最大值。
在具体实施中，所述方法应用于混合微电网***中，所述混合微电网包括交流微电网和直流微电网，所述交流微电网和所述直流微电网通过储能控制子***连接，所述储能控制子***根据所述交流微电网和/或所述直流微电网的反馈参数，调节自身的储能控制参数。
交直流混合微电网是指由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电***，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治***。其中根据分布式电源的不同，既包括直流母线，也包括交流母线。微电网通过微电网内分布式电源输出功率的协调控制可保证微电网稳定运行；微电网能量管理***可以有效地维持能量在微电网内的优化分配与平衡，保证微电网经济运行。微电网一般具有能源利用率高、供能可靠性高、污染物排放少、运行经济性好等优点。
进一步的，参见图2，图2是图1所述方法应用的混合微电网的结构示意图。
在图2中，所述储能控制子***包括储能组合设备，所述储能组合设备用于存储电能。
所述混合微电网***包括多个负载设备，所述负载设备包括智能负载设备；所述储能控制子***定期获取所述智能负载设备的工作参数，更新所述储能控制参数。
作为示例，所述智能负载设备的工作参数包括所述负载设备的开启时段、关闭时段以及额定功率值。
所述智能负载设备与所述直流微电网和所述交流微电网连接，成为所述混合微电网的负载设备之一。
当然，可以知晓是，在所述混合微电网设备中，除了智能负载设备之外，还可以包括普通负载设备。
智能负载设备包括各种智能家居设备，例如智能热水器，其工作状态可以预先设置并且自适应的调整，主要是因为其配置智能开关，通过智能开关可以在设置智能设备的开启时段、关闭时段，并且由于功率输出可调并且预先可知，可以预先知晓其工作参数。
相对于智能负载设备，普通负载设备的工作状态随机，例如电视机，无法配置智能开关，因为无法提前预知合适需要开机。
不过，某些普通负载设备，可以通过配置智能开关组件，成为智能负载设备，例如，普通热水器，通过将其连接至智能开关再接入电源，即可视为智能负载设备。
所述储能控制子***定期获取所述智能负载设备的工作参数，更新所述储能控制参数。
在图2中，所述储能控制子***连接所述直流微电网和所述交流微电网。
优选的，所述储能组合设备包括第一储能设备和第二储能设备；
所述储能控制子***控制所述第一储能设备连接至所述交流微电网的状态，控制所述第二储能设备连接至所述直流微电网的状态。
这种控制状态通过前述储能控制参数实现。
作为计算机编码实现控制的具体形式，所述储能控制参数包括储能方向布尔控制值和储能比例控制值。
所述储能方向布尔控制值包括互斥的第一布尔方向值和第二布尔方向值；
当第一布尔方向值为真时，所述储能控制子***断开与所述直流微电网的连接；
当第二布尔方向值为真时，所述储能控制子***断开与所述交流微电网的连接。
接下来参见图3。图3是本发明一个实施例的一种自动需求响应调节的电力储能控制***的结构示意图。
在图3中，所述控制***包括连接混合微电网的储能控制子***以及多个智能负载设备。
所述混合微电网包括交流微电网和直流微电网；所述储能控制子***包括储能组合设备和储能参数更新组件；所述储能组合设备包括第一储能设备和第二储能设备；
所述第一储能设备通过AC/DC变流器连接至所述交流微电网；
所述第二储能设备通过补偿电容器连接至所述直流微电网；
所述储能参数更新组件接收所述交流微电网、所述直流微电网以及所述多个智能负载设备的反馈参数，更新所述储能控制子***的储能控制参数。
所述***可以执行前述的方法过程，相对应的，
在所述***中，所述储能控制参数包括储能方向布尔控制值和储能比例控制值；所述储能方向布尔控制值用于控制所述储能组合设备与所述混合微电网的连接状态；所述储能比例控制值用于控制所述第一储能设备和第二储能设备的最大储能容量。
所述交流微电网的反馈参数包括所述交流微电网的实时输出功率；
所述直流微电网的反馈参数包括所述直流微电网对应于所述实时输出功率的的历史同期功率值；
所述多个智能负载设备的反馈参数包括所述负载设备的开启时段、关闭时段以及额定功率值。
作为进一步的实现细节，参见图4，是图3所述***中的智能负载设备组合与直流微电网设备组合的连接示意图。
在图4中，多个智能负载设备构成智能负载设备组合，该智能负载设备组合通过补偿电容器连接至直流微电网。
在所述直流微电网中，包括多个直流微电网设备组合。所述直流微电网设备包括光伏发电设备和风力发电设备；
基于逆变器配合，所述直流微电网设备包括柴油发电单元、小型水利发电单元等。
一般说来，光伏发电输出通常为直流，风力发电通常为交流，但是由于新能源的不稳定，通常需要进行直流-交流或者交流-直流、直流-直流交换或者逆变后，成为稳定输出后才能接入电网，逆变器包括AC-DC、DC-DC逆变器或者交换器，当然，根据实际需要，还可以使用DC-AC逆变器等。
如果仅仅使用单一的交流电源为***供电，不仅会提高***成本、增加损耗，同时还带来了相应的谐波问题。因此引入直流微电网(DC Microgrid，DC-MG)。直流微电网是使用直流电源对直流负载进行集群，以最大限度地减少交流到直流的转换损耗。交流和直流微电网通过一个或多个“互连变流器”(Interconnect Converter，IC)相连，形成交直流混合微电网(AC/DC Hybrid Microgrid，HMG)。
交直流混合微电网的出现很好的避免了DG和负荷接入交流微电网或直流微电网时需要多次进行换流所带来的诸多问题。交直流混合微电网中可以根据各个分布式电源的输出特性选择接入交流或直流微电网，减少了电力电子变流器的安装数量，提高了每个发电单元的能源输出效率，减少中间变换环节的同时也可降低电能中的谐波含量。
进一步的，所述补偿电容器包括电容与多个可变电阻的组合；基于所述储能比例控制值的变化，调节所述组合中的多个可变电阻的电阻值大小。
如此，不仅可以从智能设备负载端被动接收反馈控制，还可以在功率输出端执行主动反馈控制。
图5示出了一种终端，所述终端可以实现前述实施例的方法以及控制***。
具体的，该终端设备，包括移动终端、桌面终端、服务器以及服务器集群等，通过程序指令自动化的执行所述方法。
优选的，在所述终端上提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令；通过包含处理器和存储器的图像终端处理设备，执行所述程序指令，用于实现所述方法的全部或者部分步骤。所述处理器和存储器通过总线连接，构成终端设备的内部通信。
本发明的技术方案能够实现包括直流和交流混合的混合微电网的功率平衡控制，充分利用微电网中智能设备的负载特性和状态参数来动态的实现储能控制，从而实现分布式微电网设备和智能负载设备的自适应储能匹配控制与调节。
使用本发明的技术方案，能够实现电网的***稳定与电能合理调控与储存。这是因为，针对混合微电网***中不同类型微电网***的功率输出特点，分别使用第一储能组合设备和第二储能组合设备的电力储能设备与其分类对应，并且通过储能参数更新组件调节控制参数来分别实现直流微电网和交流微电网的电力储能状态调节，能够确保混合微电网***的负载与功率均衡，从而确保了混合微电网的性能稳定。
因此，本发明可以实现混合微电网***中负载需求的自动响应调节，从而实现混合微电网结构中不同类型微电网的电力储能自适应控制。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种自动需求响应调节的电力储能控制方法，所述方法应用于混合微电网***中，所述混合微电网包括交流微电网和直流微电网，所述交流微电网和所述直流微电网通过储能控制子***连接，所述储能控制子***根据所述交流微电网和所述直流微电网的反馈参数，调节自身的储能控制参数；
其特征在于，所述方法包括：
获取所述交流微电网的实时输出功率；
基于所述交流微电网的实时输出功率和所述直流微电网的历史同期功率值，生成所述反馈参数；
将所述反馈参数发送至所述储能控制子***，以更新所述储能控制子***的储能控制参数；
所述储能控制参数包括储能方向布尔控制值和储能比例控制值；
所述混合微电网***包括多个负载设备，所述负载设备包括智能负载设备；
所述储能控制子***定期获取所述智能负载设备的工作参数，更新所述储能控制参数；
所述智能负载设备的工作参数包括所述负载设备的开启时段、关闭时段以及额定功率值；
所述储能控制子***包括储能组合设备，所述储能组合设备用于存储电能；
所述储能比例控制值用于限定所述储能控制子***的所述储能组合设备可存储的电能的最大值。
2.如权利要求1所述的一种自动需求响应调节的电力储能控制方法，
其特征在于：
所述储能方向布尔控制值包括互斥的第一布尔方向值和第二布尔方向值；
当第一布尔方向值为真时，所述储能控制子***断开与所述直流微电网的连接；
当第二布尔方向值为真时，所述储能控制子***断开与所述交流微电网的连接。
3.如权利要求1所述的一种自动需求响应调节的电力储能控制方法，
其特征在于：
所述储能组合设备包括第一储能设备和第二储能设备；
所述第一储能设备通过AC/DC变流器连接至所述交流微电网；
所述第二储能设备通过补偿电容器连接至所述直流微电网。
4.一种自动需求响应调节的电力储能控制***，所述控制***包括连接混合微电网的储能控制子***以及多个智能负载设备，
其特征在于：
所述混合微电网包括交流微电网和直流微电网；
所述储能控制子***包括储能组合设备和储能参数更新组件；
所述储能组合设备包括第一储能设备和第二储能设备；
所述第一储能设备通过AC/DC变流器连接至所述交流微电网；
所述第二储能设备通过补偿电容器连接至所述直流微电网；
所述储能参数更新组件接收所述交流微电网、所述直流微电网以及所述多个智能负载设备的反馈参数，更新所述储能控制子***的储能控制参数；
所述交流微电网的反馈参数包括所述交流微电网的实时输出功率；
所述直流微电网的反馈参数包括所述直流微电网对应于所述实时输出功率的的历史同期功率值；
所述多个智能负载设备的反馈参数包括所述负载设备的开启时段、关闭时段以及额定功率值；
所述储能控制参数包括储能方向布尔控制值和储能比例控制值；
所述储能方向布尔控制值用于控制所述储能组合设备与所述混合微电网的连接状态；
所述储能比例控制值用于控制所述第一储能设备和第二储能设备的最大储能容量。
5.如权利要求4所述的一种自动需求响应调节的电力储能控制***，
其特征在于：
所述补偿电容器包括电容与多个可变电阻的组合；
基于所述储能比例控制值的变化，调节所述组合中的多个可变电阻的电阻值大小。
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