CN117639023B - 一种分布式储能***自动并离网切换控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电能管理技术领域,公开了一种分布式储能***自动并离网切换控制方法,包括:确定分布式储能***的当前工作模式;在分布式储能***的当前工作模式为并网模式,判断分布式储能***的充放电状态,依据分布式储能***的充放电状态判断其所处的微电网是否切换至离网模式;若分布式储能***未处于充电状态,对微电网中的分布式电源的发电功率进行监测,若发电功率大于公共电网中的设定功率,则将微电网切换至离网模式;在分布式储能***的当前工作模式为离网模式,当获取到并网指令时,判断分布式储能***是否符合并网条件,若符合,则将微电网切换至并网模式。能够依据分布式储能***并离网时对公共电网的影响,实现自动并离网切换。
Description
技术领域
本发明涉及电能管理技术领域,更具体地说,本发明涉及一种分布式储能***自动并离网切换控制方法。
背景技术
分布式储能***处于微电网中时,需要有并网和离网运行两种工作模式,这两种工作模式之间的切换需要尽可能平滑,减小对用户或电网的冲击和影响。分布式储能***由储能电池、储能变流器和电池管理***组成;在并网模式下(微电网接入公共电网),分布式储能***接入公共电网中,该模式常用于削峰填谷、电力负载平衡和调节电能质量;在离网模式下(微电网与公共电网脱离),分布式储能***与公共电网脱离,该模式下常用于为微电网提供主电源。
在现有技术中,分布式电源和分布式储能***接入公共电网时,分布式电源发电功率的变化会对公共电网的产生影响,可通过分布式储能***进行调节,但是分布式电源的发电功率超出公共电网的承受能力时,无法进行调节,从而对公共电网造成影响;另外,在并网时,通常没有对分布式储能***的调节平衡能力进行预测,从而在并网完成后,分布式电源的发电功率的变化对公共电网的影响也是未知的。
因此,有必要提出一种分布式储能***自动并离网切换控制方法,以至少部分地解决现有技术中存在的问题。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征,更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为至少部分地解决上述问题,本发明提供了一种分布式储能***自动并离网切换控制方法,包括:
确定分布式储能***的当前工作模式;
在分布式储能***的当前工作模式为并网模式,判断分布式储能***的充放电状态,依据分布式储能***的充放电状态判断其所处的微电网是否切换至离网模式;
若分布式储能***未处于充电状态,对微电网中的分布式电源的发电功率进行监测,若发电功率大于公共电网中的设定功率,则将微电网切换至离网模式;
在分布式储能***的当前工作模式为离网模式,当获取到并网指令时,判断分布式储能***是否符合并网条件,若符合,则将微电网切换至并网模式。
优选的是,在分布式储能***的当前工作模式为离网模式,当获取到并网指令时,判断分布式储能***是否符合并网条件,若符合,则将微电网切换至并网模式,包括:
当获取到并网指令时,确定分布式电源和分布式储能***能够供应的总功率;
判断总功率是否大于公共电网的所需功率,若是,则判断分布式储能***中的多个储能单元的荷电状态是否能够平衡公共电网所需功率和分布式电源的发电功率的变化,若是,则分布式储能***符合并网条件,则将微电网切换至并网模式。
优选的是,判断分布式储能***中的多个储能单元的荷电状态是否能够平衡公共电网所需功率和分布式电源的发电功率的变化,包括:
依据公共电网的预测所需功率和分布式电源的预测发电功率,确定微电网切换至并网模式后,分布式电源的初始发电功率;
依据公共电网的实际所需功率和分布式电源的实际发电功率,获得分布式电源的发电功率变化和公共电网的所需功率变化的第一变化差量;
依据上一个并网周期内的第一变化差量对下一个并网周期内的变化差量进行预测,获得第二变化差量;
依据获得的多个储能单元的荷电状态和第二变化差量,确定分布式储能***中的多个储能单元的输出功率是否能够平衡此第二变化差量;
若否,则分布式储能***不符合并网条件,若是,则分布式储能***符合并网条件,则继续对分布式电源的初始发电功率进行优化。
优选的是,继续对分布式电源的初始发电功率进行优化,包括:
依据第一变化差量获得第三变化差量,并以第二变化差量变换至第三变化差量为目标对分布式电源在下一个并网周期内的初始发电功率进行优化,获得优化后的初始发电功率。
优选的是,以第二变化差量变换至第三变化差量为目标对分布式电源在下一个并网周期内的初始发电功率进行优化,包括:
确定在一个并网周期内第二变化差量的第一总变化差量,以及第三变化差量的第二总变化差量;
依据第一总变化差量和第二总变化差量的差值,获得总变化差量的变化量;
依据总变化差量的变化量与并网周期的比值,获得总变化差量的变化量均值;
依据总变化差量的变化量均值与分布式电源在并网时的初始发电功率之和,获得优化后的初始发电功率。
优选的是,还包括:判断多个连续的总变化差量的变化量均值的正负,若均为正或均为负,则依据公共电网的预测所需功率和分布式电源的预测发电功率,重新确定微电网切换至并网模式后,分布式电源的初始发电功率。
优选的是,所述第一变化差量为,公共电网的所需功率预测差量和分布式电源的发电功率预测差量之和。
优选的是,所述公共电网的所需功率预测差量为,公共电网的预测所需功率和实际所需功率之差;分布式电源的发电功率预测差量为,分布式电源的实际发电功率和初始发电功率之差。
优选的是,所述公共电网中的设定功率为,公共电网能够承受的最大功率。
优选的是,将微电网切换至离网模式之前还包括:
获取分布式储能***中的多个储能单元的荷电状态;
预测多个储能单元中荷电状态的百分比最大的储能单元能够维持微电网自身负荷的运行时间;
则在切换至离网模式时,在预测的运行时间内选取此储能单元为微电网三维运行进行供电,其余储能单元用于储存分布式电源的发电量。
相比现有技术,本发明至少包括以下有益效果:
本发明所述的分布式储能***自动并离网切换控制方法能够依据分布式储能***并离网时对公共电网的影响,实现自动并离网切换;
通过在并网模式下,随时对分布式储能***的充放电状态以及分布式电源的发电功率进行监测,此时为了减少分布式电源的发电功率变化对公共电网造成的影响,通过分布式储能***进行平衡功率的输出,一旦分布式电源的发电功率大于公共电网的设定功率时,为了降低影响自动将并网模式切换至离网模式,降低对公共电网造成的冲击;
若处于离网模式时,根据公共电网的需要进行自动并网切换,在获取到并网指令时,首先需要判断分布式储能***是否符合并网条件,即其是否具备能够调节分布式电源的发电功率的变化的能力,如果不具备此能力,则并网会对公共电网产生较大影响,影响电能质量,如果具备此能力,则可切换至并网模式,保证并网后能够使整个电网稳定的运行。
本发明所述的分布式储能***自动并离网切换控制方法,本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1为本发明所述的分布式储能***自动并离网切换控制方法的流程图;
图2为本发明所述的分布式储能***自动并离网切换控制方法中步骤S4的具体流程图;
图3为本发明所述的分布式储能***自动并离网切换控制方法中步骤S42的具体流程图。
具体实施方式
下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解,本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1所示,本发明提供了一种分布式储能***自动并离网切换控制方法,包括:
S1、确定分布式储能***的当前工作模式;
S2、在分布式储能***的当前工作模式为并网模式,判断分布式储能***的充放电状态,依据分布式储能***的充放电状态判断其所处的微电网是否切换至离网模式;
S3、若分布式储能***未处于充电状态,对微电网中的分布式电源的发电功率进行监测,若发电功率大于公共电网中的设定功率,则将微电网切换至离网模式;
S4、在分布式储能***的当前工作模式为离网模式,当获取到并网指令时,判断分布式储能***是否符合并网条件,若符合,则将微电网切换至并网模式。
进一步地,所述公共电网中的设定功率为,公共电网能够承受的最大功率。
分布式储能***的当前工作模式即为其所处的微电网的当前工作模式,若微电网处于并网模式,则随时对分布式储能***的充放电状态以及分布式电源的发电功率进行监测,在分布式储能***的未处于充电状态时,对分布式电源的发电功率进行实时监测;需要说明的是,微电网在并网阶段,分布式储能***的若是处于充电状态,则表明公共电网产生的多余的电能或者分布式电源产生的电能需要存储在分布式储能***中,此时微电网没有为公共电网输出电能;而分布式储能***未处于充电状态时,表明分布式电源和分布式储能***需要为公共电网输出电能,此时为了减少分布式电源的发电功率变化对公共电网造成的影响,通过分布式储能***进行平衡功率的输出,但是一旦分布式电源的发电功率大于公共电网的设定功率时,分布式储能***无法调节平衡,容易对公共电网造成冲击,所以,为了降低影响自动将并网模式切换至离网模式,以降低影响;
若处于离网模式时,根据公共电网的需要进行自动并网切换,在获取到并网指令时,首先需要判断分布式储能***是否符合并网条件,即其是否具备能够调节分布式电源的发电功率的变化的能力,如果不具备此能力,则并网会对公共电网产生较大影响,影响电能质量,如果具备此能力,则可切换至并网模式。
如图2所示,进一步地,在分布式储能***的当前工作模式为离网模式,当获取到并网指令时,判断分布式储能***是否符合并网条件,若符合,则将微电网切换至并网模式,包括:
S41、当获取到并网指令时,确定分布式电源和分布式储能***能够供应的总功率;
S42、判断总功率是否大于公共电网的所需功率,若是,则判断分布式储能***中的多个储能单元的荷电状态是否能够平衡公共电网所需功率和分布式电源的发电功率的变化,若是,则分布式储能***符合并网条件,则将微电网切换至并网模式。
在进行并网之前,需要先确定分布式电源和分布式储能***能够供应的总功率是否大于公共电网的所需功率,公共电网的所需功率即为微电网需要承担的功率负荷,若是总功率大于公共电网的所需功率,则表明分布式储能***中储存的电能和分布式电源的发电量足够支撑公共电网的功率负荷,则继续下一步对分布式储能***中多个储能单元的荷电状态进行判断;这里指的是多个储能单元的荷电状态的总量,若是多个储能单元的荷电状态能够平衡公共电网所需功率和分布式电源的发电功率的变化,表明分布式储能***有能力平衡功率变化,能够与分布式电源配合为公共电网平稳的提供其所需功率,上述条件均符合时,则表示分布式储能***符合并网条件,可以由离网模式切换至并网模式,并且能够保证为公共电网提供电能的质量,维持电力平衡。
如图3所示,进一步地,判断分布式储能***中的多个储能单元的荷电状态是否能够平衡公共电网所需功率和分布式电源的发电功率的变化,包括:
S421、依据公共电网的预测所需功率和分布式电源的预测发电功率,确定微电网切换至并网模式后,分布式电源的初始发电功率;
S422、依据公共电网的实际所需功率和分布式电源的实际发电功率,获得分布式电源的发电功率变化和公共电网的所需功率变化的第一变化差量;
S423、依据上一个并网周期内的第一变化差量对下一个并网周期内的变化差量进行预测,获得第二变化差量;
S424、依据获得的多个储能单元的荷电状态和第二变化差量,确定分布式储能***中的多个储能单元的输出功率是否能够平衡此第二变化差量;
S425、若否,则分布式储能***不符合并网条件,若是,则分布式储能***符合并网条件,则继续对分布式电源的初始发电功率进行优化。
在接收到并网指令后,对公共电网的所需功率进行预测,并对分布式电源的发电功率进行预测,获得预测所需功率和预测发电功率,并依据两者来确定由离网模式切换至并网模式后,分布式电源的初始发电功率;然后依据公共电网的实际所需功率和分布式电源的实际发电功率,获得同时考虑分布式电源的发电功率变化和公共电网的所需功率变化的第一变化差量,然后依据上一个并网周期内的第一变化差量对下一个并网周期内的变化差量进行预测,获得第二变化差量,其中,并网周期为微电网由离网模式切换至并网模式,再由并网模式切换至离网模式的周期,能够通过上一个并网周期内的第一变化差量对下个并网周期内的变化差量进行预测,也就是获得的第二变化差量,从而依据第二变化差量能够确定多个储能单元的荷电状态是否能够平衡公共电网所需功率和分布式电源的发电功率的变化,若否,则判定分布式储能***不符合并网条件,若是,则表明符合并网条件,从而能够在并网时,维持电力平衡,保证运行稳定;
然后,为了使分布式储能***中多个储能单元的荷电状态保持相对稳定,减少分布式储能***配合分布式电源平衡功率的次数和幅度,对并网时分布式电源的初始发电功率进行优化,能够降低分布式储能***的能耗,并且,优化后的初始发电功率能够降低分布式储能***配合功率调节的幅度,提升功率调节的精准度。
进一步地,继续对分布式电源的初始发电功率进行优化,包括:
依据第一变化差量获得第三变化差量,并以第二变化差量变换至第三变化差量为目标对分布式电源在下一个并网周期内的初始发电功率进行优化,获得优化后的初始发电功率。
其中,将第一变化差量的相反数作为第三变化差量;
进一步地,以第二变化差量变换至第三变化差量为目标对分布式电源在下一个并网周期内的初始发电功率进行优化,包括:
利用微积分求和的方式分别确定在一个并网周期内第二变化差量的第一总变化差量,以及第三变化差量的第二总变化差量;
依据第一总变化差量和第二总变化差量的差值,获得总变化差量的变化量;
依据总变化差量的变化量与并网周期的比值,获得总变化差量的变化量均值;
依据总变化差量的变化量均值与分布式电源在并网时的初始发电功率之和,获得优化后的初始发电功率。
将总变化差量的变化量平均分到并网周期内的每一时间点,能够保留并网的分布式电源的初始发电功率的变化特性,不会干扰整个电网。
进一步地,所述第一变化差量为,公共电网的所需功率预测差量和分布式电源的发电功率预测差量之和。
进一步地,所述公共电网的所需功率预测差量为,公共电网的预测所需功率和实际所需功率之差;分布式电源的发电功率预测差量为,分布式电源的实际发电功率和初始发电功率之差。
以第二变化差量变换至第三变化差量为目标对分布式电源在下一个并网周期内的初始发电功率进行优化调节,能够使每个并网周期内功率的变化达到一定的均衡状态,这样能够使分布式储能***中的多个储能单元的荷电状态保持相对稳定,以降低分布式储能***的充放电能耗,并且,优化后的初始发电功率能够降低分布式储能***配合功率调节的幅度,提升功率调节的精准度。
进一步地,还包括:判断多个连续的总变化差量的变化量均值的正负,若均为正或均为负,则依据公共电网的预测所需功率和分布式电源的预测发电功率,重新确定微电网切换至并网模式后,分布式电源的初始发电功率。
由于多个连续的总变化差量的变化量均值均为正或均为负时,表明分布式电源在并网时的初始发电功率存在较大的误差,如果进一步采用此初始发电功率,则会进一步增大误差,所以,需要重新依据公共电网的预测所需功率和分布式电源的预测发电功率来确定分布式电源的初始发电功率,以降低误差,保证优化得到最优的初始发电功率,进一步保证多个储能单元的荷电状态的相对稳定,降低充放电能耗,提升功率调节精度。
当然,若是多个连续的总变化差量的变化量均值为正负交替变化,则会存在变化幅度,则对多个连续的总变化差量的变化量均值的变化幅度进行补偿,以减小或抵消此变化幅度,便可防止变化幅度过大。
在一个实施例中,将微电网切换至离网模式之前还包括:
获取分布式储能***中的多个储能单元的荷电状态;
预测多个储能单元中荷电状态的百分比最大的储能单元能够维持微电网自身负荷的运行时间;
则在切换至离网模式时,在预测的运行时间内选取此储能单元为微电网三维运行进行供电,其余储能单元用于储存分布式电源的发电量。
由于微电网切换至离网模式之后,还需要维持微电网的稳定运行,因此在离网之前,需要获取分布式储能***中的多个储能单元的荷电状态,然后选取一个荷电状态百分比最大的储能单元作为维持微电网运行的电源,而剩余的储能单元用于存储分布式电源的发电量;这样能够保证在进行储能阶段能够通过一个储能单元维持较长的时间,保证多个储能单元的稳定运行。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节与这里示出与描述的图例。
Claims (8)
1.一种分布式储能***自动并离网切换控制方法,其特征在于,包括:
确定分布式储能***的当前工作模式;
在分布式储能***的当前工作模式为并网模式,判断分布式储能***的充放电状态,依据分布式储能***的充放电状态判断其所处的微电网是否切换至离网模式;
若分布式储能***未处于充电状态,对微电网中的分布式电源的发电功率进行监测,若发电功率大于公共电网中的设定功率,则将微电网切换至离网模式;
在分布式储能***的当前工作模式为离网模式,当获取到并网指令时,判断分布式储能***是否符合并网条件,若符合,则将微电网切换至并网模式;
在分布式储能***的当前工作模式为离网模式,当获取到并网指令时,判断分布式储能***是否符合并网条件,若符合,则将微电网切换至并网模式,包括:
当获取到并网指令时,确定分布式电源和分布式储能***能够供应的总功率;
判断总功率是否大于公共电网的所需功率,若是,则判断分布式储能***中的多个储能单元的荷电状态是否能够平衡公共电网所需功率和分布式电源的发电功率的变化,若是,则分布式储能***符合并网条件,则将微电网切换至并网模式;
判断分布式储能***中的多个储能单元的荷电状态是否能够平衡公共电网所需功率和分布式电源的发电功率的变化,包括:
依据公共电网的预测所需功率和分布式电源的预测发电功率,确定微电网切换至并网模式后,分布式电源的初始发电功率;
依据公共电网的实际所需功率和分布式电源的实际发电功率,获得分布式电源的发电功率变化和公共电网的所需功率变化的第一变化差量;
依据上一个并网周期内的第一变化差量对下一个并网周期内的变化差量进行预测,获得第二变化差量;
依据获得的多个储能单元的荷电状态和第二变化差量,确定分布式储能***中的多个储能单元的输出功率是否能够平衡此第二变化差量;
若否,则分布式储能***不符合并网条件,若是,则分布式储能***符合并网条件,则继续对分布式电源的初始发电功率进行优化。
2.根据权利要求1所述的分布式储能***自动并离网切换控制方法,其特征在于,继续对分布式电源的初始发电功率进行优化,包括:
依据第一变化差量获得第三变化差量,并以第二变化差量变换至第三变化差量为目标对分布式电源在下一个并网周期内的初始发电功率进行优化,获得优化后的初始发电功率。
3.根据权利要求2所述的分布式储能***自动并离网切换控制方法,其特征在于,以第二变化差量变换至第三变化差量为目标对分布式电源在下一个并网周期内的初始发电功率进行优化,包括:
确定在一个并网周期内第二变化差量的第一总变化差量,以及第三变化差量的第二总变化差量;
依据第一总变化差量和第二总变化差量的差值,获得总变化差量的变化量;
依据总变化差量的变化量与并网周期的比值,获得总变化差量的变化量均值;
依据总变化差量的变化量均值与分布式电源在并网时的初始发电功率之和,获得优化后的初始发电功率。
4.根据权利要求3所述的分布式储能***自动并离网切换控制方法,其特征在于,还包括:判断多个连续的总变化差量的变化量均值的正负,若均为正或均为负,则依据公共电网的预测所需功率和分布式电源的预测发电功率,重新确定微电网切换至并网模式后,分布式电源的初始发电功率。
5.根据权利要求2所述的分布式储能***自动并离网切换控制方法,其特征在于,所述第一变化差量为,公共电网的所需功率预测差量和分布式电源的发电功率预测差量之和。
6.根据权利要求5所述的分布式储能***自动并离网切换控制方法,其特征在于,所述公共电网的所需功率预测差量为,公共电网的预测所需功率和实际所需功率之差;分布式电源的发电功率预测差量为,分布式电源的实际发电功率和初始发电功率之差。
7.根据权利要求1所述的分布式储能***自动并离网切换控制方法,其特征在于,所述公共电网中的设定功率为,公共电网能够承受的最大功率。
8.根据权利要求1所述的分布式储能***自动并离网切换控制方法,其特征在于,将微电网切换至离网模式之前还包括:
获取分布式储能***中的多个储能单元的荷电状态;
预测多个储能单元中荷电状态的百分比最大的储能单元能够维持微电网自身负荷的运行时间;
则在切换至离网模式时,在预测的运行时间内选取此储能单元为微电网三维运行进行供电,其余储能单元用于储存分布式电源的发电量。
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单/三相光储型多微网并离网切换策略;许志荣等;电网技术;20161130(第11期);第3459-3466页 * |
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