專利名稱：一種用于含風光柴儲孤立微電網的穩態運行策略的制作方法
技術領域：
本發明屬于智能微電網技術領域，特別涉及一種用于含風光柴儲孤立微電網的穩態運行策略。
背景技術：
微電網將分布式電源、負荷、儲能設備及控制裝置等結合，形成一個可控可調度的單元，向用戶提供電能和熱能等多種能量形式，具備并網和離網兩種基本運行模式。微電網內的分布式電源可以含有多種能源形式，包括風光等可再生能源、不可再生能源、微型燃氣輪機發電系統，還可通過熱電聯產或是冷熱電聯產的形式向 用戶供熱或制冷，提高能源多級利用效率。微電網協調了大電網(配電網)與分布式電源直接并網發電的矛盾，具有非常靈活的運行方式和控制策略，充分發揮了分布式發電為電網和用戶所能帶來的價值和效益，尤其在地震、洪澇、雪災和電網故障等情況下，優勢更加明顯，是智能電網的一個重要組成部分，因此成為了近年來的研發熱點。微電網承受擾動的能力相對較弱，尤其是孤立型微網或者處于孤島運行模式的微網，可再生能源發電的間歇性、隨機性和波動性使得其面臨更大運行風險，因此，微電網的運行控制和能量管理是需要研究的重要內容。目前開展的研發工作主要偏向于規劃階段，考慮單一或者部分運行模式和電源設備在某一時段的經濟運行和能量優化，對微電網的穩定性和可靠性的考慮欠缺，沒有充分考慮儲能設備的實際運行情況及其在具有可再生能源微電網中起到的“潤滑”和“緩沖”作用，沒有對微電網的運行策略及運行模式做好“頂層設計”。微電網穩態運行策略，微電網為孤立型電網，包括了風機發電機、光伏發電機、柴油發電機和電池儲能設備。可再生能源發電超過負荷用電時，以及可再生能源發電和儲能能夠維持負荷較長時間用電時，所有柴油機停運，直到可再生能源發電不足以維持負荷時投入柴油發電機。在柴油發電機的運行過程中，依靠儲能的調節作用，盡量多利用可再生能源發電以減少燃料的消耗。依靠準確的負荷預測和可再生能源發電預測，提高系統運行的經濟性和可靠性，最大限度利用風光出力和減少失負荷容量的同時，應該盡量減少柴油發電機啟停機次數以及儲能充放電循環次數。儲能系統充電主要用于解決柴油發電機低效率問題和負凈負荷問題，儲能系統放電主要用于解決柴油發電機高出力問題和正凈負荷問題，以及調節儲能系統SOC。
發明內容
為了克服現有技術的不足，本發明提出了一種用于含風光柴儲孤立微電網的穩態運行策略。為孤立微電網提供精細化的運行策略，提高系統運行穩定性、供電可靠性和可再生能源利用率。為了實現上述目的，本發明的技術方案為一種用于含風光柴儲孤立微電網的穩態運行策略，包括如下步驟
I)確定儲能的荷電狀態SOC的狀態值S0Cmin、SOCmid和SOCmax，其中SOCmin < SOCmid< SOCmax，把儲能荷電狀態SOC劃分為4個運行區間，以儲能荷電狀態SOC作為運行策略劃分啟動條件，決定儲能設備的充放電狀態選擇邊界；2)由儲能荷電狀態SOC及儲能充放電狀態確定柴油發電機的啟停狀態和不可運行區域；3)根據儲能荷電狀態S0C、儲能充放電狀態和柴油發電機狀態確定柴油發電機或儲能設備為微電網的主電源；4)根據儲能荷電狀態SOC區間、儲能充放電狀態、柴油發電機啟停狀態和微電網的主電源，確定微電網的運行模式和模式切換。步驟4)所述的微電網的運行模式包括以下情況運行模式I為儲能為主電源，柴油發電機為開啟狀態，儲能為充電狀態；運行模式2為儲能為主電源，儲能為放電狀態，柴油發電機為停運狀態；運行模式3為柴油發電機為主電源開啟狀態，儲能為放電狀態；運行模式4為柴油發電機為主電源開啟狀態，儲能為充電狀態；運行模式5為儲能為主電源，柴油發電機為開啟狀態，儲能為放電狀態。所述步驟I)中的SOCmid為儲能系統充放電轉換的臨界狀態值，SOCmid設為SOCmin與SOCmax的平均值。本發明運行策略的基本運行和控制原則為(I)可再生能源發電超過負荷用電時，以及可再生能源發電和儲能能夠維持負荷較長時間用電時，所有柴油機停運，直到可再生能源發電不足以維持負荷時投入柴油發電機。在柴油發電機的運行過程中，盡量多利用可再生能源發電以減少燃料的消耗，這個目標主要依靠儲能的調節作用。(2)提高系統運行的經濟性和可靠性，最大限度利用風光出力和減少失負荷容量的同時，應該盡量減少柴發啟停機次數以及儲能充放電循環次數，這個目標主要依靠準確的負荷預測和可再生能源發電預測。(3)儲能系統充電主要用于解決柴發低效率問題和負凈負荷問題；儲能系統放電主要用于解決柴發高出力問題和正凈負荷問題，以及調節儲能系統S0C。(4)儲能系統至于預留一定容量，用于保證額定功率下放電15min (風光功率預測預報時間分辨率)，隨時監測其放電功率大小。(5)柴油發電機組向電網提供有功功率和無功功率。為了最大限度地利用機組容量并保證發電可靠性，考慮了每一臺柴油發電機組的經濟運行區間和可靠運行區間。(6)當微網內的功率發生變化時，為避免暫時性的變化使系統頻繁動作，認為只有當某一變化持續時間超過一定的時間時，這種變化是穩定的，系統可以按照控制策略的要求進行動作。(7)隨時監測儲能充電電流Ieha、電池端電壓Vbat和電池S0C，一旦高于最大限制，則立刻限制為可接受范圍內的最大值1-_、Vfflax, SOCmax，計算電池充電功率PBa，max，取
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權利要求
1.一種用于含風光柴儲孤立微電網的穩態運行策略，其特征在于包括如下步驟 1)確定儲能的荷電狀態SOC的狀態值S0Cmin、SOCmid和SOCmax，其中SOCmin< SOCmid< SOCmax，把儲能荷電狀態SOC劃分為4個運行區間，以儲能荷電狀態SOC作為運行策略劃分啟動條件，決定儲能設備的充放電狀態選擇邊界； 2)由儲能荷電狀態SOC及儲能充放電狀態確定柴油發電機的啟停狀態和不可運行區域； 3)根據儲能荷電狀態S0C、儲能充放電狀態和柴油發電機狀態確定柴油發電機或儲能設備為微電網的主電源； 4)根據儲能荷電狀態SOC區間、儲能充放電狀態、柴油發電機啟停狀態和微電網的主電源，確定微電網的運行模式和模式切換。
2.根據權利要求I所述用于含風光柴儲孤立微電網的穩態運行策略，其特征在于步驟4)所述的微電網的運行模式包括以下情況 運行模式I為儲能為主電源，柴油發電機為開啟狀態，儲能為充電狀態； 運行模式2為儲能為主電源，儲能為放電狀態，柴油發電機為停運狀態； 運行模式3為柴油發電機為主電源開啟狀態，儲能為放電狀態； 運行模式4為柴油發電機為主電源開啟狀態，儲能為充電狀態； 運行模式5為儲能為主電源，柴油發電機為開啟狀態，儲能為放電狀態。
3.根據權利要求I所述用于含風光柴儲孤立微電網的穩態運行策略，其特征在于所述步驟I)中的SOCmid為儲能系統充放電轉換的臨界狀態值，SOCmid設為SOCmin與SOCmax的平均值。
全文摘要
本發明公開了一種用于含風光柴儲孤立微電網的穩態運行策略，該策略細分為5種運行模式。首先把儲能SOC劃分為4個運行區間，以儲能SOC作為運行策略劃分啟動條件，決定儲能設備的充放電狀態選擇邊界；然后由儲能SOC及其充放電狀態確定柴油發電機的啟停狀態和不可運行區域；再由儲能SOC、充放電狀態和柴油發電機狀態決定微電網的主電源；最后確定微電網的運行模式和模式切換時序。本發明用于的孤立微電網包括與主網完全沒有電氣連接的孤立型微網或者處于孤島運行模式的并網型微電網。本發明可以充分利用儲能設備提高微電網的精細化運行，提高系統備用水平、運行穩定性、供電可靠性和可再生能源利用率。
文檔編號H02J3/46GK102904288SQ20121037236
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月28日 優先權日2012年9月28日
發明者雷金勇, 陳柔伊, 王科, 習偉, 段衛國, 董旭柱 申請人:南方電網科學研究院有限責任公司