一種儲能優化控制方法與流程

本發明涉及微電網技術領域，尤其涉及一種儲能優化控制方法。

背景技術：

微電網系統是一種將光伏發電微電源、風力發電微電源、發電機微電源、儲能微電源以及末端負荷相結合的智能可控小型電網系統。光伏發電和風力發電的廣泛應用，雖然很大程度上緩解了能源緊缺的問題，但是光伏發電和風力發電受外界因素，如天氣因素的影響較大，具有很強的不規律性以及波動性，這就不利于微電網系統的穩定運行。由于微電網系統中還包含有儲能微電源，因而，可將儲能微電源與光伏發電微電源、風力發電微電源和發電機微電源聯合應用，在一定的儲能容量配置下，實現對微電網系統中光伏發電微電源和風力發電微電源的控制和調節，在一定程度上提高微電網系統運行的穩定性。

目前，針對儲能微電源的相關研究，大多是通過對微電網系統中光伏發電微電源輸出有功功率、風力發電微電源輸出有功功率、儲能微電源端電壓以及儲能微電源有功功率的實時數據監測，結合用戶需求響應、平抑電網功率要求以及負荷的預測數據，對儲能微電源進行控制，但這種控制方法并未針對滿足用能需求量進行充電控制，以保證儲能有滿足用能需求的電量儲備，也無法做到按照實時需求實現儲能完全放電控制，儲能系統經濟運行無法實現，同時也無法保障負荷具有可靠的電能供應。

技術實現要素：

本發明提供了一種儲能優化控制方法，通過光伏發電預測數據、風力發電預測數據、發電機微電源預測數據，制定儲能充放電計劃，通過儲能微電源有功功率、剩余電量等實時數據的監測，對儲能微電源充放電計劃進行修正，使儲能微電源按照需求計劃存儲與供應電能，保障負荷具有可靠的電能供應與儲能經濟運行的效果。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明提供了一種儲能優化控制方法，所述儲能優化控制方法包括：

步驟S1：采集全部負荷的總功率P_load和儲能剩余容量Soc；

步驟S2：預測峰值時間中各個時間段全部光伏發電微電源可供應的總功率P_pvi、全部風力發電微電源可供應的總功率P_wgi、全部發電機微電源可供應的總功率P_ggi以及全部負荷所需的總功率P_Li；其中，i＝1～k，k為峰值時間中時間段的總個數；

步驟S3：預先向數據庫中輸入儲能約束條件數據；其中，所述儲能約束條件數據包括儲能額定容量V₀、儲能充放電功率閾值P₀以及儲能偏差閾值δ；

步驟S4：根據儲能額定容量V₀、儲能充放電功率閾值P₀、儲能剩余容量Soc以及所預測的數據，計算峰值時間內各個時間段的儲能微電源的充放電功率參考值P_Ti；

步驟S5：根據儲能微電源的充放電功率參考值P_Ti以及儲能充放電功率閾值P₀，計算峰值時間內各個時間段的儲能充放電功率的計劃值P_i；

步驟S6：根據全部負荷的總功率P_load、儲能微電源的充放電功率參考值P_Ti以及儲能充放電功率閾值P₀，計算峰值時間內各個時間段的儲能充放電功率的實時值P_Ni；

步驟S7：根據峰值時間內各個時間段的儲能充放電功率的計劃值P_i、實時值P_Ni和儲能偏差閾值δ，確定出微電網系統在峰值時間內各個時間段最終下發的儲能微電源的充放電功率P_BATi。

采用本發明所提供的儲能優化控制方法，基于對負荷所需電能、風力發電微電源、光伏發電微電源以及發電機微電源可供應的電能進行實時預測，制定出儲能微電源在峰值時間內的充放電計劃，根據峰值時間內各個時間段的儲能微電源的儲能充放電功率的計劃值P_i、實時值P_Ni和儲能偏差閾值δ，確定出微電網系統在峰值時間內各個時間段最終下發的儲能微電源的充放電功率P_BATi，實現了將峰值時間內儲能微電源的充放電計劃與實際運行相結合。綜上，采用本發明所提供的儲能優化控制方法，在峰值時間內，通過實時調整儲能充放電功率，從而保證儲能微電源在峰值時間內能夠按照需求計劃存儲與供應電能，保證負荷具有可靠的電能供應和儲能微電源構成的儲能系統具有經濟效益。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為“一種實現微電源供電與負荷用電平衡的微電網系統”的發明中所提供的微電網系統的結構示意圖一；

圖2為“一種實現微電源供電與負荷用電平衡的微電網系統”的發明中所提供的微電網系統的結構示意圖二；

圖3為本發明實施例所提供的儲能優化控制方法的流程圖一；

圖4為本發明實施例所提供的儲能優化控制方法的流程圖二；

圖5為本發明實施例所提供的儲能優化控制方法的流程圖三；

圖6為本發明實施例所提供的儲能優化控制方法的流程圖四；

圖7為本發明實施例所提供的儲能優化控制方法的流程圖五；

圖8為本發明實施例所提供的儲能優化控制方法的流程圖六；

圖9為本發明實施例所提供的儲能優化控制方法的原理框圖。

附圖標記說明：

1-區塊； 11-微電網供用能模塊；

111-微電源單元； 1110-微電源；

1111-光伏發電微電源； 1112-風力發電微電源；

1113-發電機微電源； 1114-儲能微電源；

112-負荷單元； 1120-負荷；

113-可控微電源開關； 114-可控負荷開關；

115-變壓器； 116-可控電壓開關；

117-并網/離網控制開關； 12-末端數據采集及控制模塊；

121-微電源控制器； 122-第一負荷控制器；

123-第二負荷控制器； 124-數據采集監測單元；

13-網絡管理單元； 2-微電網中央控制模塊；

3-外部電網； 4-第三負荷控制器；

5-總數據采集監測單元； 6-總網絡管理單元；

7-系統端通訊變換器； 1'-參考值P_Ti計算單元；

2'-計劃值P_i計算單元； 3'-實時值P_Ni計算單元；

4'-最終下發充放電功率P_BATi計算單元；

5'-儲能逆變器。

具體實施方式

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動的前提下所獲得的所有其它實施例，均屬于本發明保護的范圍。

本發明實施例所提供的實現微電源供電與負荷用電平衡的微電網控制方法基于與本發明同日遞交的、發明名稱為“一種實現微電源供電與負荷用電平衡的微電網系統”的發明。

如圖1和圖2所示，在“一種實現微電源供電與負荷用電平衡的微電網系統”中，微電網系統包括至少一個區塊1及與各區塊相連的微電網中央控制模塊2，區塊1包括相連的微電網供用能模塊11和末端數據采集及控制模塊12；其中，微電網供用能模塊11包括微電源單元111和負荷單元112，微電源單元111包括至少一個微電源1110，負荷單元112包括至少一個負荷1120。在微電網系統處于并網狀態時，微電網供用能模塊11與外部電網3相連，在微電網系統處于離網狀態時，微電網供用能模塊11與外部電網3斷開。進一步的，該“一種實現微電源供電與負荷用電平衡的微電網系統”中，微電網供用能模塊11還包括可控微電源開關113、可控負荷開關114、變壓器115、可控電壓開關116和并網/離網控制開關117；微電源單元111具體可包括光伏發電微電源1111、風力發電微電源1112、發電機微電源1113和儲能微電源1114；末端數據采集及控制模塊12具體包括微電源控制器121、第一負荷控制器122、第二負荷控制123和數據采集監測單元124。此外，微電網系統還包括：第三負荷控制器4、總數據采集監測單元5、總網絡管理單元6和系統端通訊變換器7。

基于上述“一種實現微電源供電與負荷用電平衡的微電網系統”的結構，下面結合附圖對本發明實施例所提供的儲能優化控制方法進行詳細介紹。

如圖3所示，本實施例提供了一種儲能優化控制方法，該儲能優化控制方法具體包括：

步驟S1：采集全部負荷的總功率P_load和儲能剩余容量Soc。

步驟S2：預測峰值時間中各個時間段全部光伏發電微電源可供應的總功率P_pvi、全部風力發電微電源可供應的總功率P_wgi、全部發電機微電源可供應的總功率P_ggi以及全部負荷所需的總功率P_Li；其中，i＝1～k，k為峰值時間中時間段的總個數。

步驟S3：預先向數據庫中輸入儲能約束條件數據；其中，儲能約束條件數據包括儲能額定容量V₀、儲能充放電功率閾值P₀以及儲能偏差閾值δ。

步驟S4：根據儲能額定容量V₀、儲能充放電功率閾值P₀、儲能剩余容量Soc以及所預測的數據，計算峰值時間內各個時間段的儲能微電源的充放電功率參考值P_Ti。

步驟S5：根據儲能微電源的充放電功率參考值P_Ti以及儲能充放電功率閾值P₀，計算峰值時間內各個時間段的儲能充放電功率的計劃值P_i。

步驟S6：根據全部負荷的總功率P_load、儲能微電源的充放電功率參考值P_Ti以及儲能充放電功率閾值P₀，計算峰值時間內各個時間段的儲能充放電功率的實時值P_Ni。

步驟S7：根據峰值時間內各個時間段的儲能充放電功率的計劃值P_i、實時值P_Ni和儲能偏差閾值δ，確定出微電網系統在峰值時間內各個時間段最終下發的儲能微電源的充放電功率P_BATi。

采用本實施例所提供的儲能優化控制方法，基于對負荷所需電能、風力發電微電源、光伏發電微電源以及發電機微電源可供應的電能進行實時預測，制定出儲能微電源在峰值時間內的充放電計劃，根據峰值時間內各個時間段的儲能微電源的儲能充放電功率的計劃值P_i、實時值P_Ni和儲能偏差閾值δ，確定出微電網系統在峰值時間內各個時間段最終下發的儲能微電源的充放電功率P_BATi，實現了將峰值時間內儲能微電源的充放電計劃與實際運行相結合。綜上，采用本實施例所提供的儲能優化控制方法，峰值時間內，通過實時調整儲能微電源的充放電功率，從而保證儲能微電源在峰值時間內能夠按照需求計劃供應電能，進而保證負荷具有可靠的電能供應和儲能具有經濟效益。

需要說明的是，步驟S2中所提及的發電機微電源是指微電網系統中，除光伏發電微電源、風力發電微電源和儲能微電源以外的其他發電機微電源，具體可包括柴油發電機微電源、燃氣發電機微電源等。

如圖4所示，步驟S4具體包括：

步驟S41：通過公式(1)計算市電功率P_pli。

P_pli＝P_Li-P_pvi-P_wgi-P_ggi (1)

步驟S42：通過公式(2)計算綜合負荷平均功率

步驟S43：通過公式(3)得出中間功率值P_ti。

其中，t為峰值時間第i個時間段的時長。

步驟S44：比較中間功率值P_ti與儲能充放電功率閾值P₀，若P_ti≥P₀，則令所述峰值時間第i個時間段的儲能微電源的充放電功率參考值P_Ti＝P₀；若P_ti<P₀，則令P_Ti＝P_ti。

通過上述計算，可分別得出不同條件下儲能微電源的充放電功率參考值P_Ti所對應的數值，進而為計算峰值時間第i個時間段的儲能充放電功率的計劃值P_i提供一個準確的充放電功率參考值。

如圖5所示，步驟S5具體包括：

步驟S51：計算市電功率P_pli與綜合負荷平均功率之間的差值P_ni，若P_ni<0，則令峰值時間第i個時間段的儲能充放電功率的計劃值P_i＝P_Ti；若P_ni≥0，則進入步驟S52。

步驟S52：比較P_ni與儲能充放電功率閾值P₀，若P_ni≥P₀，則令P_i＝P₀；若P_ni<P₀，則進入步驟S53。

步驟S53：比較P_ni與P_Ti，若P_ni>P_Ti，則令P_i＝P_ni；若P_ni≤P_Ti，則令P_i＝P_Ti。

通過上述計算，可分別得出不同條件下的峰值時間第i個時間段的儲能充放電功率的計劃值P_i所對應的數值，即制定出了儲能微電源在峰值時間內的充放電計劃。

如圖6所示，步驟S6具體包括：

步驟S61：計算全部負荷的總功率P_load與綜合負荷平均功率的差值P_mi，若P_mi<0，則令峰值時間第i個時間段的儲能充放電功率的實時值P_Ni＝P_Ti；若P_m≥0，則進入步驟S62。

步驟S62：比較P_mi與儲能充放電功率閾值P₀，若P_mi≥P₀，則令P_Ni＝P₀；若P_mi<P₀，則進入步驟S63。

步驟S63：比較P_mi與P_Ti，若P_mi≥P_Ti，則令P_Ni＝P_mi；若P_ni<P_Ti，則令P_Ni＝P_Ti。

通過上述計算，可分別得出不同條件下的峰值時間第i個時間段的儲能充放電功率的實時值P_Ni所對應的數值。

如圖7所示，步驟S7具體包括：

步驟S71：通過公式(4)計算計劃值P_i和實時值P_Ni之間的偏差Δ_i。

步驟S72：比較偏差Δ_i與儲能偏差閾值δ，若Δ_i≥δ，則令微電網系統在峰值時間第i個時間段最終下發的儲能微電源的充放電功率P_BATi＝P_Ni；若Δ_i<δ，則令P_BATi＝P_i。

將儲能微電源的儲能充放電功率的計劃值P_i和實時值P_Ni相結合，并根據二者之間的偏差Δ_i與儲能偏差閾值δ的大小關系，確定出微電網系統在峰值時間內各個時間段最終下發的儲能微電源的充放電功率P_BATi。即，在峰值時間內，通過將儲能微電源的充放電計劃與實際運行相結合，使微電網系統下發合理的儲能微電源的充放電功率值，從而保證儲能微電源在峰值時間內能夠按照需求供應電能，進而保證負荷具有可靠的電能供應。

需要說明的是，通過步驟S4～S7計算微電網系統最終下發的儲能微電源的充放電功率P_BATi時，可采用i＝i+1，逐次循環計算的方式，依次得到P_BAT1、P_BAT2、…、P_BATk的數值。

由于一天中峰值時間內負荷所需電能較多，因而需要基于對負荷所需電能、風力發電微電源、光伏發電微電源以及發電機微電源可供應的電能進行實時預測，使儲能微電源合理的充放電，保障負荷有可靠穩定的電能供應。而谷值時間負荷所需電能較少，僅需利用峰值時間儲能微電源所剩余的電能，即可滿足負荷需求，因此，谷值時間無需再進行負荷所需電能、風力發電微電源、光伏發電微電源以及發電機微電源可供應的電能的實時預測，只需根據峰值時間儲能微電源所剩余的電能，判斷出微電網系統在谷值時間內各個時間段最終下發的儲能微電源的充放電功率P_j。

本實施例所提供的儲能優化控制方法還包括：

步驟S8：根據儲能額定容量V₀、儲能剩余容量Soc以及峰值時間內各個時間段的儲能充放電功率的計劃值P_i，計算微電網系統在谷值時間內各個時間段最終下發的儲能微電源的充放電功率P_j。

如圖8所示，步驟S8具體包括：

步驟S81：通過公式(5)計算峰值時間儲能電量需量V。

其中，t為峰值時間內第i個時間段的時長，峰值時間儲能電量需量V表征峰值時間儲能微電源所剩余的，需要提供給谷值時間的電能。

步驟S82：通過公式(6)計算谷值時間內各個時間段的儲能微電源的充放電功率參考值P_Hj。

其中，j＝1～J，J為谷值時間中時間段的總個數。

步驟S83：比較P_Hj與-P₀，若P_Hj<-P₀，則令微電網系統在谷值時間第j個時間段最終下發的儲能微電源的充放電功率P_j＝-P₀；若P_Hj≥-P₀，則令P_j＝-P_Hj。

通過上述計算，可分別得出不同條件下的谷值時間第j個時間段最終下發的儲能微電源的充放電功率Pj所對應的數值。根據一天中峰谷平不同電價時段，通過峰值時間放電，谷值時間充電，可達到削峰填谷的技術效果，同時還能保證一定的經濟收益。

結合圖9所示的原理框圖，可更清楚地對本實施例所提供的儲能優化控制方法進行說明。

向參考值P_Ti計算單元1'中輸入儲能額定容量V₀、儲能充放電功率閾值P₀、儲能剩余容量Soc以及預測出的峰值時間中各個時間段全部光伏發電微電源可供應的總功率P_pvi、全部風力發電微電源可供應的總功率P_wgi、全部發電機微電源可供應的總功率P_ggi和全部負荷所需的總功率P_Li，利用參考值P_Ti計算單元1'計算并輸出峰值時間內各個時間段的儲能微電源的充放電功率參考值P_Ti。

將參考值P_Ti計算單元1'輸出的充放電功率參考值P_Ti作為計劃值P_i計算單元2'的輸入，并向計劃值P_i計算單元2'輸入儲能充放電功率閾值P₀，利用計劃值P_i計算單元2'計算并輸出峰值時間內各個時間段的儲能充放電功率的計劃值P_i。

將參考值P_Ti計算單元1'輸出的充放電功率參考值P_Ti作為實時值P_Ni計算單元3'的輸入，并向實時值P_Ni計算單元3'輸入全部負荷的總功率P_load以及儲能充放電功率閾值P₀，利用實時值P_Ni計算單元3'計算并輸出峰值時間內各個時間段的儲能充放電功率的實時值P_Ni。

將計劃值P_i計算單元2'輸出的計劃值P_i和實時值P_Ni計算單元3'輸出的實時值P_Ni作為最終下發充放電功率P_BATi計算單元4'的輸入，并向最終下發充放電功率P_BATi計算單元4'輸入儲能偏差閾值δ，利用最終下發充放電功率P_BATi計算單元4'計算并輸出微電網系統在峰值時間內各個時間段最終下發的儲能微電源的充放電功率P_BATi。最終下發的儲能微電源的充放電功率P_BATi經過儲能逆變器5'的調節和控制，作為微電網系統中的負荷的電能供應。

以上所述僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。