一种微网能量管理系统技术方案

本发明专利技术的微网能量管理系统通过建立能量管理目标函数，并通过条件约束来寻求系统经济运行的最优解，通过分布式能量管理系统、微网智能能量管理中心和本地能量控制器进行分层管理，实现能量管理的实时控制，以及通过中长期管理、并网离网的优化运行方式实现微网能量管理系统的优化运行。

【技术实现步骤摘要】
一种微网能量管理系统
本专利技术涉及一种分布式电源发电控制的
，具体的来说，是一种微网能量管理系统。
技术介绍
分布式电源具有安装位置灵活、分散的特点，极好地适应了分散的资源分布与电力需求；与传统集中式大电网供电方式相比，节省了输配电资源和运行费用，减少了输电过程中的电能损失，因此提高了电能利用效率；分布式发电可减少电网总容量，改善电网峰谷性能，提高供电可靠性，且在大电网出现故障的情况下，可脱离大电网而孤立运行，保证居民的最小能源供应和最基本生活需要，成为大电网的有力补充和有效支撑；然而大量分散的、形式多样且性能各异的分布式电源简单并网运行反而对电网和用户造成冲击，对电能质量、稳定性、系统的保护、系统运行的可靠性、配网管理等方面都带来诸多不利影响，使其并网规模受到限制。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术提出一种微网能量管理系统，所述微网能量管理系统能够基于实时监控系统采集电网信息、分布式电源信息、负荷信息等；实现主网、多种分布式电源、储能单元和负载之间的最优功率匹配；实现多种分布式电源的灵活投切；实现在孤岛与并网两种运行模式间的转换等。并网微网控制通过对微网内部分布式能源资源的合理调度，协调微网和外网之间的关系，达到合理化利用微网内部的资源设备，同时满足上层电网对于微网的某些辅助服务的需求的目的。此时，外网通常会视微网为一个可控的负荷模型，此时外网对于微网有一定的负荷曲线调节的需求，例如尽量降低峰值负荷的高度以及缩减出现的时段，或者通过合理的内部资源配置，或者需求侧负荷管理技术，平移负荷以使能源得到更加有效的利用。同时在适当的时候，并网微网如果有多余的电力，也可以作为一个电源模型，可以通过配网侧零售市场向外网卖出多余电力，除各供电单元可以参与竞价外，需求侧可控资源也可参与市场竞价。并网运行时的微网，经济运行的优化成本函数需要综合考虑各种分布式电源的技术性能、本地可用的能源资源、负荷需求大小、环保费用以及微电源的运行和维护费用等。另外，还需要考虑微网与外部电网之间的电能交易，即系统购售电情况。为了获取微网并网经济运行的最优化，综合考虑能量的功率、成本、维护运行费用以及售电购电的价格、电量等因素，建立能量管理目标函数，并在满足微网各项约束条件的情况下获取最优解，即在保障微网各单元不越限的情况下获取微网运行的最优值，实现收益最大化。能量管理目标函数其中，P(t)代表微电源i在时段t的输出功率；Fi(P(t))为微电源的燃料成本函数，OMi为微电源i的运行和维护费用函数，αk为排放类型k的外部成本,为微电源i在排放类型为k时的排放因子,Cb(t)和Cs(t)分别表示t时刻的购电价和售电价，Pbuy(t)为t时刻的购买电量，Psell(t)为t时刻的出售电量，N为微电源的总数；M为排放类型，T为优化周期总时段数。能量管理约束条件1)有功功率平衡约束式中，d为可调度发电单元数目；q为不可调度发电单元数目；Pit为可调度型发电单元t时刻的功率输出(kW)；Pft为不可调度型发电单元t时刻的功率输出(kW)；PGrid为电网t时刻与微网的功率交换量，从电网买电为正，向电网卖电为负(kW)；Ebat(t)为储能单元功率输出，放电时为正，充电时为负(kW)，PLt为t时刻系统中的总有功负荷(kW)。2)联络线功率限制|PGrid-Pset|＜YD其中，Pset是联络线功率参考值(kW)。YD是阈值(kW)3)发电单元功率输出限值Pmin≤Pit,Pft≤Pmax其中，Pmin为微网系统中各发电单元的功率输出下限(kW)Pmax为微网系统中各发电单元的功率输出上限(kW)4)储能装置能量状态约束Ebat_min≤Ebat(t)≤Ebat_max其中，Ebat_min为微网系统中储能单元的放电下限(kW)Ebat_max为微网系统中储能单元的充电上限(kW)为了使分布式发电系统能够稳定、可靠以及经济工作，必须保证发电单元和储能单元协调工作，对系统的能量流进行管理。在独立运行时，分布式发电能量管理控制算法根据发电单元的单位时段运行成本选择运行成本较低的发电单元，优化分布式发电系统的运行成本。在并网运行时，由于分布式发电系统能够实现与电网的电能交换，因此，能量管理控制算法应根据电网电价实时地买入或者卖出电能，追求分布式发电系统的利益最大化。光伏电池和风力发电机等发电单元则将其运行成本与电网电价进行比较，若运行成本高于电网电价时，进入关闭状态；若运行成本低于电网电价时，开始正常启动。对于储能单元，当电网电价最低时，以最大功率给储能单元充电，并可结合电网电价调整充电功率的大小，即电网电价低时，充电功率大，电网电价高时，充电功率小；当电网电价较高时，储能单元根据能量管理系统的调度指令释放足够的电能，在卖电过程中，当储能单元存储的电能释放到只够维持本地关键负荷不间断供电的要求时停止释放电能，进入待机状态。微网能量管理系统由分布式能量管理系统、微网智能能量管理中心和本地能量控制器三部分构成。分布式能量管理系统负责管理微网系统和电力系统调度中心之间的信息交换；微网智能能量管理中心利用分布式能量管理系统和本地能量控制器提供的信息，综合考虑电网电价、分布式电源的报价、储能单元的剩余容量和负荷需求制定经济的发电计划，通过合理的能量管理策略进行管理微网系统中各分布式发电单元、储能单元和能量变换单元的运行状态，实现微网系统的能量平衡和经济运行；本地能量控制器负责微网智能能量管理中心和底层各个发电单元、储能单元和能量变换单元之间的信息交换，实现稳定性控制、并离网的自动无缝转换控制、PQ控制、紧急事件发生时提供适当保护。微网能量管理系统的管理周期包括短期管理和长期管理。短期的能量管理包括：运行时平滑微网内功率波动、有效快速地跟踪负载变化；微网内设备投运、切除时实时功率控制；微网电压、频率控制，微网内部电能质量监控：微网同期并网等。长期的能量管理包括：微网与配网系统连接馈线功率控制；微网根据配网系统电价机制进行充放电控制；微网内分布式电源最大经济化运行，温室气体最小排放控制；根据不同运行策略进行设备灵活控制。微网能量管理系统的功能模块包括电力市场电价信息采集模块、环境参数采集模块、负荷预测模块、功率预测模块、微网能量管理信息处理模块和微网优化计算控制模块对于采用全年固定电价机制电力市场，电价信息采集模块可以将电价信息固化在电力市场电价信息采集模块中，然后将配网电价信息上传给微网能量管理信息处理模块；对于应用电价时变机制的电力市场，该模块能够实时的将电价信息上传给信息处理模块。环境参数采集模块需要将微网中安装的分布式电源的实时运行参数，例如光伏发电系统的日照量、光伏板温度，风力发电系统的实时风速，上传给信息处理模块进行分析。信息处理模块是微网能量管理系统的信息处理核心，它通过电力市场电价信息采集模块和环境参数采集模块将实时电价参数，环境信息以及通过配电网信息中心所得到的天气预报信息上传给微网优化计算控制模块，根据微网运行状态出相应的调整。微网优化计算控制模块具有双重功能：(1)根据微网系统外部电价、环境信息，按照一定的优化计算算法优化当前微网运行状态；(2)根据负荷预测模块及功率预测模块信息对负荷、分布式能源运行状态进行调整，对于负荷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微网能量管理系统，其特征在于，所述微网能量管理系统由分布式能量管理系统、微网智能能量管理中心和本地能量控制器三部分构成。

【技术特征摘要】
1.一种微网能量管理系统，其特征在于，所述微网能量管理系统由分布式能量管理系统、微网智能能量管理中心和本地能量控制器三部分构成；分布式能量管理系统负责管理微网系统和电力系统调度中心之间的信息交换；微网智能能量管理中心利用分布式能量管理系统和本地能量控制器提供的信息，综合考虑电网电价、分布式电源的报价、储能单元的剩余容量和负荷需求制定经济的发电计划，通过合理的能量管理策略进行管理微网系统中各分布式发电单元、储能单元和能量变换单元的运行状态，实现微网系统的能量平衡和经济运行；本地能量控制器负责微网智能能量管理中心和底层各个发电单元、储能单元和能量变换单元之间的信息交换，实现稳定性控制、并离网的自动无缝转换控制、PQ控制、紧急事件发生时提供适当保护；微网能量管理系统的功能模块包括电力市场电价信息采集模块、环境参数采集模块、负荷预测模块、功率预测模块、微网能量管理信息处理模块和微网优化计算控制模块；对于采用全年固定电价机制电力市场，电价信息采集模块将电价信息固化在电力市场电价信息采集模块中，然后将配网电价信息上传给微网能量管理信息处理模块；对于应用电价时变机制的电力市场，该模块能够实时的将电价信息上传给信息处理模块，环境参数采集模块需要将微网中安装的分布式电源的实时运行参数上传给信息处理模块进行分析，信息处理模块是微网能量管理系统的信息处理核心，它通过电力市场电价信息采集模块和环境参数采集模块将实时电价参数，环境信息以及通过配电网信息中心所得到的天气预报信息上传给微网优化计算控制模块，根据微网运行状态作出相应的调整，微网优化计算控制模块根据微网系统外部电价、环境信息，按照一定的优化计算算法优化当前微网运行状态，根据负荷预测模块及功率预测模块信息对负荷、分布式能源运行状态进行调整，对于负荷做出增加、减少控制，对于分布式电源做功率指令控制，负荷预测模块采集负荷长期变化信息，通过曲线拟合或插值的方法预测下一时刻负荷信息并上传给微网优化计算控制模块，也需要实时上传负荷变化信息及负荷计划变化信息，功率预测模块根据分布式电源年运行出力状态、未来几天的环境参数变化情况做出功率预测。2.如权利要求1所述的微网能量管理系统，其特征在于，微网能量管理系统的管理周期包括短期管理和长期管理。3.如权利要求2所述的微网能量管理系统，其特征在于，短期的能量管理包括：运行时平滑微网内功率波动、有效快速地跟踪负载变化；微网内设备投运、切除时实时功率控制；微网电压、频率控制，微网内部电能质量监控，微网同期并网，长期的能量管理包括：微网与配网系统连接馈线功率控制；微网根据配网系统电价机制进行充放电控制；微网内分布式电源最大经济化运行，温室气体最小排放控制；根据不同运行策略进行设备灵活控制。4.如权利要求1-3中任一项所述的微网能量管理系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：高彦卿，杨晶，张旭，韩峰，杨磊，
申请(专利权)人：南阳理工学院，
类型：发明
国别省市：河南;41