一种微电网系统储能装置的设计方法及微电网系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微电网系统储能装置的设计方法及微电网系统，所述方法包括：基于微电网系统中的日常光伏发电输出功率曲线和对应时段的负载需求功率曲线，利用预设的双蓄电池组储能装置运行模型，分析每组蓄电池组的储能能量占储能装置总使用能量的比率；基于此，确定每组蓄电池组在第一时段与第二时段内满足功率平衡条件所需的电池数量，得到每组蓄电池组串联电池的最佳数量。其中，微电网系统包括负载、光伏发电装置、存储有预设的双蓄电池组储能装置运行模型的调度装置和按照上述设计方法得到的储能装置。本发明专利技术提高了微电网系统中的储能装置的使用效率，延长了电池的使用时间并减缓了其老化情况。

【技术实现步骤摘要】
一种微电网系统储能装置的设计方法及微电网系统
本专利技术涉及微电网系统控制
，具体地说，是涉及一种微电网系统储能装置的设计方法及微电网系统。
技术介绍
光伏孤岛微电网用电能存储设备平衡发电和负载功率。由于经济因素和技术成熟度，铅蓄电池继续将在这一领域占据主导地位。电池能量存储系统通常占用系统总投资的50％以上。在太阳能孤岛微电网中，铅蓄电池在维持发电和用电之间的瞬时功率平衡方面发挥着重要的作用，但太阳能的间歇性使得电池能量存储系统需要在短时间内进行充电和放电操作，这样，在某些情况下会阻止电池充分充电，导致硫酸铅的形成，使得电池使用效率降低、寿命缩短、并且可能造成电池故障，从而使得铅蓄电池的使用寿命普遍不高，限制了孤岛微电网的长期运行。在现有技术中，使用可调度电源(通常是柴油发电机)发电可以缓解这个问题，但是将提高系统的运营成本。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种微电网系统储能装置的设计方法，所述方法包括如下步骤：步骤一、基于微电网系统中的日常光伏发电输出功率曲线和对应时段的负载需求功率曲线，利用预设的双蓄电池组储能装置运行模型，分析每组蓄电池组的储能能量占储能装置总使用能量的比率，得到相应的使用比率参数；步骤二、根据每组蓄电池组的所述使用比率参数，确定每组蓄电池组在第一时段与第二时段内满足功率平衡条件所需的电池数量，进一步得到每组蓄电池组串联电池的最佳数量。优选地，所述步骤一包括：记录并对比微电网系统中的所述日常光伏发电输出功率曲线和对应时段的所述负载需求功率曲线，得到相应时间段内的发电功率与需求匹配状态曲线；基于所述发电功率与需求匹配状态曲线，参考所述储能装置在所述双蓄电池组储能装置运行模型下的约束条件，对所述发电功率与需求匹配状态曲线进行需求概率分析，确定每组蓄电池组的使用比率参数。优选地，所述步骤二包括：根据每组蓄电池组的所述使用比率参数，利用预设的概率模型，计算所述每组蓄电池组在满足相应所述使用比率参数的情况下所对应的在第一时段内达到功率平衡的功率值、在第二时段内达到功率平衡的功率值、以及在第二时段内达到能量平衡的能量值；构建每组蓄电池组的容量配置模型，利用每组蓄电池组对应的日间功率平衡功率值、夜间功率平衡功率值、夜间能量平衡能量值，计算每组蓄电池组在第一时段内达到功率平衡所需的电池数量、以及在第二时段内达到功率和能量平衡所需的电池数量，进一步得到对应蓄电池组的最佳电池数量。优选地，在所述步骤二中，利用如下表达式确定每组蓄电池组串联电池的最佳数量：SBKP＝max({SBKP_d，SBKP_n，SBKP_e})SOP＝max({SOP_d，SOP_n，SOP_e})其中，SBKP表示第一蓄电池组串联电池的最佳数量，SBKP_d表示第一蓄电池组在第一时段内达到功率平衡所需的电池数量，SBKP_n表示第一蓄电池组在第二时段内达到功率平衡所需的电池数量，SBKP_e表示第一蓄电池组在第二时段内达到能量平衡所需的电池数量，SOP表示第二组蓄电池组串联电池的最佳数量，SOP_d表示第二蓄电池组在第一时段内达到功率平衡所需的电池数量，SOP_n表示第二蓄电池组在第二时段内达到功率平衡所需的电池数量，SOP_e表示第二蓄电池组在第二时段内达到能量平衡所需的电池数量。优选地，在所述步骤二中，利用如下表达式计算第一蓄电池组在第一时段内达到功率平衡所需的电池数量、以及在第二时段内达到功率和能量平衡所需的电池数量：其中，Crate表示电池参考的充电/放电时间，χthd1表示第一蓄电池组的日间功率平衡功率值，CN表示电池标称容量，Pbat1表示第一蓄电池组中并联组串的数量，Ubat表示电池标称电压，SBKP_d表示第一蓄电池组在第一时段内达到功率平衡所需的电池数量，χthn1表示第一蓄电池组的夜间功率平衡功率值，SBKP_n表示第一蓄电池组在第二时段内达到功率平衡所需的电池数量，χthe1表示第一蓄电池组的夜间能量平衡能量值，SBKP_e表示第一蓄电池组在第二时段内达到能量平衡所需的电池数量，SOCmin表示电池最小标准化充电状态，εbat表示电池的库伦效率。优选地，在所述步骤二中，利用如下表达式计算第二蓄电池组在第一时段内达到功率平衡所需的电池数量、以及第二时段内达到功率和能量平衡所需的电池数量：其中，Crate表示电池参考的充电/放电时间，χthd2表示第二蓄电池组的日间功率平衡功率值，CN表示电池标称容量，Pbat2表示第二蓄电池组中并联组串的数量，Ubat表示电池标称电压，SOP_d表示第二蓄电池组在第一时段内达到功率平衡所需的电池数量，χthn2表示第二蓄电池组的夜间功率平衡功率值，SOP_n表示第二蓄电池组在第二时段内达到功率平衡所需的电池数量，χthe2表示第二蓄电池组的夜间能量平衡能量值，SOP_e表示第二蓄电池组在第二时段内达到能量平衡所需的电池数量，SOCmin表示电池最小标准化充电状态，εbat表示电池的库伦效率。优选地，在所述步骤一中，基于所述储能装置中的第一/第二蓄电池组的周期性均衡充电原则，设置所述第一/第二蓄电池组在第一时段与第二时段的优先使用标准、充电/放电启动工作状态标准和保护标准，构建具有微电网系统中发电机最小化使用目标的所述双蓄电池组储能装置运行模型。另一方面，本专利技术还提出了一种微电网系统，包括：负载；光伏发电装置；调度装置，其存储有预设的双蓄电池组储能装置运行模型，并按照所述双蓄电池组储能装置运行模型对储能装置进行充放电控制；按照如上述所述的设计方法得到的所述储能装置，所述储能装置包括第一/第二蓄电池组，其中，所述第一蓄电池组，用于通过所述调度装置在确定出所述光伏发电装置的发电量满足负载需求的情况下，控制所述光伏发电装置为所述第一蓄电池组进行电量存储，以及所述第二蓄电池组用于在所述调度装置的控制下，满足微电网系统的功率平衡需求和电压调节需求。优选地，所述调度装置与所述负载、所述光伏发电装置、所述第一蓄电池组和所述第二蓄电池组连接，其中，所述调度装置构成为获取所述负载、所述光伏发电装置、所述第一蓄电池组和所述第二蓄电池组反馈的对应的实时状态信息，利用预设的所述双蓄电池组储能装置运行模型，分别向所述光伏发电装置、所述第一蓄电池组和所述第二蓄电池组发送与所述双蓄电池组储能装置运行模型匹配的工作状态控制指令，以满足微电网系统的日常瞬时功率平衡。优选地，所述调度装置包括调度分析模块，其中，所述调度分析模块构成为通过解析所述第一蓄电池组的实时状态信息，得到第一蓄电池组的当前充电状态参数，进一步利用预设的第一蓄电池组的充电状态参数最大值，在判断出所述第一蓄电池组的当前充电状态参数低于所述第一蓄电池组的充电状态参数最大值的情况下，向第一蓄电池组发送有效的充电状态控制指令，直至所述第一蓄电池组的当前充电状态参数高于或等于所述第一蓄电池组的充电状态参数最大值。与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：本专利技术提出了一种微电网系统储能装置的设计方法和新型的微电网系统。该设计方法通过对日常微电网系统的功率需求分析，将储能装置内的电池进行分组设计，缓解了日常功率需求压力，延长了蓄电池的使用寿命。进一步，利用设计完成的具备双蓄电池结构的储能装置，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微电网系统储能装置的设计方法，所述方法包括如下步骤：步骤一、基于微电网系统中的日常光伏发电输出功率曲线和对应时段的负载需求功率曲线，利用预设的双蓄电池组储能装置运行模型，分析每组蓄电池组的储能能量占储能装置总使用能量的比率，得到相应的使用比率参数；步骤二、根据每组蓄电池组的所述使用比率参数，确定每组蓄电池组在第一时段与第二时段内满足功率平衡条件所需的电池数量，进一步得到每组蓄电池组串联电池的最佳数量。

【技术特征摘要】
1.一种微电网系统储能装置的设计方法，所述方法包括如下步骤：步骤一、基于微电网系统中的日常光伏发电输出功率曲线和对应时段的负载需求功率曲线，利用预设的双蓄电池组储能装置运行模型，分析每组蓄电池组的储能能量占储能装置总使用能量的比率，得到相应的使用比率参数；步骤二、根据每组蓄电池组的所述使用比率参数，确定每组蓄电池组在第一时段与第二时段内满足功率平衡条件所需的电池数量，进一步得到每组蓄电池组串联电池的最佳数量。2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述步骤一包括：记录并对比微电网系统中的所述日常光伏发电输出功率曲线和对应时段的所述负载需求功率曲线，得到相应时间段内的发电功率与需求匹配状态曲线；基于所述发电功率与需求匹配状态曲线，参考所述储能装置在所述双蓄电池组储能装置运行模型下的约束条件，对所述发电功率与需求匹配状态曲线进行需求概率分析，确定每组蓄电池组的使用比率参数。3.根据权利要求1或2所述的设计方法，其特征在于，所述步骤二包括：根据每组蓄电池组的所述使用比率参数，利用预设的概率模型，计算所述每组蓄电池组在满足相应所述使用比率参数的情况下所对应的在第一时段内达到功率平衡的功率值、在第二时段内达到功率平衡的功率值、以及在第二时段内达到能量平衡的能量值；构建每组蓄电池组的容量配置模型，利用每组蓄电池组对应的日间功率平衡功率值、夜间功率平衡功率值、夜间能量平衡能量值，计算每组蓄电池组在第一时段内达到功率平衡所需的电池数量、以及在第二时段内达到功率和能量平衡所需的电池数量，进一步得到对应蓄电池组的最佳电池数量。4.根据权利要求3所述的设计方法，其特征在于，在所述步骤二中，利用如下表达式确定每组蓄电池组串联电池的最佳数量：SBKP＝max({SBKP_d，SBKP_n，SBKP_e})SOP＝max({SOP_d，SOP_n，SOP_e})其中，SBKP表示第一蓄电池组串联电池的最佳数量，SBKP_d表示第一蓄电池组在第一时段内达到功率平衡所需的电池数量，SBKP_n表示第一蓄电池组在第二时段内达到功率平衡所需的电池数量，SBKP_e表示第一蓄电池组在第二时段内达到能量平衡所需的电池数量，SOP表示第二组蓄电池组串联电池的最佳数量，SOP_d表示第二蓄电池组在第一时段内达到功率平衡所需的电池数量，SOP_n表示第二蓄电池组在第二时段内达到功率平衡所需的电池数量，SOP_e表示第二蓄电池组在第二时段内达到能量平衡所需的电池数量。5.根据权利要求3或4所述的设计方法，其特征在于，在所述步骤二中，利用如下表达式计算第一蓄电池组在第一时段内达到功率平衡所需的电池数量、以及在第二时段内达到功率和能量平衡所需的电池数量：其中，Crate表示电池参考的充电/放电时间，χthd1表示第一蓄电池组的日间功率平衡功率值，CN表示电池标称容量，Pbat1表示第一蓄电池组中并联组串的数量，Ubat表示电池标称电压，SBKP_d表示第一蓄电池组在第一时段内达到功率平衡所需的电池数量，χthn1表示第一蓄电池组的夜间功率平衡功率值，SBKP_n表示第一蓄电池组在第二时段内达到功率平衡所需的电池数量，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王威，王弦，
申请(专利权)人：长沙威克电力技术科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43