The invention discloses an energy management method for an electric-hydrogen island DC microgrid, which measures the current status of the electric-hydrogen island DC microgrid; calculates the optimal output power reference value of each energy storage system at the current time based on the system economy and stability by the top layer of hierarchical control according to the measured data; and calculates the output power reference value of each system by the bottom layer of hierarchical control according to the power reference value. The energy management of islanded DC microgrid is completed by adjusting the working modes of battery system, fuel cell system, electrolytic cell system and hydrogen storage tank system. On the basis of guaranteeing voltage stability and power balance of the microgrid system, the invention can ensure that the system use cost is minimum, that the energy storage state of the energy storage elements is balanced, and that the stability and economy of the operation of the microgrid are improved.
【技术实现步骤摘要】
一种电-氢孤岛直流微电网能量管理方法
本专利技术属于直流微电网
，特别是涉及一种电-氢孤岛直流微电网能量管理方法。
技术介绍
随着微电网技术的日渐发展，微电网中储能系统逐渐多元化，电储能及氢储能与微电网的运行控制产生紧密联系。随着项目的建成、示范，推动分布式能源、储能等新能源发展，还将对多能互补进行有益的探索，推动微电网在能源服务中发挥重要作用。微电网发电由于其绿色、环保且发电量大相较于传统发电方式有诸多优点，但由于微电网中分布式能源的强随机性及波动性，需要储能系统进一步维持系统稳定，一方面防止弃光、弃风等浪费资源的现象，另一方面也对系统的功率缺额进行补充，起到了将电网将刚性转变为柔性的作用。研究含储能系统的微电网能量管理，能够提高了微电网的电能质量、提升系统的运行效率，增加系统的运行寿命，对分布式能源发展及能源互联网技术的逐渐成熟有重要的意义。现有微电网能量管理方法主要为基于储能状态的状态机能量管理方法，该方法根据储能系统储能状态将控制划分为若干模式，也有根据各微源特性进行的分散式下垂控制方法。但现有的方法对于微电网的能量管理方式较为单一，且未对系统多项指...
【技术保护点】
1.一种电‑氢孤岛直流微电网能量管理方法，其特征在于，电‑氢孤岛直流微电网包括光伏发电系统、燃料电池系统、电解槽系统、储氢罐系统、蓄电池系统以及控制中心，所述光伏发电系统、燃料电池系统、电解槽系统和蓄电池系统均连接至直流母线，所述电解槽系统通过储氢罐系统连接至燃料电池系统；控制中心对各个系统状态进行检测，并通过分层控制对各个系统进行能量管理；所述光伏发电阵列为微电网的供能系统，所述蓄电池系统为微电网的电储能系统，所述电解槽系统、储氢罐系统以及燃料电池系统为微电网的氢储能系统；对于所述电‑氢孤岛直流微电网的能量管理方法包括步骤：S100，初始化各个系统；S200，测量当前时刻...
【技术特征摘要】
1.一种电-氢孤岛直流微电网能量管理方法，其特征在于，电-氢孤岛直流微电网包括光伏发电系统、燃料电池系统、电解槽系统、储氢罐系统、蓄电池系统以及控制中心，所述光伏发电系统、燃料电池系统、电解槽系统和蓄电池系统均连接至直流母线，所述电解槽系统通过储氢罐系统连接至燃料电池系统；控制中心对各个系统状态进行检测，并通过分层控制对各个系统进行能量管理；所述光伏发电阵列为微电网的供能系统，所述蓄电池系统为微电网的电储能系统，所述电解槽系统、储氢罐系统以及燃料电池系统为微电网的氢储能系统；对于所述电-氢孤岛直流微电网的能量管理方法包括步骤：S100，初始化各个系统；S200，测量当前时刻电-氢孤岛直流微电网状态，获得测量数据；S300，通过分层控制的顶层根据测量数据基于系统经济性及稳定性计算当前时刻各储能系统的最优输出功率参考值；S400，通过分层控制的底层根据功率参考值对各个系统输出功率进行调节，控制蓄电池系统、燃料电池系统、电解槽系统及储氢罐系统的工作模式，完成孤岛直流微电网的能量管理。2.根据权利要求1所述的一种电-氢孤岛直流微电网能量管理方法，其特征在于，通过所述控制中心测量当前时刻用户侧需求功率PLOAD以及光伏阵列系统侧输出功率PPV，计算当前直流母线需求功率Pbus；并测量各个储能系统状态。3.根据权利要求2所述的一种电-氢孤岛直流微电网能量管理方法，其特征在于，所述控制中心的分层控制包括顶层能量管理层和底层物理层；所述顶层对底层传递的信息进行最优计算，并向底层传递计算结果；所述底层为各个系统中微源及变流器的物理结构层，根据顶层计算结果并参照各系统限制及约束对各系统输出进行控制操作；所述顶层和底层通过TCP/IP协议进行通信。4.根据权利要求3所述的一种电-氢孤岛直流微电网能量管理方法，其特征在于，在所述步骤S300中，所述顶层能量管理层包含系统经济性及储能状态稳定性算法；所述系统经济性及储能状态稳定性算法，以电储能系统输出功率Pbat以及氢储能系统输出功率Phy分别作控制变量u、v，以蓄电池系统soc及储氢罐系统储氢量sohc做状态变量；在工况Pbus中分配燃料电池系统、蓄电池系统及电解槽系统之间进行功率分配，使得电储能系统和氢储能系统整体使用成本在当前时刻为最小，同时使得蓄电池系统soc以及储氢罐系统sohc维持在约束范围内。5.根据权利要求4所述的一种电-氢孤岛直流微电网能量管理方法，其特征在于，所述系统经济性及储能状态稳定性算法，首先测量得到当前时刻各数据值，输入控制中心；其次，基于等效氢耗最小算法计算蓄电池功率输出惩罚函数，根据计算氢储能系统功率输出惩罚函数；再次，根据输入的母线需求功率及惩罚函数，基于储能系统使用成本最小原则计算各储能单元参考功率，最后将参考功率信号通过通讯设备传递至下一层。6.根据权利要求5所述的一种电-氢孤岛直流微电网能量管理方法，其特征在于，所述系统经济性及储能状态稳定性算法，包括步骤：S301，在当前系统功率需求Pbus下，所述系统经济性及储能状态稳定性函数为：Cst(Cbat,Chy,soc,sohc)＝min(λ(soc)Cbat+f(sohc)Chy)；其中，Cbat与Chy分别为蓄电池系统及氢储能系统使用成本，λ(soc)为关于蓄电池soc的惩罚函数，f(sohc)为关于储氢罐sohc的惩罚函数；所述sohc为储氢罐等效荷电状态，表示为：sohc＝Psto/PN；其中，Psto为当前罐内压强，PN为储氢罐最大容许压...
【专利技术属性】
技术研发人员：李奇，蒲雨辰，苏波，陈维荣，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51
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