一种含多类型储能和新能源接入的能量优化管理方法技术

本发明专利技术提供一种含多类型储能和新能源接入的能量优化管理方法，包括：读取电网运行状态，进行电网正常运行与否的判断；电网正常且母线开关闭合情况下设定风电、光伏、电化学储能、超级电容以及燃料电池储能系统运行状态；电网正常且母线开关断开情况下进入电网恢复运行控制子程序；电网异常情况下，若SOC

【技术实现步骤摘要】
一种含多类型储能和新能源接入的能量优化管理方法


[0001]本专利技术涉及新能源、多类型储能系统运行控制领域，具体是一种含多类型储能和新能源接入的能量优化管理方法。

技术介绍

[0002]我国目前共有2851个县域级电网，是联通乡镇配电网及上级输电网的基本电网结构单元。大量中西部县域仅依靠单个500kV或220kV变电站供电，网架结构较为薄弱，供电可靠性相对较差，并且一旦出现线路故障修复困难，停电时间较长，尤其对于边防哨所影响巨大。
[0003]为解决居民用电问题，通常在区域电网内安装光伏、多类型储能，但是目前多为各自独立运行，能量利用率较低，对于供电可靠性的提升较少，尤其是随着燃料电池的技术成熟度不断提升其应用范围也越来越广。
[0004]因此亟需一种涵盖光伏、多类型储能联合运行控制算法，一方面整体提升能源利用率，另一方面提升对用户供电质量和供电可靠性。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种含多类型储能和新能源接入的能量优化管理方法，在电网正常情况下通过控制分布式光伏、风电处于最大功率点跟踪运行模式，提升能源利用率，当电网故障时对所接入的分布式光伏、风电、超级电容、电化学储能系统、以及燃料电池出力进行优化控制，最大程度上满足负荷的用电需求，提升供电可靠性。
[0006]一种含多类型储能和新能源接入的能量优化管理方法，
[0007]步骤S1：读取电网运行状态，进行电网正常运行与否的判断；
[0008]步骤S2：电网正常且QS1闭合情况下设定风电、光伏、电化学储能、超级电容以及燃料电池储能系统运行状态；
[0009]步骤S3：电网正常且QS1断开情况下进入电网恢复运行控制子程序；
[0010]步骤S4：电网异常情况下，若SOC
bat
≥SOC
bat_min
则进入电化学储能系统作为主电源运行控制子程序，其中SOC
bat
为电化学储能系统当前SOC值，SOC
bat_min
为电化学储能系统SOC的下限值；
[0011]步骤S5：电网异常情况下，若SOC
bat
＜SOC
bat_min
则进入燃料电池做主电源运行子程序。
[0012]进一步的，所述步骤S1具体为：监控平台读取采交流母线处电压和频率，若其满足式(1)则电网处于正常运行状态，否则电网异常；
[0013]U1∈[U
min
，U
max
]且f1∈[f
min
，f
max
]ꢀꢀꢀ
(1)
[0014]其中U1和f1分别为采样点1处的电压和频率。U
min
，U
max
，f
min
，f
max
为根据负荷承受能力所设定的电压下限值、上限值、频率下限值、上限值。
[0015]进一步的，步骤S3中所述电网恢复运行控制子程序具体包括：
[0016]步骤3
‑
1：首先读取燃料电池储能系统并网开关QS6开关状态，若其处于断开状态则直接调整电化学储能系统运行模式，使其开始与电网同期运行，否则先将电化学储能系统调整为并网运行模式，再断开燃料电池储能系统并网开关QS6，待电化学储能系统自动转为离网带载运行后下达同期运行指令使其开始与电网同期运行；
[0017]步骤3
‑
2：判断电化学储能系统输出电压幅值和相位是否满足与电网同期要求，若满足则闭合母线开关QS1，电网恢复运行子程序结束。
[0018]进一步的，步骤S4中所述电化学储能系统作为主电源运行控制子程序具体包括：
[0019]步骤4
‑
1：根据分布式光伏所在支路、分布式风电所在支路、用电负荷所在支路读取的电压、电流信息分别计算当前时刻光伏、风电以及负荷的输出功率P
pv
(t)、P
wind
(t)、P
load
(t)；
[0020]步骤4
‑
2：计算分布式新能源输出功率和负荷用电功率差值ΔP(t)，其表达式如式(2)所示，其中风电、光伏以功率流向交流母线为正，负荷用电功率以流向负荷方向为正：
[0021]ΔP(t)＝P
pv
(t)+P
wind
(t)
‑
P
load
(t)
ꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0022]步骤4
‑
3：若ΔP(t)＞0则根据式(3)计算风电、光伏是否需要限功率运行，F
limit
(t)为当前时刻限功率运行标志位：
[0023][0024]式中P
bat_charge_max
(t+1)、P
sc_charge_max
(t+1)分别为电化学和超级电容储能系统下一时刻可充电的最大功率，其表达式如(4)、(5)所示。
[0025][0026][0027]式中P
bat_set
、P
sc_set
分别为电化学和超级电容储能系统输出功率设定上限值，SOC
bat
(t)、SOC
sc
(t)、SOC
bat_max
、SOC
sc_max
分别为电化学和超级电容储能系统当前时刻SOC值和SOC设定上限值；
[0028]步骤4
‑
4：若F
limit
(t)＝0则不需要限功率运行，超级电容下一时刻充电功率如式(6)所示：
[0029]P
sc_charge
(t+1)＝min[P
sc_charge_max
(t+1)，ΔP(t)]ꢀꢀꢀ
(6)
[0030]步骤4
‑
5：若F
limit
(t)＝1则分布式光伏、风电需要进行限功率运行，功率输出最大值计算如式(7)所示，风电、光伏下一时刻输出功率上限分别如式(8)、(9)所示，该情况下超级电容下下一时刻充电功率如式(10)所示。
[0031]P
DG_max
(t+1)＝P
bat_charge_max
(t+1)+P
sc_charge_max
(t+1)+P
load
(t)
ꢀꢀ
(7)
[0032][0033][0034]P
sc_charge
(t+1)＝P
sc_charge_max
(t+1)
ꢀꢀꢀ
(10)
[0035]步骤4
‑
5：若ΔP(t)≤0则根据式(11)计算超级电容放电功率值：
[0036][0037]进一步的，步骤S5中所述燃料电池做主电源运行子程序具体包括：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含多类型储能和新能源接入的能量优化管理方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤S1：读取电网运行状态，进行电网正常运行与否的判断；步骤S2：电网正常且母线开关QS1闭合情况下设定风电、光伏、电化学储能、超级电容以及燃料电池储能系统运行状态；步骤S3：电网正常且母线开关QS1断开情况下进入电网恢复运行控制子程序；步骤S4：电网异常情况下，若SOC
bat
≥SOC
bat_min
则进入电化学储能系统作为主电源运行控制子程序，其中SOC
bat
为电化学储能系统当前SOC值，SOC
bat_min
为电化学储能系统SOC的下限值；步骤S5：电网异常情况下，若SOC
bat
＜SOC
bat_min
则进入燃料电池做主电源运行子程序。2.如权利要求1所述的一种含多类型储能和新能源接入的能量优化管理方法，其特征在于：所述步骤S1具体为：监控平台读取采交流母线处电压和频率，若其满足式(1)则电网处于正常运行状态，否则电网异常；U1∈[U
min
，U
max
]且f1∈[f
min
，f
max
]
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中U1和f1分别为采样点1处的电压和频率。U
min
，U
max
，f
min
，f
max
为根据负荷承受能力所设定的电压下限值、上限值、频率下限值、上限值。3.如权利要求1所述的一种含多类型储能和新能源接入的能量优化管理方法，其特征在于：步骤S3中所述电网恢复运行控制子程序具体包括：步骤3
‑
1：首先读取燃料电池储能系统并网开关QS6开关状态，若其处于断开状态则直接调整电化学储能系统运行模式，使其开始与电网同期运行，否则先将电化学储能系统调整为并网运行模式，再断开燃料电池储能系统并网开关QS6，待电化学储能系统自动转为离网带载运行后下达同期运行指令使其开始与电网同期运行；步骤3
‑
2：判断电化学储能系统输出电压幅值和相位是否满足与电网同期要求，若满足则闭合母线开关QS1，电网恢复运行子程序结束。4.如权利要求1所述的一种含多类型储能和新能源接入的能量优化管理方法，其特征在于：步骤S4中所述电化学储能系统作为主电源运行控制子程序具体包括：步骤4
‑
1：根据分布式光伏所在支路、分布式风电所在支路、用电负荷所在支路读取的电压、电流信息分别计算当前时刻光伏、风电以及负荷的输出功率P
pv
(t)、P
wind
(t)、P
load
(t)；步骤4
‑
2：计算分布式新能源输出功率和负荷用电功率差值
△
P(t)，其表达式如式(2)所示，其中风电、光伏以功率流向交流母线为正，负荷用电功率以流向负荷方向为正：
△
P(t)＝P
pv
(t)+P
wind
(t)
‑
P
load
(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)步骤4
‑
3：若
△
P(t)＞0则根据式(3)计算风电、光伏是否需要限功率运行，F
limit
(t)为当前时刻限功率运行标志位：式中P
bat_charge_max
(t+1)、P
...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳丹，冀肖彤，梅欣，熊平，肖繁，叶畅，康逸群，邱炜，陈孝明，王伟，胡畔，江克证，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：