技术领域
[0001] 本发明涉及微电网技术领域，尤其涉及一种储能优化控制方法。
相关背景技术
[0002] 微电网系统是一种将光伏发电微电源、风力发电微电源、发电机微电源、储能微电源以及末端负荷相结合的智能可控小型电网系统。光伏发电和风力发电的广泛应用，虽然很大程度上缓解了能源紧缺的问题，但是光伏发电和风力发电受外界因素，如天气因素的影响较大，具有很强的不规律性以及波动性，这就不利于微电网系统的稳定运行。由于微电网系统中还包含有储能微电源，因而，可将储能微电源与光伏发电微电源、风力发电微电源和发电机微电源联合应用，在一定的储能容量配置下，实现对微电网系统中光伏发电微电源和风力发电微电源的控制和调节，在一定程度上提高微电网系统运行的稳定性。
[0003] 目前，针对储能微电源的相关研究，大多是通过对微电网系统中光伏发电微电源输出有功功率、风力发电微电源输出有功功率、储能微电源端电压以及储能微电源有功功率的实时数据监测，结合用户需求响应、平抑电网功率要求以及负荷的预测数据，对储能微电源进行控制，但这种控制方法并未针对满足用能需求量进行充电控制，以保证储能有满足用能需求的电量储备，也无法做到按照实时需求实现储能完全放电控制，储能系统经济运行无法实现，同时也无法保障负荷具有可靠的电能供应。
具体实施方式
[0043] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。
[0044] 本发明实施例所提供的实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网控制方法基于与本发明同日递交的、发明名称为“一种实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网系统”的发明。
[0045] 如图1和图2所示，在“一种实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网系统”中，微电网系统包括至少一个区块1及与各区块相连的微电网中央控制模块2，区块1包括相连的微电网供用能模块11和末端数据采集及控制模块12；其中，微电网供用能模块11包括微电源单元111和负荷单元112，微电源单元111包括至少一个微电源1110，负荷单元112包括至少一个负荷1120。在微电网系统处于并网状态时，微电网供用能模块11与外部电网3相连，在微电网系统处于离网状态时，微电网供用能模块11与外部电网3断开。进一步的，该“一种实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网系统”中，微电网供用能模块11还包括可控微电源开关113、可控负荷开关114、变压器115、可控电压开关116和并网/离网控制开关117；微电源单元111具体可包括光伏发电微电源1111、风力发电微电源1112、发电机微电源1113和储能微电源1114；末端数据采集及控制模块12具体包括微电源控制器121、第一负荷控制器122、第二负荷控制123和数据采集监测单元124。此外，微电网系统还包括：第三负荷控制器
4、总数据采集监测单元5、总网络管理单元6和系统端通讯变换器7。
[0046] 基于上述“一种实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网系统”的结构，下面结合附图对本发明实施例所提供的储能优化控制方法进行详细介绍。
[0047] 如图3所示，本实施例提供了一种储能优化控制方法，该储能优化控制方法具体包括：
[0048] 步骤S1：采集全部负荷的总功率Pload和储能剩余容量Soc。
[0049] 步骤S2：预测峰值时间中各个时间段全部光伏发电微电源可供应的总功率Ppvi、全部风力发电微电源可供应的总功率Pwgi、全部发电机微电源可供应的总功率Pggi以及全部负荷所需的总功率PLi；其中，i＝1～k，k为峰值时间中时间段的总个数。
[0050] 步骤S3：预先向数据库中输入储能约束条件数据；其中，储能约束条件数据包括储能额定容量V0、储能充放电功率阈值P0以及储能偏差阈值δ。
[0051] 步骤S4：根据储能额定容量V0、储能充放电功率阈值P0、储能剩余容量Soc以及所预测的数据，计算峰值时间内各个时间段的储能微电源的充放电功率参考值PTi。
[0052] 步骤S5：根据储能微电源的充放电功率参考值PTi以及储能充放电功率阈值P0，计算峰值时间内各个时间段的储能充放电功率的计划值Pi。
[0053] 步骤S6：根据全部负荷的总功率Pload、储能微电源的充放电功率参考值PTi以及储能充放电功率阈值P0，计算峰值时间内各个时间段的储能充放电功率的实时值PNi。
[0054] 步骤S7：根据峰值时间内各个时间段的储能充放电功率的计划值Pi、实时值PNi和储能偏差阈值δ，确定出微电网系统在峰值时间内各个时间段最终下发的储能微电源的充放电功率PBATi。
[0055] 采用本实施例所提供的储能优化控制方法，基于对负荷所需电能、风力发电微电源、光伏发电微电源以及发电机微电源可供应的电能进行实时预测，制定出储能微电源在峰值时间内的充放电计划，根据峰值时间内各个时间段的储能微电源的储能充放电功率的计划值Pi、实时值PNi和储能偏差阈值δ，确定出微电网系统在峰值时间内各个时间段最终下发的储能微电源的充放电功率PBATi，实现了将峰值时间内储能微电源的充放电计划与实际运行相结合。综上，采用本实施例所提供的储能优化控制方法，峰值时间内，通过实时调整储能微电源的充放电功率，从而保证储能微电源在峰值时间内能够按照需求计划供应电能，进而保证负荷具有可靠的电能供应和储能具有经济效益。
[0056] 需要说明的是，步骤S2中所提及的发电机微电源是指微电网系统中，除光伏发电微电源、风力发电微电源和储能微电源以外的其他发电机微电源，具体可包括柴油发电机微电源、燃气发电机微电源等。
[0057] 如图4所示，步骤S4具体包括：
[0058] 步骤S41：通过公式(1)计算市电功率Ppli。
[0059] Ppli＝PLi-Ppvi-Pwgi-Pggi (1)
[0060] 步骤S42：通过公式(2)计算综合负荷平均功率
[0061]
[0062] 步骤S43：通过公式(3)得出中间功率值Pti。
[0063]
[0064] 其中，t为峰值时间第i个时间段的时长。
[0065] 步骤S44：比较中间功率值Pti与储能充放电功率阈值P0，若Pti≥P0，则令所述峰值时间第i个时间段的储能微电源的充放电功率参考值PTi＝P0；若Pti
[0066] 通过上述计算，可分别得出不同条件下储能微电源的充放电功率参考值PTi所对应的数值，进而为计算峰值时间第i个时间段的储能充放电功率的计划值Pi提供一个准确的充放电功率参考值。
[0067] 如图5所示，步骤S5具体包括：
[0068] 步骤S51：计算市电功率Ppli与综合负荷平均功率 之间的差值Pni，若Pni<0，则令峰值时间第i个时间段的储能充放电功率的计划值Pi＝PTi；若Pni≥0，则进入步骤S52。
[0069] 步骤S52：比较Pni与储能充放电功率阈值P0，若Pni≥P0，则令Pi＝P0；若Pni
[0070] 步骤S53：比较Pni与PTi，若Pni>PTi，则令Pi＝Pni；若Pni≤PTi，则令Pi＝PTi。
[0071] 通过上述计算，可分别得出不同条件下的峰值时间第i个时间段的储能充放电功率的计划值Pi所对应的数值，即制定出了储能微电源在峰值时间内的充放电计划。
[0072] 如图6所示，步骤S6具体包括：
[0073] 步骤S61：计算全部负荷的总功率Pload与综合负荷平均功率 的差值Pmi，若Pmi<0，则令峰值时间第i个时间段的储能充放电功率的实时值PNi＝PTi；若Pm≥0，则进入步骤S62。
[0074] 步骤S62：比较Pmi与储能充放电功率阈值P0，若Pmi≥P0，则令PNi＝P0；若Pmi
[0075] 步骤S63：比较Pmi与PTi，若Pmi≥PTi，则令PNi＝Pmi；若Pni
[0076] 通过上述计算，可分别得出不同条件下的峰值时间第i个时间段的储能充放电功率的实时值PNi所对应的数值。
[0077] 如图7所示，步骤S7具体包括：
[0078] 步骤S71：通过公式(4)计算计划值Pi和实时值PNi之间的偏差Δi。
[0079]
[0080] 步骤S72：比较偏差Δi与储能偏差阈值δ，若Δi≥δ，则令微电网系统在峰值时间第i个时间段最终下发的储能微电源的充放电功率PBATi＝PNi；若Δi<δ，则令PBATi＝Pi。
[0081] 将储能微电源的储能充放电功率的计划值Pi和实时值PNi相结合，并根据二者之间的偏差Δi与储能偏差阈值δ的大小关系，确定出微电网系统在峰值时间内各个时间段最终下发的储能微电源的充放电功率PBATi。即，在峰值时间内，通过将储能微电源的充放电计划与实际运行相结合，使微电网系统下发合理的储能微电源的充放电功率值，从而保证储能微电源在峰值时间内能够按照需求供应电能，进而保证负荷具有可靠的电能供应。
[0082] 需要说明的是，通过步骤S4～S7计算微电网系统最终下发的储能微电源的充放电功率PBATi时，可采用i＝i+1，逐次循环计算的方式，依次得到PBAT1、PBAT2、…、PBATk的数值。
[0083] 由于一天中峰值时间内负荷所需电能较多，因而需要基于对负荷所需电能、风力发电微电源、光伏发电微电源以及发电机微电源可供应的电能进行实时预测，使储能微电源合理的充放电，保障负荷有可靠稳定的电能供应。而谷值时间负荷所需电能较少，仅需利用峰值时间储能微电源所剩余的电能，即可满足负荷需求，因此，谷值时间无需再进行负荷所需电能、风力发电微电源、光伏发电微电源以及发电机微电源可供应的电能的实时预测，只需根据峰值时间储能微电源所剩余的电能，判断出微电网系统在谷值时间内各个时间段最终下发的储能微电源的充放电功率Pj。
[0084] 本实施例所提供的储能优化控制方法还包括：
[0085] 步骤S8：根据储能额定容量V0、储能剩余容量Soc以及峰值时间内各个时间段的储能充放电功率的计划值Pi，计算微电网系统在谷值时间内各个时间段最终下发的储能微电源的充放电功率Pj。
[0086] 如图8所示，步骤S8具体包括：
[0087] 步骤S81：通过公式(5)计算峰值时间储能电量需量V。
[0088]
[0089] 其中，t为峰值时间内第i个时间段的时长，峰值时间储能电量需量V表征峰值时间储能微电源所剩余的，需要提供给谷值时间的电能。
[0090] 步骤S82：通过公式(6)计算谷值时间内各个时间段的储能微电源的充放电功率参考值PHj。
[0091]
[0092] 其中，j＝1～J，J为谷值时间中时间段的总个数。
[0093] 步骤S83：比较PHj与-P0，若PHj<-P0，则令微电网系统在谷值时间第j个时间段最终下发的储能微电源的充放电功率Pj＝-P0；若PHj≥-P0，则令Pj＝-PHj。
[0094] 通过上述计算，可分别得出不同条件下的谷值时间第j个时间段最终下发的储能微电源的充放电功率Pj所对应的数值。根据一天中峰谷平不同电价时段，通过峰值时间放电，谷值时间充电，可达到削峰填谷的技术效果，同时还能保证一定的经济收益。
[0095] 结合图9所示的原理框图，可更清楚地对本实施例所提供的储能优化控制方法进行说明。
[0096] 向参考值PTi计算单元1'中输入储能额定容量V0、储能充放电功率阈值P0、储能剩余容量Soc以及预测出的峰值时间中各个时间段全部光伏发电微电源可供应的总功率Ppvi、全部风力发电微电源可供应的总功率Pwgi、全部发电机微电源可供应的总功率Pggi和全部负荷所需的总功率PLi，利用参考值PTi计算单元1'计算并输出峰值时间内各个时间段的储能微电源的充放电功率参考值PTi。
[0097] 将参考值PTi计算单元1'输出的充放电功率参考值PTi作为计划值Pi计算单元2'的输入，并向计划值Pi计算单元2'输入储能充放电功率阈值P0，利用计划值Pi计算单元2'计算并输出峰值时间内各个时间段的储能充放电功率的计划值Pi。
[0098] 将参考值PTi计算单元1'输出的充放电功率参考值PTi作为实时值PNi计算单元3'的输入，并向实时值PNi计算单元3'输入全部负荷的总功率Pload以及储能充放电功率阈值P0，利用实时值PNi计算单元3'计算并输出峰值时间内各个时间段的储能充放电功率的实时值PNi。
[0099] 将计划值Pi计算单元2'输出的计划值Pi和实时值PNi计算单元3'输出的实时值PNi作为最终下发充放电功率PBATi计算单元4'的输入，并向最终下发充放电功率PBATi计算单元4'输入储能偏差阈值δ，利用最终下发充放电功率PBATi计算单元4'计算并输出微电网系统在峰值时间内各个时间段最终下发的储能微电源的充放电功率PBATi。最终下发的储能微电源的充放电功率PBATi经过储能逆变器5'的调节和控制，作为微电网系统中的负荷的电能供应。
[0100] 以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
