一种微电网能源实时优化控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种微电网能源实时优化控制方法，当风机、光伏的输出功率大于系统电力负荷时，向储能单元和电动汽车充电，多余的电能出售给主网，增加系统收益；在峰荷期持续增加蓄电池出力向主网售电，增加系统收益，同时起到削峰的作用；另外，当燃料电池的发电成本高于购电成本时，从主网购电，达到填谷和提高系统运行经济性的目的。保证了电网中系统能量的平衡，提高经济效益，节能减排，解决了目前用电经济性差、系统运行的实时能量不能很好地平衡的问题。
【专利说明】—种微电网能源实时优化控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电网【技术领域】，具体涉及一种微电网能源实时优化控制方法。
【背景技术】
[0002]能源是经济社会发展的重要物质基础和战略资源，气候变化和能源问题对世界各国提出了低碳发展的迫切要求。一方面，随着经济的发展，人口的增加及城市化进程的加快，对能源的需求量在迅猛增加，化石能源的大量使用造成了环境污染和温室气体的排放，环境问题日趋突出。另一方面，由于化石能源本身是不可再生能源，不断地消耗也造成资源的枯竭。提高能源利用率，发展清洁能源，优化调整能源消费结构，降低对化石能源的依赖度，提高能源利用效率，发展低碳节能经济，已成为世界各国解决能源安全和环保问题、应对全球气候变化的共同选择。
[0003]国家电网公司通过建设中国特色的坚强智能电网，大力发展低碳经济和低碳能源。在智能社区领域，依托坚强智能配电和用电系统，支持和引导可再生能源和储能系统的发展，推动友好互动的用户服务，推广低耗节能设备、电动汽车和智能家电等智能设备大规模应用，引导终端用户优化用能结构，提高清洁的电能在终端能源消费中的比重，减少化石燃料使用的负面影响，降低能耗并减少排放。
[0004]目前，我国在节能减排、提高电能的经济效益方面做得还不够好，而且由于用电量大，电能也不能达到很好的平衡。实时优化控制主要根据实时负荷预测、风电、光伏发电预测(超短期预测)结果与其日前预测结果之间的差值，以及系统负荷的突然变化和供能单元运行检修状况的变化，对日前发电和用电计划安排做出实时调整，保证系统运行的实时能
量平衡。
[0005]实时优化控制寻求小区/建筑最佳的实时优化控制策略，以实时负荷预测及实时风电、光伏发电预测为基础，形成小区/建筑用电、新能源发电、储能间的协调控制策略，保证系统运行的实时能量平衡及重要负荷连续供电，在保证系统实时运行的稳定性和安全性的前提下，提高系统运行的经济性。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种微电网能源实时优化控制方法，以楼宇的用能成本最低为目标，用以保证电网中系统能量的平衡，提高经济效益，节能减排，解决目前用电经济性差、系统运行的实时能量不能很好地平衡的问题。
[0007]为实现上述目的，本发明的方案是:一种微电网能源实时优化控制方法，包括如下步骤:
[0008](I)优先使用风机、光伏发电单元的出力,最大化的利用风能和太阳能；
[0009](2)当风机、光伏的输出功率大于系统电力负荷时，首先向储能单元和电动汽车充电，多余的电能出售给主网，增加系统收益；
[0010](3)当风机、光伏的出力不能满足系统电力负荷时，检测蓄电池的荷电状态，在负荷比较高的时候，如果蓄电池满足放电条件，则增加蓄电池放电出力；
[0011](4)如果在蓄电池的出力范围内能够满足系统的能量平衡，则在峰荷期持续增加蓄电池出力向主网售电，并继续检测蓄电池负荷状态；如果在蓄电池的出力范围内不能满足系统的能量平衡，则比较燃料电池的发电成本与购电成本；
[0012](5)若燃料电池的发电成本高于购电成本，则从主网购电，如果从主网购电后仍不能满足系统的能量平衡，则增加燃料电池的出力；若燃料电池的发电成本低于购电成本，则增加燃料电池出力，如果增加燃料电池的出力后，在燃料电池的出力范围内仍不能满足系统的能量平衡，则从主网购电；
[0013](6)如果所有的微源配合，在其出力范围内都不能满足系统的能量平衡，则按照负荷的重要程度依次切除，保证系统运行的稳定性。
[0014]进一步地，采用基于CPLEX的传统的数学规划算法来实现能源的实时优化控制。
[0015]进一步地，基于CPLEX的传统的数学规划算法的步骤如下:
[0016](I)以楼宇的用能成本最低为目标，建立包含新能源发电、用能负荷和市电的目标函数，并建立系统运行的混合整数数学规划模型；
[0017](2)将系统运行的约束条件线性化，结合系统运行的等式约束，建立约束条件矩阵；
[0018](3)编写基于CPLEX的实时优化控制算法程序；
[0019](4)以超短期负荷预测数据及风电、光伏发电预测数据为依据，由实时优化控制算法程序，给出新能源、储能、可控负荷的实时运行计划和协调控制策略，并将调整策略指令下发给终端控制设备。
[0020]进一步地，步骤(3)中对蓄电池的荷电状态进行检测时，蓄电池的剩余电量不能低于其最大容量的30%。
[0021]进一步地，步骤(3)中蓄电池满足放电条件，是指蓄电池的荷电状态、充放电次数和间隔等因素满足蓄电池的放电条件。
[0022]本发明达到的有益效果:本发明的实时优化控制方法是根据系统负荷的突然变化和供能单元运行检修状况的变化，对日前发电和用电计划安排做出实时调整，保证系统运行的实时能量平衡及重要负荷连续供电，在保证系统实时运行的稳定性和安全性的前提下，提高系统运行的经济性。
[0023]本发明当风机、光伏的输出功率大于系统电力负荷时，向储能单元和电动汽车充电，多余的电能出售给主网，增加系统收益；而且在峰荷期持续增加蓄电池出力向主网售电，增加系统收益，同时起到削峰的作用；另外，当燃料电池的发电成本高于购电成本时，从主网购电，达到填谷和提高系统运行经济性的目的。
[0024]本发明采用基于CPLEX的传统的数学规划算法来实现上述实时优化控制，在满足系统对优化结果准确性要求的同时，可保证系统的运行速度。
[0025]本发明采用最大功率跟踪技术(MPPT)，能最大化的利用风能和太阳能。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是本发明实时优化控制方法流程图；
[0027]图2是本发明基于CPLEX的数学规划算法的实现流程。【具体实施方式】
[0028]下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
[0029]本发明的微电网能源实时优化控制方法，包括如下步骤:
[0030](I)优先使用风机、光伏发电单元的出力,最大化的利用风能和太阳能；
[0031](2)当风机、光伏的输出功率大于系统电力负荷时，首先向储能单元和电动汽车充电，多余的电能出售给主网，增加系统收益；
[0032](3)当风机、光伏的出力不能满足系统电力负荷时，检测蓄电池的荷电状态，在负荷比较高的时候，如果蓄电池满足放电条件，则增加蓄电池放电出力；
[0033](4)如果在蓄电池的出力范围内能够满足系统的能量平衡，则在峰荷期持续增加蓄电池出力向主网售电，并继续检测蓄电池负荷状态；如果在蓄电池的出力范围内不能满足系统的能量平衡，则比较燃料电池的发电成本与购电成本；
[0034](5)若燃料电池的发电成本高于购电成本，则从主网购电，如果从主网购电后仍不能满足系统的能量平衡，则增加燃料电池的出力；若燃料电池的发电成本低于购电成本，则增加燃料电池出力，如果增加燃料电池的出力后，在燃料电池的出力范围内仍不能满足系统的能量平衡，则从主网购电；
[0035](6)如果所有的微源配合，在其出力范围内都不能满足系统的能量平衡，则按照负荷的重要程度依次切除，保证系统运行的稳定性。
[0036]如图1，本实施例的实时优化控制方法包括以下步骤:
[0037]I)优先使用风机、光伏发电单元的出力,采用最大功率跟踪技术,最大化的利用风能和太阳能；
[0038]2)当风机、光伏的输出功率大于系统电力负荷时，首先向储能单元和电动汽车充电，多余的电能出售给主网，增加系统收益；
[0039]3)当风机、光伏的出力不能满足系统电力负荷时，检测蓄电池的荷电状态，蓄电池的剩余电量不能低于其最大容量的30% ;在负荷比较高的时候，如果蓄电池的荷电状态、充放电次数和间隔等因素满足蓄电池放电的条件，则蓄电池增加放电出力；
[0040]4)如果在蓄电池的出力范围内能够满足系统的能量平衡，在峰荷期可考虑持续增加蓄电池出力向主网售电，增加系统收益，同时起到削峰的作用；
[0041]5)若在蓄电池的出力范围内不能满足系统电力负荷，此时比较燃料电池的发电成本与购电成本:若燃料电池的发电成本高于购电成本，从主网购电，达到填谷和提高系统运行经济性的目的，若购电后仍不能满足系统的能量平衡，则增加燃料电池的出力；若燃料电池的发电成本低于购电成本，则增加燃料电池出力，如在燃料电池的出力范围内仍不能满足电力平衡，则从主网买电；
[0042]6)若所有的微源配合在其出力范围内都不能满足电力平衡，则按照负荷的重要程度依次切除，保证系统运行的稳定性。
[0043]如图2，本实施例采用基于CPLEX的传统的数学规划算法来实现上述实时优化控制，在满足系统对优化结果准确性要求的同时，可保证系统的运行速度。具体步骤如下:
[0044]I)以楼宇的用能成本最低为目标，建立包含新能源发电、用能负荷和市电的目标函数，并建立系统运行的混合整数数学规划模型；[0045]2)将系统运行的约束条件线性化，结合系统运行的等式约束，建立约束条件矩阵；
[0046]3)编写基于CPLEX的实时优化控制算法程序；
[0047]4)以超短期负荷预测数据及风电、光伏发电预测数据为依据，由实时优化控制程序，给出新能源、储能、可控负荷的实时运行计划和协调控制策略，并将调整策略指令下发给终端控制设备。
[0048]本发明的实时优化控制方法是根据系统负荷的突然变化和供能单元运行检修状况的变化，对日前发电和用电计划安排做出实时调整，保证系统运行的实时能量平衡及重要负荷连续供电，在保证系统实时运行的稳定性和安全性的前提下，提高系统运行的经济性。
【权利要求】
1.一种微电网能源实时优化控制方法，其特征在于:该方法包括如下步骤: (1)优先使用风机、光伏发电单元的出力，最大化的利用风能和太阳能； (2)当风机、光伏的输出功率大于系统电力负荷时，首先向储能单元和电动汽车充电，多余的电能出售给主网，增加系统收益； (3)当风机、光伏的出力不能满足系统电力负荷时，检测蓄电池的荷电状态，在负荷比较高的时候，如果蓄电池满足放电条件，则增加蓄电池放电出力； (4)如果在蓄电池的出力范围内能够满足系统的能量平衡，则在峰荷期持续增加蓄电池出力向主网售电，并继续检测蓄电池负荷状态；如果在蓄电池的出力范围内不能满足系统的能量平衡，则比较燃料电池的发电成本与购电成本； (5)若燃料电池的发电成本高于购电成本，则从主网购电，如果从主网购电后仍不能满足系统的能量平衡，则增加燃料电池的出力；若燃料电池的发电成本低于购电成本，则增加燃料电池出力，如果增加燃料电池的出力后，在燃料电池的出力范围内仍不能满足系统的能量平衡，则从主网购电； (6)如果所有的微源配合，在其出力范围内都不能满足系统的能量平衡，则按照负荷的重要程度依次切除，保证系统运行的稳定性。
2.根据权利要求1所述的微电网能源实时优化控制方法，其特征在于该方法采用基于CPLEX的传统的数学规划算法来实现能源的实时优化控制。
3.根据权利要求2所述的微电网能源实时优化控制方法，其特征在于基于CPLEX的传统的数学规划算法的步骤如下: (1)以楼宇的用能成本最低为目标，建立包含新能源发电、用能负荷和市电的目标函数，并建立系统运行的混合整数数学规划模型； (2)将系统运行的约束条件线性化，结合系统运行的等式约束，建立约束条件矩阵； (3)编写基于CPLEX的实时优化控制算法程序； (4)以超短期负荷预测数据及风电、光伏发电预测数据为依据，由实时优化控制算法程序，给出新能源、储能、可控负荷的实时运行计划和协调控制策略，并将调整策略指令下发给终端控制设备。
4.根据权利要求1所述的微电网能源实时优化控制方法，其特征在于步骤(3)对蓄电池荷电状态进行检测时，蓄电池的剩余电量不能低于其最大容量的30%。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(3)中蓄电池满足放电条件，是指蓄电池的荷电状态、充放电次数和间隔等因素满足蓄电池的放电条件。
【文档编号】G06Q50/06GK103593717SQ201310596126
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2013年11月21日
【发明者】时珊珊, 张宇, 柳劲松, 刘隽, 包海龙, 刘舒, 方陈 申请人:国网上海市电力公司, 华东电力试验研究院有限公司