微网能量调节方法及系统的制作方法_2

文档序号:9352242阅读:来源:国知局
;否则,执行步骤S105 ;
[0040] 如果通过微源的调整可以使微网功率恢复至额定功率附近(即功率失调量小于 等于设定的正常偏差量),则跳到步骤S108,否则,即执行步骤S105。
[0041] 步骤S105、执行预设的一级负荷控制策略(Priority Load Control,PLC),调节所 述微网中可调型负荷的功耗量,以使所述微网的功率失调量减小;
[0042] 本实施例中,以商业楼宇型微网为例,用户侧(需求侧)的负荷可包括:电动汽车 (Electric Vehicle,EV)、空调、冰箱、照明设备等。本步骤通过调节用户侧负荷的响应状 态,以在尽可能短的时间内使微网的功率恢复到额定功率附近。
[0043] 优选地,可根据电动汽车的充电倍率(充电倍率=充电容量/电池容量)是否可 调,将微网中充电的电动汽车分为柔性电动汽车(柔性EV)和刚性电动汽车(刚性EV)两 类。通过改变柔性电动汽车的充电倍率或改变刚性电动汽车的连接状态以调节电动汽车类 负荷的功耗大小,以使所述微网的功率失调量减小。此外,对于微网中的冰箱、空调等温控 类负荷、照明设备等电阻类负荷,也通过调节这些负荷的功耗大小以使微网的功率失调量 减小。
[0044] 优选地,本发明实施例中参与所述一级负荷控制策略的负荷为可调型负荷,例如 温控类设施柔性EV等。通过调节温控类负荷的温度大小、调节柔性EV的充电倍率大小来 改变用户侧的功耗量,以使微网的功率失调量减小。本实施例中对可调型负荷优先调整的 好处包括:无需切断负荷,提高用户用电的舒适度。
[0045] 其中,调节柔性EV的充电倍率时遵循的规则如下:图3是柔性EV充电倍率的可行 域模型图,图中示出了柔性EV充电起始时间、充电倍率与荷电状态S0C之间的关系图。t。 为电动汽车到达时间,、为电动汽车的离开时间。柔性电动汽车充电过程中,其荷电状态 (State of Charge,S0C)与充电电流的关系可以表示为
,式 中S0C (t)为电动汽车t时刻的S0C值,I⑴为电动汽车t时刻的充电电流,Qn为电动汽车 /{,) 的额定容量。电动汽车充电倍率c(t)可以表示为-,从而电动汽车充电过程中的 荷电状态soc可以表述为soc(t) =soc(tQ)+c(t) ? (t-t。)。其中,荷电状态代表的是电池 等储能设备使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值, 常用百分数表示,取值范围为0~1,当S0C = 0时表示电池放电完全,当S0C = 1时表示电 池完全充满。
[0046] 若柔性EV用户设定的离开时间充足,则该柔性EV须达到充电目标荷电状态。此 时该柔性EV最小的充电持续时间!~_为:
[0047]
[0048] 式中C_为电动汽车的最大充电电流倍率。如图3所示,线段1的斜率表示该电 动汽车的最大充电倍率C_,线段3的斜率表示该电动汽车的最小充电倍率C_。因此,可得 出该电动汽车的充电倍率可行域为[C min,Cmax]。
[0049] 即在本步骤中,若微网功率状态为供不应求,即功率失调量pd〈0,则调小柔性EV 充电倍率充电,否则调大柔性EV的充电倍率充电,调整柔性电动汽车的充电倍率的幅度为
[Cmin' Qiiax]。
[0050] 其中,温控类负荷的调节方式如下:
[0051] 温控类负荷以冰箱为例,冰箱的热力学特性的数学模型为:
[0054] 式中Te是蒸发器的温度(°C ),T。是冷却器的温度(°C ),CS是压缩机的状态, Ta是环境温度(°C ),TJPT都是冰箱的触发温度(°C ),K%是蒸发器和冷却器之间的热 传递系数(WAm2*°C )),\。是蒸发器和冷却器之间的接触面积(m2),(;是蒸发器的比热 容〇/(kg*°C )),!^是蒸发器的质量(kg),是冷却器和周围环境之间的热传递系数(W/ (m2*°C )),C。是冷却器的比热容〇/(kg*°C )),m。是蒸发器的质量(kg),P是冰箱的额定功 率(kW)〇
[0055] 在冰箱参与用户侧响应的调节过程中,其触发温度会随着微网频率的变化而改 变,即:
[0056] T;=T+- A T;
[0057] T' =T-A T;
[0058] A T=kf | f_s-fr |*(f_s-fr)。
[0059] 式中T+'和T '是调节后的触发温度上下限,AT是温度上下限改变的幅度,即冰箱 的温度的调整幅度,kf是预先设定的冰箱负荷的参与系数,该系数越高,对应的负荷的可调 节能力越强、用户的使用舒适度越低,f_ s是系统频率测量值,是频率参考值。当微网系 统频率减小时,A T为负值,相应的触发温度上下限均增大,冰箱的功耗减小,有助于微网频 率恢复,即有助于微网的功率失调量减小;反之,当微网系统频率增大时,则AT变为正值, 相应的触发温度上下限均减小,冰箱的功耗增大,同样有助于微网频率恢复。当冰箱达到一 个稳定运行状态,即触发温度和压缩机的状态不变时,其功耗为:
[0060]
[0061] 式中PF'是调节后的冰箱的功耗,N是微网中冰箱的总数量,on%和off %是处于 开/关状态冰箱的比例。由此实现了微网频率失调后,通过对冰箱温度的调节改变微网用 户侧负荷的功耗,有利于微网功率平衡。
[0062] 步骤S106、检测所述微网的功率失调量和储能备用量;如果所述微网的功率失调 量小于设定的正常偏差量、且所述微网的储能备用量大于等于设定比例,进入步骤S108,否 贝1J,执行步骤S107 ;
[0063] 这里的储能备用量需大于等于50%,目的是为了在孤岛运行阶段为微网预留调节 空间,所述设定的正常偏差量最小可为〇;即如果所述微网的功率失调量等于〇、且所述微 网的储能备用量大于等于50%,所述微网进入孤岛运行阶段,即进入步骤S108,否则,执行 步骤S107 ;
[0064] 步骤S107、执行预设的二级负荷控制策略;所述二级负荷控制策略为调节所述微 网中非可调型负荷的连接/切断状态;返回步骤S106 ;
[0065] 二级负荷控制策略(Secondary Load Control,SLC)为切断负荷调节方式,主要针 对的是系统功率供不应求,功率失调量为负的情况,针对的负荷例如刚性EV、照明设施等电 阻类非可调型负荷。
[0066] 优选地,可将微网中的非可调型负荷划分为不同的重要级,例如将其中的电阻类 负荷划分为五个级别,第一级重要性最高,在SLC策略中负荷切断控制时,遵循由低到高的 顺序,从第五级开始逐级切断对应的负荷,以降低用户侧的功耗。
[0067] 步骤S108、上述微网进入孤岛运行阶段。
[0068] 通过上述实施例,在配电网发生停电时,微网从并网模式切换到孤岛模式的过渡 阶段,先后通过对微源、可调型负荷、非可调型负荷的调节补偿系统功率失衡问题,可使微 网在尽可能短的时间内功率恢复到正常范围,保证用户使用舒适度,提高微网可靠性。
[0069] 在上述实施例描述的微网能量调节方法基础上,当微网完成相应的调整动作过渡 到孤岛模式后,在接下来的孤岛运行过程中,应保证供电时间尽可能长,尽量覆盖配电网的 停电时间,并且对用户舒适度的影响尽可能少。
[0070] 以商业楼宇型微网为例,孤岛模式下其容量较小,其中旋转惯量储存的动能和锅 炉群所具备的热力势能均较小,在孤岛模式阶段,供电时间有限,无法保证配电网故障停电 或者计划停电时微网用户的用电需求。
[0071] 基于此,作为一优选实施方式,当所述微网的功率失调量小于设定的正常偏差量, 且微网的储能备用量大于等于设定比例之后,在所述微网孤岛运行阶段也需要进行能量调 节,在此阶段的能量调节具体包括:
[0072] 计算所述微网的储能备用量的最大放电时间;当所述微网孤岛运行时间不确定 (故障停电的情况)、或者当所述微网中的储能备用量的最大放电时间小于预计孤岛运行 时间(计划停电的情况,可预估停电时长)时,执行预设的孤网调节策略;
[0073] 优选地,本发明实施例中计算所述微网的储能备用量的最大放电时间的依据为: 在储能电池放电过程中,在短时间间隔At内储能电池的端电压几乎不变。将端电压离 散化为U k,k为1~N的整数,一直迭代运算到储能端电压Uk降低至放电截止电压U_,即 Uk彡U min,同时记录此时的循环次数n,则最大持续放电时间ta= n*A t。
[0074] 本实施例的孤网调节策略包括:获取所述微网的实际光伏出力值,当所述实际光 伏出力值大于预设的所述微网进入孤岛模式时的光伏出力初始值时,根据所述实际光伏出 力值与光伏出力初始值的差额,对应的调节所述微网中储能设备的放电功率和负荷功耗 量。
[0075] 上述的根据所述实际光伏出力值与光伏出力初始值的差额,对应的调节所述微网 中储能设备的放电功率和负荷的功耗量具体包括:
[0076] 根据所述实际光伏出力值、所述光伏出力初始值计算所述微网的光伏出力增量 A PV,A PV = PV-PV。;根据所述光伏出力增量A PV调节所述微网中储能设备的放电功率、 温控类负荷的温度值、柔性EV的充电倍率。下面分别进行说明:
[0077] 其一,根据所述光伏出力增量APV调节所述微网中储能设备的放电功率具体包 括:计算所述微网中储能设备的下垂控制曲线的左移幅度A s,A s = ks*APV,调节所述储 能设备使其放电功率减小,且减小量AP = As ;
[0078] 其二,根据光伏出力增量APV调节所述微网中温控类负荷的功耗量
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