分布式能源系统的储能控制系统的制作方法

1.本发明属于微电网储能技术领域，尤其涉及一种分布式能源系统的储能控制系统、储能控制方法及实现该方法的计算机程序指令介质。


背景技术：

2.微电网作为一种可充分利用新能源发电的新型电网形式，存在交直流灵活供电模式并且可运行在孤岛和并网两种状态。作为风电、光伏等分布式电源(distributedgeneration，dg)的高级结构形式，微电网可以将多种分布式电源、负荷、储能有效地组织起来，既可以与外部大电网并网运行，也可以离网孤岛运行。正常情况下微网与常规配电网并网运行，称为联网模式；当检测到电网故障或电能质量不满足要求时，微网将及时与电网断开而独立运行，称为孤岛模式。
3.大量风力发电和光伏发电等可再生能源通过电力电子设备接入微电网，使得电力电子设备轻惯量、欠阻尼问题对电网稳定运行的影响不容忽视。储能元件在风光互补发电系统组成的微网运行控制过程中具有重要地位，可以作为微网孤岛运行的组网电源，从而维持系统的电压和频率稳定。由于以风电和光伏为代表的可再生能源发电的间歇特性，在微网中配置一定容量的储能，通过灵活快速调整有功/无功，可以克服微电网抗扰动能力弱的问题，在一定程度上抑制间歇式电源的波动性和不可预测性，实现微网稳定、可靠的离网或并网切换。此外，储能还可以使微网满足多样化的用电需求，降低馈电损耗，或作为不间断电源等。
4.申请号cn201910696857.4的中国发明专利申请提出一种交直流混合微电网混合储能容量优化配置方法，它包括：建立混合储能容量双层优化配置模型；基于集合经验模态分解的功率分配验证；混合储能系统容量的配置。通过滤波阶数得到锂电池和超级电容器的功率指令，以锂电池和超级电容器的额定功率和额定容量为优化变量，以系统年综合成本为目标，综合考虑储能寿命和换流器损耗，采用自适应粒子群算法进行优化求解，得到最优系统年综合成本及对应的锂电池和超级电容器的额定功率和额定容量。该发明解决了交直流混合微电网中由于风光出力波动和负荷波动导致的联络线功率波动问题。
5.然而，发明人在应用中发现，上述现有技术对于混合微电网的储能控制大多是全局的静态目标控制，没有考虑微电网中负载设备的运行特点，也没有从储能设备本身的自适应参数控制考虑，使得混合微电网组成的分布式能源系统的储能控制效果不佳。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本发明提出一种分布式能源系统的储能控制系统与储能控制方法。
7.在结构上，本发明所提出的分布式能源系统的储能控制方法基于所述储能控制系统实现。
8.在具体应用上，本发明的技术方案应用于包含交流微电网和直流微电网的柔性互
联微电网中。柔性互联微电网(又称柔性配电网)的交直流网络互联闭环结构具有平滑各馈线潮流分布，提高可再生能源消纳能力是未来配电网的发展趋势。高比例可再生能源的消纳是柔性配电网特点之一。
9.在本发明中，储能系统自身功能的多样性决定了储能接入柔性配电网可实现“一机多用”。
10.更具体的，在本发明的一方面，提供一种分布式能源系统的储能控制系统，所述储能控制系统包括互联储能设备，所述互联储能设备接入至柔性互联微电网。
11.所述柔性互联微电网包括第一交流微电网、第二直流微电网和多个智能负载设备；
12.所述互联储能设备包括储能控制器和储能组合单元；
13.所述互联储能设备通过所述储能控制器接入所述第一交流微电网和所述第二直流微电网；
14.所述第二直流微电网包括多个分布式微网设备；
15.所述多个智能负载设备的工作模式参数与所述多个分布式微网设备的控制参数相关联；
16.基于所述工作模式参数和所述控制参数对所述储能控制器的储能调节参数进行初始化；
17.所述储能控制系统通过所述储能调节参数改变所述互联储能设备的工作状态，所述工作状态包括从所述第一交流微电网或者从所述第二直流微电网接收电能并存储。
18.作为优选，所述智能负载设备为配置智能开关的电子设备；通过所述智能开关调节所述电子设备的工作模式参数。
19.所述储能控制器包括参数配置单元；所述参数配置单元用于接收所述电子设备的工作模式参数；
20.所述储能控制系统通过所述参数配置单元对所述储能控制器的储能调节参数进行更新。
21.在另一个方面，本发明提供一种分布式能源系统的储能控制方法，所述分布式能源系统包括交流供电网络、多个分布式微网设备网络、互联储能设备与多个负载设备，所述负载设备包括普通负载设备和智能负载设备；所述方法执行如下步骤：
22.s610：获取所述分布式微网设备网络的历史最大输出功率、历史最小输出功率以及所述历史最大输出功率、历史最小输出功率分别对应的功率输出时间段；
23.s620：基于步骤s610获取的多种参数，配置所述智能负载设备的工作模式参数；
24.s630：获取所述普通负载设备的实时负载反馈值和所述交流供电网络的实时输出功率值，生成互联储能设备的储能控制参数；
25.s640：基于所述储能控制参数，所述互联储能设备连接所述交流供电网络或者分布式微网设备网络进行储能控制；
26.s650：判断所述普通负载设备的实时负载反馈值和所述交流供电网络的实时输出功率值是否匹配，如果是，则按照第一策略更新所述储能控制参数，返回步骤s640；如果否，则按照第二策略更新所述储能控制参数；
27.所述第一策略包括逐步增大所述互联储能设备的电能储能值；
28.所述第二策略包括逐步降低所述互联储能设备的电能储能值。
29.在本发明的第三个方面，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令；通过包含处理器和存储器的图像终端处理设备，执行所述程序指令，用于实现所述方法的全部或者部分步骤。所述处理器和存储器通过总线连接，构成终端设备的内部通信。
30.本发明的技术方案能够实现包括直流和交流混合的柔性互联微电网的功率平衡控制，充分利用微电网中智能设备的负载特性和状态参数来动态的实现储能控制，从而实现分布式微电网设备和智能负载设备的自适应储能匹配控制与调节。
31.本发明的进一步优点将结合说明书附图在具体实施例部分进一步详细体现。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1是本发明一个实施例的一种分布式能源系统的储能控制系统的示意图
34.图2是图1所述储能控制系统应用柔性互联微电网的布局示意图
35.图3是图1所述系统应用的混合微电网的结构示意图
36.图4是图1所述储能控制设备的整体控制结构示意图
37.图5是基于图1所述实施例实现的一种分布式能源系统的储能控制方法的主要流程图
38.图6是实现图5所述的方法的终端设备框架示意图
具体实施方式
39.下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出进一步的描述。
40.参照图1，是本发明一个实施例的一种分布式能源系统的储能控制系统的示意图。
41.图1示出了所述控制系统的主体结构。所述储能控制系统包括互联储能设备，所述互联储能设备接入至柔性互联微电网。
42.所述互联储能设备包括储能控制器和储能组合单元。
43.所述储能控制器用于控制所述互联储能设备的工作状态以及所述储能组合单元的储能比例。
44.所述储能组合单元可以是多个组合的充电/放电电池组。
45.在本实施例中，柔性互联微电网包含交流微电网、直流微电网和多个智能负载设备。
46.其中，所述多个智能负载设备包括多个智能开关，优选的，智能开关可以是智能柔性开关。
47.关于智能柔性开关的介绍，可参见如下现有技术：
48.romero
‑
ramos e，g
ó
mez
‑
exp
ó
sito a，marano
‑
marcolini a，et al.as
‑
sessing the load ability of active distribution networks in the presence of dc controllable links[j].iet generation transmission & distribution，2011，5(11):
1105
‑
1113.
[0049]
wang chengshan，song guanyu，li peng，et al.research and prospect for soft open point based flexible interconnection technology for smart distribution network[j].automation of electric power systems，2016，40(22):168
‑
175.
[0050]
然而，在混合微电网中接入大量智能开关，以及各种不同的微电网设备，将给系统稳定和电能质量带来影响。
[0051]
对此，本实施例提出的所述互联储能设备包括储能控制器。
[0052]
具体的，参见图2，所述柔性互联微电网包括第一交流微电网、第二直流微电网和多个智能负载设备；
[0053]
所述互联储能设备通过所述储能控制器接入所述第一交流微电网和所述第二直流微电网。
[0054]
所述第二直流微电网包括多个分布式微网设备；
[0055]
所述多个智能负载设备的工作模式参数与所述多个分布式微网设备的控制参数相关联；
[0056]
基于所述工作模式参数和所述控制参数对所述储能控制器的储能调节参数进行初始化；
[0057]
所述储能控制系统通过所述储能调节参数改变所述互联储能设备的工作状态，所述工作状态包括从所述第一交流微电网或者从所述第二直流微电网接收电能并存储。
[0058]
作为示例，所述所述分布式微网设备包括光伏发电设备和风力发电设备。
[0059]
作为更具体的例子，参见图3，给出一种交直流混流微电网的结构示意图。
[0060]
其中，所述所述分布式微网设备还可包括柴油发电单元、小型水利发电单元等。
[0061]
一般说来，光伏发电输出通常为直流，风力发电通常为交流，但是由于新能源的不稳定，通常需要进行直流
‑
交流或者交流
‑
直流、直流
‑
直流交换或者逆变后，成为稳定输出后才能接入电网，因此，在图3中，示出了多个ac
‑
dc、dc
‑
dc逆变器或者交换器，当然，根据实际需要，还可以使用dc
‑
ac逆变器等。
[0062]
微电网与大电网的结合可以保障非常时期的供电，同时微电网还可以优化电网的运行方式，减小对环境造成的污染，符合我国充分开发和利用可再生能源、发展低碳经济的可持续发展战略。
[0063]
如果仅仅使用单一的交流电源为系统供电，不仅会提高系统成本、增加损耗，同时还带来了相应的谐波问题。因此引入直流微电网(dc microgrid，dc
‑
mg)。直流微电网是使用直流电源对直流负载进行集群，以最大限度地减少交流到直流的转换损耗。交流和直流微电网通过一个或多个“互连变流器”(interconnect converter，ic)相连，形成交直流混合微电网(ac/dc hybrid microgrid，hmg)。
[0064]
交直流混合微电网的出现很好的避免了dg和负荷接入交流微电网或直流微电网时需要多次进行换流所带来的诸多问题。交直流混合微电网中可以根据各个分布式电源的输出特性选择接入交流或直流微电网，减少了电力电子变流器的安装数量，提高了每个发电单元的能源输出效率，减少中间变换环节的同时也可降低电能中的谐波含量。
[0065]
进一步的，参见图4。
[0066]
所述储能控制器包括ac/dc变流器；
[0067]
当所述互联储能设备从所述第一交流微电网接收电能时，激活所述ac/dc变流器。
[0068]
所述智能负载设备为配置智能开关的电子设备；
[0069]
通过所述智能开关调节所述电子设备的工作模式参数。
[0070]
这里的工作模式参数，可以是电子设备的开启时间、关闭时段、输出功率等。
[0071]
所述智能负载设备包括由所述微电网系统供电的智能家居设备，例如智能热水器等，可以实现自定时段的启闭。
[0072]
与此相对应的，所述储能控制器包括参数配置单元；所述参数配置单元用于接收所述电子设备的工作模式参数；
[0073]
所述储能控制系统通过所述参数配置单元对所述储能控制器的储能调节参数进行更新。
[0074]
作为优选，所述储能控制参数包括储能方向值和储能比例值；
[0075]
基于所述储能方向值，确定是否从所述第一交流微电网或者从所述第二直流微电网接收电能；
[0076]
基于所述储能比例值，确定所述互联储能设备所述储能组合单元的最大电能储能值。
[0077]
并且，所述智能负载设备的工作模式参数可更新；而当所述工作模式参数更新之后，可获取所述分布式微网设备网络的历史最大输出功率、历史最小输出功率以及所述历史最大输出功率、历史最小输出功率分别对应的功率输出时间段。
[0078]
图5是基于图1所述实施例实现的一种分布式能源系统的储能控制方法的主要流程图。
[0079]
在图5中，提出一种分布式能源系统的储能控制方法，所述分布式能源系统包括交流供电网络、多个分布式微网设备网络、互联储能设备与多个负载设备，所述负载设备包括普通负载设备和智能负载设备。
[0080]
其中，所述互联储能设备包括可调节的电能储能值，即通过调节储能比例值，限制所述互联储能设备的最大可存储容量。
[0081]
图6所述方法包括步骤s610
‑
s650组成的循环迭代过程，各个步骤具体实现如下：
[0082]
s610：获取所述分布式微网设备网络的历史最大输出功率、历史最小输出功率以及所述历史最大输出功率、历史最小输出功率分别对应的功率输出时间段；
[0083]
s620：基于步骤s610获取的多种参数，配置所述智能负载设备的工作模式参数；
[0084]
s630：获取所述普通负载设备的实时负载反馈值和所述交流供电网络的实时输出功率值，生成互联储能设备的储能控制参数；
[0085]
s640：基于所述储能控制参数，所述互联储能设备连接所述交流供电网络或者分布式微网设备网络进行储能控制；
[0086]
s650：判断所述普通负载设备的实时负载反馈值和所述交流供电网络的实时输出功率值是否匹配，如果是，则按照第一策略更新所述储能控制参数，返回步骤s640；如果否，则按照第二策略更新所述储能控制参数；
[0087]
所述第一策略包括逐步增大所述互联储能设备的电能储能值；
[0088]
所述第二策略包括逐步降低所述互联储能设备的电能储能值。
[0089]
更具体的，在所述步骤s630之后，在所述步骤s640之前，所述方法还包括：
[0090]
基于所述智能负载设备的工作模式参数，对所述生成的互联储能设备的储能控制参数进行校正。
[0091]
作为具体的编码实现方式，所述储能控制参数包括储能方向值和储能比例值；
[0092]
基于所述储能方向值，确定是否从所述第一交流微电网或者从所述第二直流微电网接收电能；
[0093]
基于所述储能比例值，确定所述互联储能设备所述储能组合单元的最大电能储能值。
[0094]
所述智能负载设备的工作模式参数可更新；
[0095]
当所述工作模式参数更新之后，在预设时间后，重新执行所述步骤s610。
[0096]
图6示出了实现图5所述的方法的终端设备框架示意图。
[0097]
图5所述方法可以通过包含处理器和存储器的终端设备，包括移动终端、桌面终端、服务器以及服务器集群等，通过程序指令自动化的执行。在所述终端上提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令；通过包含处理器和存储器的图像终端处理设备，执行所述程序指令，用于实现所述方法的全部或者部分步骤。所述处理器和存储器通过总线连接，构成终端设备的内部通信。
[0098]
实践证明，本发明的技术方案能够实现包括直流和交流混合的柔性互联微电网的功率平衡控制，充分利用微电网中智能设备的负载特性和状态参数来动态的实现储能控制，从而实现分布式微电网设备和智能负载设备的自适应储能匹配控制与调节。
[0099]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。