一种储能型超级电容储能电网调度方法与流程

1.本发明涉及微电网技术领域，尤其涉及一种储能型超级电容储能电网调度方法。


背景技术：

2.微电网是指由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统。目前已有的微电网储能调度策略，通常为实时判断电网电压和电网频率，根据频率偏差动态调度储能能量，能减小频率波动幅度和克服系统频率振荡加剧；并根据发电电量和负荷需求情况，储能电池荷电状态判断储能充放电运行方式。微电网在运行过程中，新能源发电功率波动与负荷波动的容易引起系统电压与频率的波动，甚至容易使电网运行不稳定。
3.在中国专利文献上公开的“一种微电网及其储能调度方法”，其公告号cn103050986b，包括光伏组件、逆变器、蓄电池、主网、旋转负荷、超级电容器和变频启动装置等；光伏通过逆变器接在交流母线上；超级电容通过逆变器转换成交流电接在交流母线上；储能电池通过逆变器接在交流母线上。本方法根据微电网状态调整储能运行，在旋转负荷启动时，采用超级电容器放电平衡；在旋转负荷运行过程中，优先采用超级电容器出力，超级电容器放电结束，储能电池出力。此方案主要是根据主网电压和主网频率，判断储能运行方式，若主网电压和主网频率正常，采用并网运行 ；若主网电压和主网频率异常，采用离网运行。但是，现有技术中，对于主网和主网频率异常，而采用离网运行的微电网，由于微电网的电源波动较大，可能其电源功率以及储能设备的功率无法满足其负荷，但是又无法通过并网运行获得足够的电力，只能通过对微电网内部负荷进行限制例如切断设备等措施以实现输出功率和负载的匹配，这样会影响用户设备的使用。


技术实现要素：

4.本发明主要解决现有微电网在运行过程中，新能源发电功率波动与负荷波动的容易引起系统电压与频率的波动，甚至引发电网运行异常的问题；提供一种储能型超级电容储能电网调度方法，本方案采用微电网联合超级电容的储能结构，能够在电网储能结构的不同状态下对电网中电能储放做合理调度，有效保证电网的稳定运行。
5.本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括以下步骤：首先建立微电网联合超级电容的储能结构，设置储能结构的调度因子与储能结构状态，并根据储能结构状态结合调度因子进行储能调度；在微电网中加入超级电容，作为优选，所述的储能结构按照与微网的接入顺序分为三层，依次为第一层超级电容、储能电池与第二层超级电容；第一层超级电容通过并网节点接入相邻的微网1与微网2中，作为两个相邻微网的共用储能；第二层超级电容与储能电池均接入同一微网内，用于对微网1或微网2单独供电；这种接入方式能够有效避免单个微网供电不稳定情况的发生。
6.作为优选，所述的调度因子包括：第一层超级电容接入微网1并网节点处的放电功
率p1、第一层超级电容接入微网2并网节点处的放电功率p2、储能电池的放电功率pc与第二层超级电容的放电功率p3，上述调度因子将作为后续进行储能结构状态判断的依据。
7.作为优选，所述的储能结构状态包括储能运行时态、储能暂态、补偿储能状态与异常储能状态；将储能结构状态划分为上述四类有利于后续对于不同的储能结构状态采取合理的调度措施，能够更加有效的维护微网在每个储能结构状态下安全运行。
8.作为优选，对单个微网1和微网2设置检测周期，在每个检测周期内检测并记录p1、p2、pc和p3的值；设定检测周期的目的在于定期了解微网内储能结构的运行状态，便于及时把控与维护。
9.作为优选，设第一层超级电容接入微网1和微网2的并网节点安全功率范围为px~py, 判断p1与p2是否相同，再判断p1与p2是否处于px~py的范围内，若p1相同p2且二者均处于此范围内，则此时的储能结构状态为储能运行时态；若p1低于px且p2处于此范围内，则此时的储能结构状态为储能暂态；若p2高于py且p1处于此范围内，则此时的储能结构状态为异常储能状态；通过判断调度因子是否处于安全功率范围内，能够得出目前微网的储能结构状态，有利于后续实行调度操作。
10.作为优选，所述的判断储能电池放电功率pc与第二层超级电容的放电功率p3的关系，若pc大于p3，则此时的储能结构状态为补偿储能状态；通过判断储能电池与第二层超级电容的放电功率关系，能够判断目前微网的储能结构是否处于补偿储能状态。
11.作为优选，所述储能运行时态下：微网1与微网2均启用第一层超级电容放电，此时第一层超级电容的工作模式为放电大于储电，即边放电边储能，但储能功率小于放电功率，因此直到放电功率低于最低安全功率px时结束放电；储能暂态下：第一层超级电容向微网1的供电功率低于最低安全功率px，下降至安全功率范围外，此时第一层超级电容供电量不足，因此关闭第一层超级电容与微网1的并网节点，并在微网1内开启储能电池供电，微网2维持安全功率供电，直到p2低于px时，关闭第一层超级电容与微网2的并网节点，并在微网2内开启储能电池供电。
12.作为优选，补偿储能状态下：第一层超级电容放电结束并进入储能状态，储能状态下第一层超级电容只储电不放电，由储能电池出力向单个微网1或微网2供电，同时第二层超级电容向储能电池持续供电；异常储能状态下，第一层超级电容对微网2的供电功率过大，容易对微网2造成损伤，此时应当关闭第一层超级电容接入微网2的并网节点，并且向基站发送检查指令，对微网2的并网节点做详细检查；在第一层超级电容恢复供电前，微网2的储能结构状态转变为补偿储能状态，由储能电池供电。
13.本发明的有益效果是：1.本发明的一种储能型超级电容储能电网调度方法采用三层储能结构，能够有效避免新能源发电功率波动与负荷波动引起的系统电压与频率的波动；2. 本发明的一种储能型超级电容储能电网调度方法采用合理的调度方法，根据调度因子判断储能结构的状态，从而对微网供电进行更加周全的调度，能够维护微网的安全运行。
附图说明
14.图1是本发明的一种储能型超级电容储能电网调度方法示意图。
具体实施方式
15.下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
16.实施例：本实施例的一种储能型超级电容储能电网调度方法，如图1所示，包括以下步骤：步骤1：建立微电网联合超级电容的三层储能结构，包括：第一层超级电容、储能电池与第二层超级电容。
17.步骤2：将第一层超级电容通过并网节点接入相邻的微网1与微网2中，将第二层超级电容与储能电池均接入同一微网内。
18.步骤3：设置储能结构的调度因子，包括第一层超级电容接入微网1并网节点处的放电功率p1、第一层超级电容接入微网2并网节点处的放电功率p2、储能电池的放电功率pc与第二层超级电容的放电功率p3。
19.步骤4：设置储能结构的储能结构状态，包括储能运行时态、储能暂态、补偿储能状态与异常储能状态。
20.步骤5：设第一层超级电容接入微网1和微网2并网节点的安全功率范围为px~py。
21.步骤6：判断p1与p2是否相同，再判断p1与p2是否处于px~py的范围内，若相同且二者均处于px~py范围内，则此时的储能结构状态为储能运行时态，此时微网1与微网2均启动第一层超级电容放电，第一层超级电容边放电边储能，并且储能功率小于放电功率。
22.步骤7：判断p1与p2是否相同，再判断p1与p2是否处于px~py的范围内，若p1低于px且p2处于px~py范围内，则此时的储能结构状态为储能暂态，此时关闭第一层超级电容与微网1的并网节点，并在微网1内开启储能电池供电，微网2维持安全功率供电直到p2低于px时，关闭第一层超级电容与微网2的并网节点。
23.步骤8：判断p1与p2是否相同，再判断p1与p2是否处于px~py的范围内，若p2高于py且p1处于px~py范围内，则此时的储能结构状态为异常储能状态，此时关闭第一层超级电容接入微网2的并网节点，并且向基站发送检查指令；在第一层超级电容恢复供电前，微网2的储能结构状态转变为补偿储能状态。
24.步骤9：判断储能电池放电功率pc与第二层超级电容的放电功率p3的关系，若pc大于p3，则此时的储能结构状态为补偿储能状态，第一层超级电容结束放电，由储能电池出力向单个微网1或微网2供电，同时第二层超级电容向储能电池持续供电。
25.应理解，实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。