一种离网光储系统的能量互联组网的能量管理方法与流程

本发明属于电网控制，具体涉及一种离网光储系统的能量互联组网的能量管理方法。

背景技术：

1、

2、就离网光储系统互联组网而言，对控制策略的研究是非常重要的技术环节之一。对于边远地区的微电网系统，其运行以离网为主，工况比较复杂。由于缺乏主电网支撑，且分布式能源出力波动性、随机性很强，因此其对组网系统的能量调控的研究是十分重要的，目前，大多数研究都集中在微电网组网后的系统稳定性控制方面，对离网系统组网后的能量管理调控的研究是十分欠缺的。

3、中国专利申请cn201410637504.4提出了一种光储微电网组网及其控制方法，保证了变流器输出功率的稳定，避免了对负载与蓄电池的损坏，并未组网系统的能量调控做进一步研究；中国专利申请cn202011513306.9公布了一种基于单一组网连接点构造的微电网集群系统，实现了各微电网系统充分自治和受控共享，为微电网群的动态组网提出了一种解决方案，未对组网后的控制策略做更进一步研究。目前国内现有技术尚无针对偏远地区离网光储系统的能量互联组网及控制策略做深入研究。

技术实现思路

1、对于边远地区的微电网系统，其运行以离网为主，工况比较复杂。由于缺乏主电网支撑，且分布式能源出力波动性、随机性很强，因此其对实时功率平衡、母线电压稳定要求较高。基于可再生能源发电量和负荷投切的预测，建立多微网协同功率分配框架和不确定性优化调度模型，可以解决离网型多微网的实时电能分配问题，有效提高系统供电可靠性。为了填补偏远地区离网光储系统能量互联组网领域的技术空白，本发明提出一种离网光储系统的能量互联组网的能量管理方法。该方法实现了离网光储系统的能量互济，使可再生能源的利用率达到最大化，并具备运行可靠以及经济效益好等优点。解决了偏远地区离网光储系统在运行过程中的弃光以及供电不稳定等关键问题。为偏远地区居民从用上电向稳定用电的转变提供了技术解决方案，从经济、环保、民生等诸多方面考虑都有着深刻的影响意义。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种离网光储系统的能量互联组网的能量管理方法，应用所述离网光储系统的能量互联组网系统最少包含两个离网光储子系统，每个离网光储子系统包括：光伏组件、光伏逆变器、储能系统、组网变流器、负载以及每个离网光储子系统配套的能量管理系统；所述能量管理方法包括如下步骤：

4、步骤1)、运行模式的设定；

5、步骤2)、调度控制。

6、进一步地，所述离网光储系统采用柔性直流输电，各微电网通过电压源型变流器实现互联，通过直流母线进行电能交换。

7、进一步地，所述步骤1)包括：

8、将运行状态进行划分，划分为组网运行模式、孤网运行模式以及异常运行模式。

9、进一步地，所述组网运行模式为：两个交流子网通过各自的组网变流器实现互联运行；交流子网中分布式电源在充分满足本地负荷的情况下，将盈余功率传递至其他交流子网；各组网变流器协调控制，共同作为平衡节点来维持直流电压平稳和有功功率平衡；在组网运行模式下遵循本地优先策略、可再生能源消纳优先策略和储能soc充放电优先策略；在孤网运行模式下，满足原有自发自用策略。

10、进一步地，所述孤网运行模式为：交流子网之间的组网变流器全部闭锁，交流子网孤岛运行，当交流子网内的分布式电源和储能装置容量难以满足负载功率需求，按“阶梯原则”切除交流负载以维持有功功率平衡；在孤网运行模式下，满足原有自发自用策略。

11、进一步地，所述异常运行模式为：交流子网中电压源故障，交流母线无法提供交流频率、电压支撑，此时组网变流器作为交流子系统的平衡节点，实现交流电压、频率控制，以保证交流负载供应和交流微源输出；在异常运行模式下ems自动报警。

12、进一步地，所述步骤2)的调度控制方法为：微电网在参与微网群内能量互济时，根据微电网内部分布式电源、负荷和储能的功率分配原则，体现为“发微电网”和“用微电网”特征，能源在发微电网和用微电网间传递；微电网在不同的微网群协调控制策略下，体现不同的发微电网和用微电网特征，微电网剩余功率和缺额功率的预测值也不同。

13、进一步地，所述本地优先策略原则是就地平衡，储能不参与微网群的能量互济；发微电网的剩余功率表征为△p剩＝p光-p荷-p充，其中p光，p荷以及p充分别代表光伏功率、负荷功率以及充电功率；用微电网的缺额功率表征为△p缺＝p荷-p放-p光，其中p放别代表放电功率；当△p剩>△p缺时，发微电网在满足本地负荷、本地储能充电和微网群用电的情况下，本地光伏系统限功率运行；当△p剩<△p缺时，用微电网在本地光伏系统、本地储能放电和微网群发电都不满足本地负荷用电的情况下，切除部分负荷。

14、进一步地，所述可再生能源消纳优先策略的原则是分布式电源为不同微电网的储能充电；发微电网的剩余功率表征为△p剩＝p光-p荷，用微电网的缺额功率表征为△p缺＝p荷-p光；当△p剩>△p缺时，发微电网内，本地储能充电功率给定，在优先满足本地负荷、微网群用电的情况下，还满足本地储能充电时光伏系统需限功率运行，此时用微电网内的储能不工作；当△p剩<△p缺时，用微电网内，本地储能放电功率给定，在本地光伏系统、本地储能放电和微网群发电都不满足本地负荷用电的情况下，切除部分负荷，发微电网内的储能不工作。

15、进一步地，所述储能soc充放电优先策略的原则是部分储能参与互济，只跨区放电，不跨区充电；首先根据储能soc状态，执行微网内的优先充放电控制策略，以此预测发微电网的剩余功率和用微电网的缺额功率；然后，根据剩余功率和缺额功率的差值，执行微网间的能量互济策略；当微网群光伏功率充足，剩余电量为优放电状态的储能充电，当微网群光伏功率不足，优先充电状态的本地储能可放电为负荷供电。

16、有益效果：

17、本发明为偏远地区离网光储系统提供了一种升级优化改造方案，将单独离网光储系统组网运行，提高了偏远地区供电的稳定性以及能量利用率，并具备运行可靠以及经济效益好等优点。大大改善了偏远地区的用电环境，解决了偏远地区离网光储系统的弃光以及供电不稳定等问题。

技术特征：

1.一种离网光储系统的能量互联组网的能量管理方法，其特征在于，应用所述离网光储系统的能量互联组网系统最少包含两个离网光储子系统，每个离网光储子系统包括：光伏组件、光伏逆变器、储能系统、组网变流器、负载以及每个离网光储子系统配套的能量管理系统；所述能量管理方法包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种离网光储系统的能量互联组网的能量管理方法，其特征在于，所述离网光储系统采用柔性直流输电，各微电网通过电压源型变流器实现互联，通过直流母线进行电能交换。

3.如权利要求1所述的一种离网光储系统的能量互联组网的能量管理方法，其特征在于，所述步骤1)包括：

4.如权利要求3所述的一种离网光储系统的能量互联组网的能量管理方法，其特征在于，所述组网运行模式为：两个交流子网通过各自的组网变流器实现互联运行；交流子网中分布式电源在充分满足本地负荷的情况下，将盈余功率传递至其他交流子网；各组网变流器协调控制，共同作为平衡节点来维持直流电压平稳和有功功率平衡；在组网运行模式下遵循本地优先策略、可再生能源消纳优先策略和储能soc充放电优先策略；在孤网运行模式下，满足原有自发自用策略。

5.如权利要求3所述的一种离网光储系统的能量互联组网的能量管理方法，其特征在于，所述孤网运行模式为：交流子网之间的组网变流器全部闭锁，交流子网孤岛运行，当交流子网内的分布式电源和储能装置容量难以满足负载功率需求，按“阶梯原则”切除交流负载以维持有功功率平衡；在孤网运行模式下，满足原有自发自用策略。

6.如权利要求3所述的一种离网光储系统的能量互联组网的能量管理方法，其特征在于，所述异常运行模式为：交流子网中电压源故障，交流母线无法提供交流频率、电压支撑，此时组网变流器作为交流子系统的平衡节点，实现交流电压、频率控制，以保证交流负载供应和交流微源输出；在异常运行模式下ems自动报警。

7.如权利要求4所述的一种离网光储系统的能量互联组网的能量管理方法，其特征在于，所述步骤2)的调度控制方法为：微电网在参与微网群内能量互济时，根据微电网内部分布式电源、负荷和储能的功率分配原则，体现为“发微电网”和“用微电网”特征，能源在发微电网和用微电网间传递；微电网在不同的微网群协调控制策略下，体现不同的发微电网和用微电网特征，微电网剩余功率和缺额功率的预测值也不同。

8.如权利要求7所述的一种离网光储系统的能量互联组网的能量管理方法，其特征在于，所述本地优先策略原则是就地平衡，储能不参与微网群的能量互济；发微电网的剩余功率表征为δp剩＝p光-p荷-p充，其中p光，p荷以及p充分别代表光伏功率、负荷功率以及充电功率；用微电网的缺额功率表征为δp缺＝p荷-p放-p光，其中p放别代表放电功率；当δp剩＞δp缺时，发微电网在满足本地负荷、本地储能充电和微网群用电的情况下，本地光伏系统限功率运行；当δp剩＜δp缺时，用微电网在本地光伏系统、本地储能放电和微网群发电都不满足本地负荷用电的情况下，切除部分负荷。

9.如权利要求7所述的一种离网光储系统的能量互联组网的能量管理方法，其特征在于，所述可再生能源消纳优先策略的原则是分布式电源为不同微电网的储能充电；发微电网的剩余功率表征为δp剩＝p光-p荷，用微电网的缺额功率表征为δp缺＝p荷-p光；当δp剩＞δp缺时，发微电网内，本地储能充电功率给定，在优先满足本地负荷、微网群用电的情况下，还满足本地储能充电时光储系统需限功率运行，此时用微电网内的储能不工作；当δp剩＜δp缺时，用微电网内，本地储能放电功率给定，在本地光伏系统、本地储能放电和微网群发电都不满足本地负荷用电的情况下，切除部分负荷，发微电网内的储能不工作。

10.如权利要求7所述的一种离网光储系统的能量互联组网的能量管理方法，其特征在于，所述储能soc充放电优先策略的原则是部分储能参与互济，只跨区放电，不跨区充电；首先根据储能soc状态，执行微网内的优先充放电控制策略，以此预测发微电网的剩余功率和用微电网的缺额功率；然后，根据剩余功率和缺额功率的差值，执行微网间的能量互济策略；当微网群光伏功率充足，剩余电量为优放电状态的储能充电，当微网群光伏功率不足，优先充电状态的本地储能可放电为负荷供电。

技术总结
本发明公开了一种离网光储系统的能量互联组网的能量管理方法，属于电网控制技术领域。本发明基于微电网柔性直流互联技术，提出一种适用于离网光储微电网系统互联组网情况下的能量管理控制方法，实现了离网光储系统的能量互济，使可再生能源的利用率达到最大化，并具备运行可靠以及经济效益好等优点。解决了偏远地区离网光储系统的弃光以及供电不稳定等问题。

技术研发人员：刘来,蒋玲,许洪华
受保护的技术使用者：北京科诺伟业科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11