本發(fā)明涉及一種能量管理方法，尤其涉及一種風光柴儲孤島微電網(wǎng)系統(tǒng)能量管理方法。

背景技術：

1、在比較偏遠的地方，由于遠離常規(guī)大型電網(wǎng)，無法實現(xiàn)很好地電能供給。

2、現(xiàn)有技術中，往往采用柴油發(fā)電機作為電能來源，但柴油機發(fā)電存在成本高、污染大等缺點，因此，考慮這些地區(qū)蘊含豐富的風能、光能等清潔可再生資源，充分利用風能、光能建立孤島微電網(wǎng)，可實現(xiàn)電能的自給自足，但風能與光能取決于自然條件，無能提供穩(wěn)定的功率輸出，具有較強的隨機性與波動性。此外，現(xiàn)有風光柴儲孤島微電網(wǎng)系統(tǒng)的能量管理策略主要采用基于規(guī)則的控制方法，而規(guī)則的制定依賴于主觀經(jīng)驗，經(jīng)濟性與能量效率的提升有限，而采用瞬時優(yōu)化方法的風光柴儲協(xié)調(diào)控制方法無法實現(xiàn)經(jīng)濟性與能量效率的全局優(yōu)化。

3、因此，為了解決上述技術問題，亟需提出一種新的技術手段。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種風光柴儲孤島微電網(wǎng)系統(tǒng)能量管理方法，以孤島微電網(wǎng)的環(huán)境參數(shù)、風力發(fā)電單元、光伏發(fā)電單元的功率作為狀態(tài)量，動態(tài)的預測柴油發(fā)電單元以及儲能電池的在未來時刻點的功率，然后基于該功率對儲能電池的充放電以及柴油發(fā)電單元工作，能夠能有效地使得孤島微電網(wǎng)的能量得到合理控制，并且降低柴油發(fā)電單元的運維成本，且使得儲能電池的soc變化始終維持在初始值附近，起到環(huán)保作用的同時，延長儲能電池的使用壽命。

2、本發(fā)明提供的一種風光柴儲孤島微電網(wǎng)系統(tǒng)能量管理方法，包括以下步驟：

3、s1.獲取未來設定時間內(nèi)微電網(wǎng)系統(tǒng)所在環(huán)境的氣象信息以及上一時刻微電網(wǎng)系統(tǒng)信息；

4、s2.建立風力發(fā)電單元功率模型以及光伏發(fā)電單元功率模型，并基于氣象信息確定在未來設定時間內(nèi)的風力發(fā)電功率和光伏發(fā)電功率；

5、s3.構建能量管理目標函數(shù)，并求解目標函數(shù)最小值；其中，目標函數(shù)為：

6、l＝αmfuel(t)+β(soc(t)-socref)2+γf(p(t))；

7、α、β、γ均為對應參數(shù)的加權系數(shù)，mfuel(t)為柴油發(fā)電單元的燃油消耗量，soc(t)為t時刻的微電網(wǎng)系統(tǒng)的儲能電池的荷電狀態(tài)，socref為儲能電池的參考荷電狀態(tài)；f(p(t))＝ξpc(t)，ξ為運行維護成本系數(shù)，pc(t)為柴油發(fā)電單元的輸出功率；

8、s4.構建微電網(wǎng)系統(tǒng)能量平衡方程，基于能量平衡方程和目標函數(shù)最小值時對應的荷電狀態(tài)以及燃油量確定出未來設定時間內(nèi)儲能電池充放電功率和柴油發(fā)電單元的輸出功率，并按照確定出的功率控制儲能電池以及柴油發(fā)電單元工作。

9、進一步，所述微電網(wǎng)系統(tǒng)所在環(huán)境的氣象信息包括風速、光照強度以及環(huán)境溫度；

10、所述微電網(wǎng)系統(tǒng)信息把包括風力發(fā)電功率、光能發(fā)電功率、儲能電池的soc以及負載需求功率。

11、進一步，所述風力發(fā)電單元功率模型為：

12、

13、其中：v(t)表示t時刻的風速，pr表示微電網(wǎng)系統(tǒng)的風力發(fā)電單元的額定功率，vr表示額定風速，a和b為常系數(shù)，vmin和vmax為風速區(qū)間的下限值和上限值，且風力發(fā)電機在該風速區(qū)間內(nèi)才能輸出電能。

14、進一步，所述光伏發(fā)電單元功率模型為：

15、

16、其中：fp為光伏發(fā)電單元的光伏陣列降額因素，pstc為光伏陣列在標準測試條件下的額定功率，gstc為光伏陣列在標準測試條件下的光照強度，g(t)為t時刻的光照強度，k為功率溫度系數(shù)，t(t)為光伏電池板表面溫度。

17、進一步，光伏電池板表面溫度t(t)通過如下方法確定：

18、t(t)＝ta(t)+0.0138[1+0.031ta(t)](1-0.042v(t))g(t)

19、其中：ta(t)為t時刻的環(huán)境溫度。

20、進一步，步驟s4具體包括：

21、建立微電網(wǎng)系統(tǒng)能量平衡方程：

22、pw(t)+pp(t)+pbat(t)+pc(t)＝pl(t)；

23、pw(t)為t時刻風力發(fā)電單元輸出功率，pp(t)為光伏發(fā)電單元輸出功率，pbat(t)為儲能電池充放電功率，pc(t)為柴油發(fā)電單元輸出功率，p1(t)為負載需求功率；

24、將未來設定時間段t離散為n個時刻點，t時刻對應時刻點k；

25、確定k+1時刻點的蓄電池的荷電狀態(tài)：

26、

27、ibat(t)為儲能電池的電流，voc為儲能電池的開路電壓，rbat為儲能電池的內(nèi)阻，qbat為儲能電池的容量，η為儲能電池的效率；

28、在微電網(wǎng)系統(tǒng)能量平衡方程條件下，對目標函數(shù)求解，得到在k+1時刻時目標函數(shù)達到最小值時的儲能電池充放電功率和柴油發(fā)電單元的輸出功率，然后將k+1時刻與k時刻的儲能電池的充放電功率作差以及柴油發(fā)電單元的輸出功率作差，然后以儲能電池充放電功率差值以及柴油發(fā)電單元的輸出功率差值控制儲能電池以及柴油發(fā)電單元工作。

29、本發(fā)明的有益效果：通過本發(fā)明，以孤島微電網(wǎng)的環(huán)境參數(shù)、風力發(fā)電單元、光伏發(fā)電單元的功率作為狀態(tài)量，動態(tài)的預測柴油發(fā)電單元以及儲能電池的在未來時刻點的功率，然后基于該功率對儲能電池的充放電以及柴油發(fā)電單元工作，能夠能有效地使得孤島微電網(wǎng)的能量得到合理控制，并且降低柴油發(fā)電單元的運維成本，且使得儲能電池的soc變化始終維持在初始值附近，起到環(huán)保作用的同時，延長儲能電池的使用壽命。

技術特征：

1.一種風光柴儲孤島微電網(wǎng)系統(tǒng)能量管理方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述風光柴儲孤島微電網(wǎng)系統(tǒng)能量管理方法，其特征在于：所述微電網(wǎng)系統(tǒng)所在環(huán)境的氣象信息包括風速、光照強度以及環(huán)境溫度；

3.根據(jù)權利要求1所述風光柴儲孤島微電網(wǎng)系統(tǒng)能量管理方法，其特征在于：所述風力發(fā)電單元功率模型為：

4.根據(jù)權利要求1所述風光柴儲孤島微電網(wǎng)系統(tǒng)能量管理方法，其特征在于：所述光伏發(fā)電單元功率模型為：

5.根據(jù)權利要求4所述風光柴儲孤島微電網(wǎng)系統(tǒng)能量管理方法，其特征在于：光伏電池板表面溫度t(t)通過如下方法確定：

6.根據(jù)權利要求1所述風光柴儲孤島微電網(wǎng)系統(tǒng)能量管理方法，其特征在于：步驟s4具體包括：

技術總結
本發(fā)明提供的一種風光柴儲孤島微電網(wǎng)系統(tǒng)能量管理方法，包括以下步驟：S1.獲取未來設定時間內(nèi)微電網(wǎng)系統(tǒng)所在環(huán)境的氣象信息以及上一時刻微電網(wǎng)系統(tǒng)信息；S2.建立風力發(fā)電單元功率模型以及光伏發(fā)電單元功率模型，并基于氣象信息確定在未來設定時間內(nèi)的風力發(fā)電功率和光伏發(fā)電功率；S3.構建能量管理目標函數(shù)，并求解目標函數(shù)最小值；S4.構建微電網(wǎng)系統(tǒng)能量平衡方程，基于能量平衡方程和目標函數(shù)最小值時對應的荷電狀態(tài)以及燃油量確定出未來設定時間內(nèi)儲能電池充放電功率和柴油發(fā)電單元的輸出功率，并按照確定出的功率控制儲能電池以及柴油發(fā)電單元工作。

技術研發(fā)人員：譚偉,馬克,沈衛(wèi)東
受保護的技術使用者：重慶理工大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/17