一種改進(jìn)的光伏微網(wǎng)能量管理模型的管理

張 紅，李生珠（1.長春工程學(xué)院；2. 長春供電公司；3. 吉林省配電自動化工程研究中心，長春 130012）

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一種改進(jìn)的光伏微網(wǎng)能量管理模型的管理

張 紅［1，3］，李生珠［2］
（1.長春工程學(xué)院；2. 長春供電公司；3. 吉林省配電自動化工程研究中心，長春 130012）

摘 要：分布式電源作為可再生能源發(fā)電不斷的向用戶提高低碳，高效的綠色電力，在電力產(chǎn)業(yè)的清潔化起到重要的作用。分布式電源具有動態(tài)不確定性導(dǎo)致能源管理系統(tǒng)的不確定性。分析了微網(wǎng)系統(tǒng)孤島和并網(wǎng)兩種模式的控制策略并建立了光伏、風(fēng)電、燃料、同步發(fā)電單元的能量管理模型。

關(guān)鍵詞：微網(wǎng)；燃料電池；管理模型

0　引言

能源是人類生存及發(fā)展基礎(chǔ)。人類對能源的需求大幅增長，現(xiàn)如今能源危機威脅著人類的經(jīng)濟發(fā)展，大量煤電、火電等能源的使用產(chǎn)生大量的二氧化碳，導(dǎo)致溫室效應(yīng)，人類的生存環(huán)境受到威脅，紛紛轉(zhuǎn)向可持續(xù)發(fā)展能源戰(zhàn)略規(guī)劃，開發(fā)利用分布式發(fā)電能源。新能源發(fā)電接入傳統(tǒng)電力系統(tǒng)并達(dá)到規(guī)模應(yīng)用，對于緩解能源緊張和抑制環(huán)境污染必將產(chǎn)生積極的意義。分布式電源指的是利用可再生能源獨立發(fā)電的小型發(fā)電系統(tǒng)，包括風(fēng)能、太陽能、小水電和燃?xì)廨啓C等。光伏發(fā)電具有間歇性和不穩(wěn)定性（季節(jié)性、時段性、瞬時突變性）特點，該特點會對大電網(wǎng)造成沖擊。文獻(xiàn)［1］風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)和獨立運行下的能量供需平衡的檢測和對電網(wǎng)的影響，蓄電池的充放電管理和市電、負(fù)載的控制要求。

1　微網(wǎng)的運行策略

微網(wǎng)的運行具有不穩(wěn)定性，其不同于傳統(tǒng)電網(wǎng)發(fā)電單元，微網(wǎng)能提高電網(wǎng)的供電可靠性、降低線路網(wǎng)損和環(huán)境污染，是配電網(wǎng)的有益補充［2］。

微網(wǎng)既可以孤島運行，也可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行，微網(wǎng)在與電網(wǎng)并網(wǎng)運行，能量雙向運行，其在不用的運行模式下需要采用不同的能量控制策略。

在離網(wǎng)運行中，當(dāng)光伏微網(wǎng)的發(fā)電量大于負(fù)荷的需求，采用先給儲能單元充電的等方式，儲能的電量達(dá)到設(shè)定的需求，則根據(jù)時時電價將發(fā)電成本高的發(fā)電設(shè)備停止，保證光伏電網(wǎng)內(nèi)部的正常運行。

當(dāng)微網(wǎng)的時時發(fā)電量小于負(fù)荷的需求時，儲能設(shè)備的高于設(shè)定值，則采用儲能單元先放電，當(dāng)儲能單元低于設(shè)定值，啟動報價高的分布式電源進(jìn)行時時的供電。

當(dāng)微網(wǎng)的發(fā)電量與負(fù)荷需求持平時，儲能單元低于設(shè)定值，優(yōu)先保證給儲能單元充電。如果高于設(shè)定值，則根據(jù)電網(wǎng)報價，關(guān)閉運行成本高的發(fā)電設(shè)備。

2　微網(wǎng)能量管理模型

2.1光伏電池能量管理模型

光伏電池的輸出功率收到太陽照度，溫度、太陽能電池板的傾斜度等問題的決定，在不同的情況下輸出的功率也不相同，經(jīng)過經(jīng)驗的總結(jié)，得到太陽能電池板的輸出功率由如下公式表達(dá)［3］：

式中N 為組件數(shù)量，F(xiàn)F 為填充因子，Vy光伏電池板輸出電壓，Iy光伏電池板輸出電壓。

2.2風(fēng)力發(fā)電機的能量管理系統(tǒng)

風(fēng)力發(fā)電具有間歇性和不確定性，其輸出的功率受到風(fēng)速，風(fēng)向等問題的限制。

2.3燃料電池的能量管理模型

燃料電池的燃料消耗一功率輸出特性為

2.4同步發(fā)電單元的能量管理模型

微網(wǎng)中還可能包含有柴油發(fā)電機組、火力發(fā)電機組等同步發(fā)電單元，它們的能耗-功率輸出特性為

式中ai，bi，ci為發(fā)電機組的相關(guān)參數(shù)，Psiw為第i個同步發(fā)電單元在時段w的輸出功率，為第i個同步發(fā)電單元在時段w的能源消耗。

3　結(jié)論

與傳統(tǒng)的大容量火力發(fā)電相比，微網(wǎng)與配電網(wǎng)之間存在能量的雙向流動，本文主要分析了微網(wǎng)能量管理的基本原理和策略，從微網(wǎng)的可靠性和經(jīng)濟性考慮分布式電源的能量管理。能量平衡控制的基本原理及并網(wǎng)和獨立運行模式下能量管理的基本策略。根據(jù)發(fā)電單元和儲能單元的穩(wěn)態(tài)特性，建立了發(fā)電單元和儲能單元的能量管理模型。

參考文獻(xiàn)：

［1］昝寶亮.風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的MPPT控制及能量管理研究［J］.電子科技大學(xué)碩士論文，3-5.

［2］陳昌松.發(fā)電微網(wǎng)的發(fā)電預(yù)測與能量管理技術(shù)研究［J］.華中科技大學(xué)博士論文，2011：75-85.

［3］張巍.戶用型微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)［J］.上海大學(xué)博士學(xué)位論文，2015（05）：3-6.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.065