风光柴储智能微电网能量管理控制策略设计-张弘

风光柴储智能微电网 能量管理控制策略设计 张弘 辉伦太阳能科技 2018.11 目录 微电网的 功能与拓 扑结构 微电网内不同类型 节点的 约束条件 微电网不同模式下 的 控制策略 微电网能量控制策 略的 实践验证 微电网简介 /拓扑结构 风、光、柴、储，各自的角色 风光柴储微电网简介 微电网 是指小型的本地 发电 –输电 –用电 结构， 配合 能量控制策 略，构筑出的能量管理网络。 风、光、柴、储 , 是微电网最常见的，也是重要的四种 节点 ，组 合起来可以构筑兼具效率与稳定性的微电网结构。 四种节点各自有不同的 特性 ，管理时必须兼顾。 风光柴储微电网拓扑结构 微电网内节点的约束条件 整体的安全依赖于部分 风机约束 AC-DC型 风速约束 输出约束 蓄电池过压 风机控制端主动刹车 监测中间蓄电池状态 间接管理 逆变器监视蓄电池容 量，线性调节输出 V b a t V Pw 5 0 5 4 AC P w e 5 54V 54V50 50V 5054 50V* 0 b a t b a t b a t we b a t wew V VV V P PP         − − 太阳光伏发电的约束方式 MPPT 调整 非稳定 发电 单方向 功率限制 MPPT示意 柴油发电机的约束条件 电压 /频率控制 模式 最优工作区间 避免低效率 工况 最小运行时间 禁止震荡开 闭 定期检测维护 储能单元约束 电压 约束 电流 约束 容量 约束 接口 约束 储能单元约束 锂电池 ▪ 锂电池电压约束 ▪ 锂电池的电压在充满和放空附近会呈现 急剧变化的趋势。 ▪ 仅使用 595的中间区域。 储能单元约束 锂电池 – 电流约束 ▪ 锂电池电流约束 ▪ 工作电流大小会影响温度，高温下锂 电池寿命明显降低。 ▪ 必须控制充放电功率功率，并使用散 热措施。 储能单元约束 锂电池 – 容量约束 ▪ 锂电池容量约束 ▪ 无论何种类型电池，其循环次数 与放电的深度呈反比例关系。 ▪ 越高的深度，利用率越高，寿命 减少。 ▪ 越低深度，利用率低，一次建设 成本大。 ▪ 60 70是较合适区间。 储能单元约束 锂电池 – 容量约束 储能单元约束 锂电池 – 接口约束 储能变流器是 储能单元与微电网交换能量的桥梁。 储能变流器电池端电池电压须匹配，电网端电压也要同 时匹配。 储能变流器功率与电池组容量可以动态变化。 对于短周期调峰调频，功率 /容量 比值相对大，对电池放电能力要求高。 对于长周期峰谷交易，离网运行准备，功率 /容量 对电池放电速度能力 要求低。 离 /并网能量控制策略 微电网控制策略 – 并网 计划管理 母线功率自平衡 设备监控与信息采集 并 网 能 量 控 制 流 程 微电网控制策略 – 离网 离网下，储能单元自动转换到 VF模式，不再能自由控制。 对于电力溢出的情况，通过限制新能源发电来缓解。 对于电力不足的情况，启动柴油发电机，借助外力缓解。 微电网控制策略 – 离网 限制新能源发电的时机 储能单元充电容量达到上限，此时应降低新能源出力，降幅为当前储能单元充 电功率，目的是修改储能单元工作方向为放电。 储能单元充电功率达到上限，此时应降低新能源出力，限制功率不超过最大充 电功率与总负载功率的和。 新能源出力有浮动，为确保充分利用发电，在平衡状态下，逐渐提高新能源的 当前限制功率。 微电网控制策略 – 离网 启动发电机的时机 储能单元电池容量低于 25，启动发电机，以小额功率对电池充电，确保负载 加充电功率在发电机最佳工作功率范围之内。 储能单元放电功率接近超过额定上限，启动发电机，降低储能单元比例。 发电机启动后以作为主电源工作，储能单元允许以指定功率工作。 微电网控制策略 – 离网 关闭发电机时机 避免发电机频繁启停，设置相对高的 SOC目标值，需要储能达到该 SOC值，发 电机才允许退出。 考虑到新能源有可能加入，设置一个 SOC准目标值，储能达到该目标值，且新 能源输出高于负载时，允许发电机退出。 必须运行超过最小时间限制，才可以关闭发电机连接。 微 电 网 离 网 控 制 策 略 能量控制策略的实践验证 工程实践 ▪ 5KW光伏车棚 ， 并网逆变 器 。 ▪ 500W风力发电机配套设备 ， 蓄电池逆变器 。 ▪ 12KWH锂电池储能单元 ， 搭配 5KW输出储能变流器 。 ▪ 负载主要为电动车充电 ， 少 部分为空调 。 工程实践 ▪ 通信及能量管理系统配置 ▪ 串口转以太网服务器 ， 驳 接 RS485,232等设备 。 ▪ 本地能量管理系统 ， 通过 TCP/IP访问设备端口 ， 监 控并管理微电网各节点 。 ▪ Http数据访问接口 ， 提供 远程监控与调试服务 。 微电网并网计划 借助计划曲线，适时调整微电网运行计划，利用峰谷电价，提高经济效益。 每日状态推送 能量管理系统以 5分钟为间隔，记录微电网每日状态，功率分布，电池容量。 谢谢 End