专利类型：发明专利
语 言：中文
申 请 号：CN201811056883.2
申 请 日：20180911
发 明 人：王磊王康康蔡明陈柳严晋跃
申 请 人：重庆大学
申请人地址：400030 重庆市沙坪坝区沙正街174号
公 开 日：20181221
公 开 号：CN201811056883.2
代 理 人：吴彬
代理机构：重庆信航知识产权代理有限公司 50218
摘 要：本发明公开了一种基于需求侧响应的光伏?电池微电网混合能量调度管理方法，包括：1)设计光伏发电系统的光伏电流等效电路模型；2)建立光伏发电系统最大功输出率模型；……；5)建立光伏?电池微电网系统的总经济收益模型；6)建立光伏?电池微电网系统最高经济收益NPV和最高自给率SSR的模型；7)建立如下能量调度管理策略，控制光伏?电池微电网系统中由锂电池组成的蓄能电池单元在以下状态之间切换。本发明充分考虑了用户负载和光伏电力源的季节性特征，将光伏?电池微电网的能量调度管理策略采用两种策略混合的方式，充分发挥储能系统的作用，实现两种策略实时无缝切换，达到提高其经济效益的同时，兼顾了系统的可靠性和环保性。
主 权 项：1.一种基于需求侧响应的光伏?电池微电网混合能量调度管理方法，其特征在于：包括以下步骤：1)设计光伏发电系统的光伏电流等效电路模型如下：![]()
式中：IPH为光伏电流，单位为A；I0为二极管模型反向饱和电流流，单位为A；a为理想参数因子；Rsh为分流电阻，单位为Ω；Rs为串联电阻，单位为Ω；IPV为模拟光伏系统供电电流，VPV为模拟光伏系统供电电压；2)建立光伏发电系统最大功输出率模型如下：PPV，mpp＝max(VPV，IPV)?????????(2)3)光伏发电系统的蓄电池采用锂离子电池，在考虑锂离子电池的荷电状态下，建立电池的电压与电流之间的方程关系如下：![]()
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式中：V为锂离子电池的电压，单位为V；E0为锂离子电池的开路电压，单位为V；K为偏振常数，单位为V/Ah；Q为锂离子电池的容量；∫it为累计充电电量；A为指数区域振幅，单位为V；i为锂离子电池的电流；i*为过滤电流；R为内部电阻；B为指数区时间常数的倒数；4)用标准充放电次数测算锂离子电池的寿命，锂离子电池充放电次数与充放电深度之间的关系如下：![]()
式中：N为锂离子电池充放电次数，DOD表示锂离子电池充放电深度，c、m、d为通过拟合确定的参数。根据充放电深度的标准，建立充放电次数与锂离子电池的循环使用寿命关系的方程：![]()
式中：Nst为标准条件下的检测循环次数；Nred单位年内锂离子电池的充放电次数；DODi为第i次循环充放电中锂离子电池充放电深度；DODst为标准检测条件下的充放电深度；Ri取值为周期数，一般取值0.5和1；将循环次数计算所得Lcycle与产品标准寿命Lcal进行比较，为保证系统供电可靠性，锂离子电池寿命取其小值：L＝min(Lcycle，Lcal)???????????????(7)5)建立光伏?电池微电网系统的总经济收益模型Ry为：Ry＝REX，y+RER，y+RPS，y?????(8)其中：RER，y是由光伏、电池储能电力源的接入，减少从电网购电，带来的经济收益；![]()
M为单位年内小时数，一年中M设定取值为8760小时；ELr，t是动态市场电价；PL，t为t时刻用户负载，PGim，t为t时刻电网输出的电量；REX，y是光伏?电池系统输出电能获得的经济收益，![]()
PGex，t为t时刻电网购入电量；ELw，t是单位电量实时批发动态电价，即光伏?电池系统将额外电能向电网售出的电价；RPS，y是由光伏?电池微电网系统中的电池储能系统根据市场电价和用户负载需求，进行峰值调节获得的经济收益，RPS，y＝(max(PL，t)?max(PGim，t))·GFPS，GFPS为单位电量每年因峰值调节获得的经济收益；PGim，t和PGex，t的约束条件如下：![]()
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PG，t是电网向光伏?电池微电网系统的交换功率，当电网向微电网输电时，为正值，当微电网向电网售电，为负值；6)建立光伏?电池微电网系统最高经济收益NPV和最高自给率SSR的模型：![]()
式中：Cinv为系统建设投资成本；Cmai，y为运行维护成本，Crep，y为置换成本；Ry为系统总收益；dr为折现率；T是指光伏系统的标准使用寿命，T的设定取值为25年；其中：Cinv＝UICbattery·CAPbattery+UICPV·CAPPV??????????(12)式中：UICbattery为单位电池容量成本；CAPbattery为电池储能容量；UICPV为单位光伏容量成本；CAPPV为光伏电力源容量；其中，在系统全生命周期内，由于电池系统的使用寿命低于光伏系统的使用寿命，因此电池系统存在置换成本，其置换费用与电池系统投资成本一致；另外光伏?电池微电网系统还存在运行维护成本，设定每年运行维护成本不变，即：Crep，y＝UICbattery·CAPbattery·rrep，battery+UICPV·CAPPV·rrep，PV???????(13)式中：rrep，battery为全生命周期内，电池储能系统运行维护参数因子；rrep，PV为全生命周期内，光伏系统运行维护参数因子；最高自给率SSR的模型如下：![]()
M为单位年内小时数，一年中M设定取值为8760小时；对上述最高经济收益NPV和最高自给率SSR的模型求解，找出Pareto最优解；7)建立如下能量调度管理策略，控制光伏?电池微电网系统中由锂电池组成的蓄能电池单元在以下状态之间切换：①在寒冷季节，当T＜Ts∩T＞Te时，蓄能电池单元在以下三种状态之间切换：情况1：PNet，t≥PH时，蓄电池以PH大小进行放电，约束条件为：PG，t≥PH，0≤PB，t≤PMdisc，t；情况2：PNet，t≤PL时，微电网中蓄能电池单元处于荷电状态PMchart≤PB，t≤0，同时为了保证用户负载用电的经济性，这时需要满足PG，t≤PH；此外根据直流母线与交流母线的功率交换情况，分为以下A、B两种情况：A、PB，t+PPV，t≥0：光伏电力源系统除了对电池进行荷电，还承担负载功率，即功率从直流母线转移至交流母线，即系统满足功率条件：(PB，t+PPV，t)·ηinv＝PL，t?PG，t；B、PB，t+PPV，t＜0：除了光伏系统全部对电池进行荷电，而且电网也通过直交流母线对电池进行充电，即功率从交流母线转移至直流母线，即系统满足功率条件：PB，t+PPV，t＝(PL，t?PG，t)·ηinv；情况3：PL＜PNet，t＜PH时，光伏系统和电网满足负载，功率从直流母线流向交流母线，微电网中蓄能电池单元处于不充电也不放电状态，即系统满足功率条件：PB，t＝0，PPV，t·ηnv＝PL，t?PG，t；Ts和Te分别指传统的微电网能量调度运行策略的起始点和结束点，或者说Ts和Te分别指基于需求侧响应的能量调度运行策略的结束点和起始点；T表示系统运行的时间轴，任意时刻；PNet，t表示主网净供电功率，PNet，t＝PL，t?PPV，t·ηinv，系统中除去光伏电力源直接供电的剩余负载；PH为用于确定微电网中蓄能电池单元的充放电状态的参考上限值；PL为用于确定微电网中蓄能电池单元的充放电状态的参考下限值；PL，t为用户用电需求的负载功率；PPV，t为光伏电力源系统的输出功率；PGt是电网向微电网系统的交换功率，当电网向微电网输电时，为正值，当微电网向电网售电，为负值；PB，t是蓄能电池单元的荷电功率，当蓄能电池单元处于放电状态时，为正值，当蓄电池单元处于充电状态时，为负值；ηinv表示直流母线和交流母线之间的逆变器转化效率，取数值为0.95；PMdisc，t表示蓄电池处于放电状态时的最小值，即下限值；PMchar，t表示蓄电池处于充电状态时的最大值，即上限值；②在温暖季节，当Ts≤T≤Te时，采用传统能量调度管理策略，具体如下：I、光伏系统供电功率满足负载当光伏系统供电功率满足用户负载需求时，即![]()
时，锂离子蓄电池处于荷电状态，当蓄电池充满之后，额外电力以该地区市场动态电价ELw，t输送到电网，接受主网的能量调度；II、光伏系统供电功率不能满足负载，即![]()
时，又分以下两种情况：1)光伏?电池储能微电网系统处于离网运行状态：这时光伏系统不满足用户负载需求的部分由锂离子蓄电池单元进行补偿供电，即处于放电状态，且由光伏系统和电池系统满足用户负载需求。2)光伏?电池储能微电网系统处于并网运行状态：这时光伏系统不满足用户负载需求的部分由锂离子蓄电池单元进行补偿供电，且以最大功率供电仍然不能满足用户负载需求，这时系统从主网以电力单位零售市场电价ELr，t进行购电。
关 键 词：
法律状态：公开
IPC专利分类号：H02J3/32;H02J3/00;H02J7/35;H02J7/00;H02J3/38;H02J3/00;H;H02;H02J;H02J3;H02J7;H02J3/32;H02J3/00;H02J7/35;H02J7/00;H02J3/38;H02J3/00
