CN104281984A - 一种用于微电网经济运行的供电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于微电网经济运行的供电方法，根据微电网建设者的目的对微电网进行运营模式分类，微电网运营模式不同，其经济运行的目标函数和约束条件也不尽相同。本发明所提供的用于微电网经济运行的供电方法，在保证供电可靠的前提下，充分利用风、光等分布式可再生能源、提高可再生能源的利用率，同时保证微电网建设者的预期效益。本发明的有益效果是：在尽量满足微电网建设者主要目的的情况下，充分利用分布式可再生能源，保障供电可靠性的同时避免风、光清洁可再生能源电能的浪费，提高可再生能源的利用率。解决了农村用户无电、供电可靠性差等问题；在保障了用户的供电可靠性的同时，减少了系统自身寿命的损耗，增加了系统的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于微电网经济运行的供电方法。
背景技术
随着分布式电源的发展，微电网的集成与控制成为研究热点，微电网（也译为微网）具有单一可控、灵活调度的特点，可作为备用电源，在大电网异常时，给重要负荷供电。其运行模式灵活切换，具备“黑启动”能力，提高了范围内负荷的供电可靠性。通过因地制宜建设不同形式和规模的微电网，可解决偏远地区的供电问题。微电网经济运行方法可有效整合分布式发电的优势、协调分布式电源与大电网之间的矛盾，充分发挥可再生分布式能源发电的效益，提高供电可靠性。
目前，对于微电网的经济运行方法，已有很多学者进行了研究。大多是针对含多种类型分布式电源的微电网，基于对分布式电源发电预测、及微网内负荷预测，建立基于燃料成本费用、运行维护费用、排污处理费用、综合效益费用等多目标微电网优化调度模型。综合考虑各类分布式电源的发电特性及其对微电网优化运行调度的影响，设定相应的经济运行调度策略，并采用相应的算法算出微电网在多目标下的经济运行最优方案。比如：
中国专利CN201310384411：一种基于光柴储供电系统的运行调度方法，确定系统负荷，明确负荷的实时功率数据；确定可选供电设备，对各设备前一时刻的运行状态进行统计；确定系统运行目标，形成目标函数；确定系统约束条件，形成系统约束等式；运用粒子群优化算法进行系统优化调度计算，确定系统的优化调度方案，明确各设备启停运行状态，从而实现对光柴储供电系统的调度控制功能。
中国专利CN201310553953：基于广义负荷预测的微网经济运行方法，此方法是将微网中的风机、光伏电池以及传统负荷视作广义负荷进行预测，在预测之后采用马尔可夫修正预测误差；用改进粒子群算法求解微网经济运行问题。此经济运行方法为减少储能成本，设定储能只能在孤网运行时使用，降低了风、光的使用率。
中国专利CN201410228322：利用储能装置平抑风光功率波动的微电网运行方法，为含有风电、火电、小水电群作为电源供给的微电网，设计了一种电力系统经济调度优化运行算法，着重分析了小水电群应采用的运行策略，应用于求解微网独立运行状态下的经济运行模式，实现该类型微电网的平稳可靠、高效益运行。对微电网建立经济运行策略问题目标函数模型；利用模拟退火算法和粒子群算法分别求解目标函数模型的值，比较所求出的两个值并协同优化，计算出目标函数模型的最优值，确立微电网的运行模式。
但针对不同运营模式的微电网经济运行方法方面的研究比较少。微电网按投资主体不同可分为投资运营模式和用户自建运营模式，另外，考虑到实际使用中，有时候需要考虑微电网是否是环保运营模式（即尽可能多地使用风机、光伏发电电能供给微网内负载），因此，本发明人提供一种基于企业投资运营模式、个人自发自用模式和环保运营模式三种模式下的微电网经济运行的供电方法。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种用于微电网经济运行的供电方法，相比现有的经济运行方法，能根据不同的投资主体，提供不同的经济运行方案，在尽量满足微电网建设者主要目的的情况下，充分利用分布式可再生能源，保障供电可靠性的同时避免风、光可再生能源电能的浪费，提高可再生能源的利用率。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种用于微电网经济运行的供电方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）判断微电网的工作模式，包括环保运营模式、投资运营模式和自发自用模式；
（2）判断微电网的运行方式，包括并网运行方式和孤网运行方式；
（3）对于环保运营模式下的并网运行方式：
（3-1）判断风机、光伏发电功率之和是否大于预测负荷需求；
（3-2）若步骤（3-1）的判断结果为是，则判断微电网内的蓄电池是否为满电状态；
（3-3）若步骤（3-2）的判断结果为否，则控制风机、光伏所发电能供应微电网内的负载，并将多余电能给蓄电池充电；
（3-4）若步骤（3-2）的判断结果为是，则控制风机、光伏所发电能供应微电网内的负载，并将多余电能送入主网；
（3-5）若步骤（3-1）的判断结果为否，则判断微电网内蓄电池的荷电状态是否高于设定的最低值；
（3-6）若步骤（3-5）的判断结果为是，则控制风机、光伏、蓄电池同时供应微网内的负载；
（3-7）若步骤（3-5）的判断结果为否，则控制风机、光伏、主网同时供应微网内负载；
（4）对于环保运营模式下的孤网运行方式：
（4-1）判断预测发电功率是否大于预测负荷需求；
（4-2）若步骤（4-1）的判断结果为是，则判断蓄电池是否为满电状态；
（4-3）若步骤（4-2）的判断结果为否，则控制风机、光伏发电电能独立供应负载，并将多余电能供应蓄电池充电；
（4-4）若步骤（4-2）的判断结果为是，则控制发电电能独立供应负载，并将多余电能通过卸荷器卸荷；
（4-5）若步骤（4-1）的判断结果为否，则判断蓄电池荷电状态是否高于最低值；
（4-6）若步骤（4-5）的判断结果为是，则控制风机、光伏发电电能和蓄电池同时供应负载；
（4-7）若步骤（4-5）的判断结果为否，则控制风机、光伏发电电能和柴油机同时供应负载；
（5）对于投资运营模式下的并网运行方式：
（5-1）判断风机、光伏发电功率之和是否大于预测负荷需求；
（5-2）若步骤（5-1）的判断结果为是，则判断微电网内的蓄电池是否为满电状态；
（5-3）若步骤（5-2）的判断结果为否，则控制风机、光伏所发电能供应微网内的负载，并将多余电能给蓄电池充电；
（5-4）若步骤（5-2）的判断结果为是，则比较风机、光伏发电成本与市电价格；
（5-5）若步骤（5-4）比较结果为风机、光伏发电成本大于市电价格，则控制风机、光伏所发电能供应微网内的负载，并将多余电能进行卸荷；
（5-5）若步骤（5-4）比较结果为风机、光伏发电成本小于市电价格，则控制风机、光伏所发电能供应微网内的负载，并将多余电能卖给主网；
（5-7）若步骤（5-1）的判断结果为否，则判断微电网内蓄电池的荷电状态是否高于设定的最低值；
（5-8）若步骤（5-7）的判断结果为是，则控制风机、光伏、蓄电池同时供应微网内的负载；
（5-9）若步骤（5-7）的判断结果为否，则控制风机、光伏、主网同时供应微电网内负载；
（6）对于投资运营模式下的孤网运行方式：
（6-1）判断预测发电功率是否大于预测负荷需求；
（6-2）若步骤（6-1）的判断结果为是，则判断蓄电池是否为满电状态；
（6-3）若步骤（6-2）的判断结果为否，则控制风机、光伏发电电能独立供应负载，并将多余电能供应蓄电池充电；
（6-4）若步骤（6-2）的判断结果为是，则控制发电电能独立供应负载，并将多余电能通过卸荷器卸荷；
（6-5）若步骤（6-1）的判断结果为否，则判断蓄电池荷电状态是否高于设定的最低值；
（6-6）若步骤（6-5）的判断结果为是，则控制风机、光伏发电电能和蓄电池同时供应负载；
（6-7）若步骤（6-5）的判断结果为否，则控制风机、光伏发电电能和柴油机同时供应负载；
（7）对于自发自用模式下的并网运行方式：
（7-1）判断风机、光伏发电功率之和是否大于预测负荷需求；
（7-2）若步骤（7-1）的判断结果为是，则控制风机、光伏供应微电网内的负载，并将多余电量卖给主网；
（7-3）若步骤（7-1）的判断结果为否，则控制风机、光伏、主网共同供应微电网内的负载；
（8）对于自发自用模式下的孤网运行方式：
（8-1）判断风机、光伏发电功率之和是否大于预测负荷需求；
（8-2）若步骤（8-1）的判断结果为是，则控制风机、光伏供应微网内的负载，并将多余电量卸荷；
（8-3）若步骤（8-1）的判断结果为否，则控制风机、光伏发电量保证重要负荷，断开次要负载。
根据微电网建设者的目的对微电网进行运营模式分类，微电网运营模式不同，其经济运行的目标函数和约束条件也不尽相同。本发明所提供的用于微电网经济运行的供电方法，在保证供电可靠的前提下，充分利用风、光等分布式可再生能源、提高可再生能源的利用率，同时保证微电网建设者的预期效益。
本发明的有益效果是：在尽量满足微电网建设者主要目的的情况下，充分利用分布式可再生能源，保障供电可靠性的同时避免风、光清洁可再生能源电能的浪费，提高可再生能源的利用率。解决了农村用户无电、供电可靠性差等问题；在保障了用户的供电可靠性的同时，减少了系统自身寿命的损耗，增加了系统的使用寿命。
附图说明
图1是本发明环保运营模式和投资运营模式系统的结构示意图；
图2是本发明自发自用模式系统的结构示意图；
附图的标记含义如下：
1：风机；2：光伏；3：柴油机；4：蓄电池；5：主网；6：卸荷器；7：用户。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1所示为环保运营模式（环保运营模下工作时，尽可能多地使用风机1、光伏2发电电能供给微电网内负载）和投资运营模式（包括电网投资运营模式、企业投资运营模式，在不亏本的情况下尽可能多地使用风、光电能）的发电系统，系统包括风机1、光伏2、柴油机3、蓄电池4、主网5和卸荷器6。图2是自发自用模式（主要目的是满足自身的负荷需求）的发电系统，系统包括风机1、光伏2、主网5和卸荷器6。图1和图2中7代表用户7。不同运营模式对微电网的经济运行的目标不同，因此，本发明提供一种基于投资运营模式、自发自用模式和环保运营模式三种模式下的微电网经济运行的供电方法。
一种用于微电网经济运行的供电方法，包括如下步骤：
（1）判断微电网的工作模式，包括环保运营模式、投资运营模式和自发自用模式：
（2）判断微电网的运行方式，包括并网运行方式和孤网运行方式：
对于步骤（2）的判断，可以采用提前标记的做法，比较简单，但使用不够灵活，而且，一旦运行方式发生变化，还需要重新标记，因此，优选，步骤（2）的判断采用如下技术手段：采集主网的频率和电压，并和正常值进行比较：
若主网的频率和电压均正常，则判断微电网采用并网运行方式；
若主网的电压异常或失电，或主网的频率异常或失电，则判断微电网采用孤网运行方式。
下面针对各种情况进行详细描述：
（3）对于环保运营模式下的并网运行方式：
（3-1）判断风机、光伏发电功率之和是否大于预测负荷需求，即首先对负荷需求进行预测得到预测值，将风机、光伏发电功率之和与预测值进行比较；
（3-2）若步骤（3-1）的判断结果为是，则判断微电网内的蓄电池是否为满电状态；
（3-3）若步骤（3-2）的判断结果为否，则由风机、光伏所发电能供应微电网内的负载，多余电能给蓄电池充电；
（3-4）若步骤（3-2）的判断结果为是，则由风机、光伏所发电能供应微电网内的负载，多余电能送入主网；
（3-5）若步骤（3-1）的判断结果为否，则判断微电网内蓄电池的荷电状态是否高于设定的最低值；
（3-6）若步骤（3-5）的判断结果为是，则由风机、光伏、蓄电池同时供应微网内的负载；
（3-7）若步骤（3-5）的判断结果为否，则由风机、光伏、主网同时供应微网内负载。
（4）对于环保运营模式下的孤网运行方式：
（4-1）判断预测发电功率是否大于预测负荷需求，即首先对发电功率和负荷需求进行预测，然后进行比较；
（4-2）若步骤（4-1）的判断结果为是，则判断蓄电池是否为满电状态；
（4-3）若步骤（4-2）的判断结果为否，则风机、光伏发电电能独立供应负载，多余电能供应蓄电池充电；
（4-4）若步骤（4-2）的判断结果为是，则发电电能独立供应负载，多余电能通过卸荷器卸荷；
（4-5）若步骤（4-1）的判断结果为否，则判断蓄电池荷电状态是否高于最低值；
（4-6）若步骤（4-5）的判断结果为是，则由风机、光伏发电电能和蓄电池同时供应负载；
（4-7）若步骤（4-5）的判断结果为否，则由风机、光伏发电电能和柴油机同时供应负载。
（5）对于投资运营模式下的并网运行方式：
（5-1）判断风机、光伏发电功率之和是否大于预测负荷需求，即首先对负荷需求进行预测得到预测值，将风机、光伏发电功率之和与预测值进行比较；
（5-2）若步骤（5-1）的判断结果为是，则判断微电网内的蓄电池是否为满电状态；
（5-3）若步骤（5-2）的判断结果为否，则由风机、光伏所发电能供应微网内的负载，多余电能给蓄电池充电；
（5-4）若步骤（5-2）的判断结果为是，则比较风机、光伏发电成本与市电价格；
（5-5）若步骤（5-4）比较结果为风机、光伏发电成本大于市电价格，则由风机、光伏所发电能供应微网内的负载，多余电能进行卸荷；
（5-5）若步骤（5-4）比较结果为风机、光伏发电成本小于市电价格，则由风机、光伏所发电能供应微网内的负载，多余电能卖给主网；
（5-7）若步骤（5-1）的判断结果为否，则判断微电网内蓄电池的荷电状态是否高于设定的最低值；
（5-8）若步骤（5-7）的判断结果为是，则由风机、光伏、蓄电池同时供应微网内的负载；
（5-9）若步骤（5-7）的判断结果为否，则由风机、光伏、主网同时供应微电网内负载。
（6）对于投资运营模式下的孤网运行方式：
（6-1）判断预测发电功率是否大于预测负荷需求，即首先对发电功率和负荷需求进行预测，然后进行比较；
（6-2）若步骤（6-1）的判断结果为是，则判断蓄电池是否为满电状态；
（6-3）若步骤（6-2）的判断结果为否，则风机、光伏发电电能独立供应负载，多余电能供应蓄电池充电；
（6-4）若步骤（6-2）的判断结果为是，则发电电能独立供应负载，多余电能通过卸荷器卸荷；
（6-5）若步骤（6-1）的判断结果为否，则判断蓄电池荷电状态是否高于设定的最低值；
（6-6）若步骤（6-5）的判断结果为是，则由风机、光伏发电电能和蓄电池同时供应负载；
（6-7）若步骤（6-5）的判断结果为否，则由风机、光伏发电电能和柴油机同时供应负载。
（7）对于自发自用模式下的并网运行方式：
（7-1）判断风机、光伏发电功率之和是否大于预测负荷需求，即首先对负荷需求进行预测得到预测值，将风机、光伏发电功率之和与预测值进行比较；
（7-2）若步骤（7-1）的判断结果为是，则由风机、光伏供应微电网内的负载，多余电量卖给主网；
（7-3）若步骤（7-1）的判断结果为否，则由风机、光伏、主网共同供应微电网内的负载。
（8）对于自发自用模式下的孤网运行方式：
（8-1）判断风机、光伏发电功率之和是否大于预测负荷需求，即首先对负荷需求进行预测得到预测值，将风机、光伏发电功率之和与预测值进行比较；
（8-2）若步骤（8-1）的判断结果为是，则由风机、光伏供应微网内的负载，多余电量卸荷；
（8-3）若步骤（8-1）的判断结果为否，则由风机、光伏发电量保证重要负荷，断开次要负载。
其中，优选，蓄电池荷电状态的最低值为荷电状态的50%，既保证微电网系统的安全运行，也增加蓄电池的使用寿命。
根据微电网建设者的目的对微电网进行运营模式分类，微电网运营模式不同，其经济运行的目标函数和约束条件也不尽相同。本发明所提供的用于微电网经济运行的供电方法，在保证供电可靠的前提下，充分利用风、光等分布式可再生能源、提高可再生能源的利用率，同时保证微电网建设者的预期效益。
本发明的有益效果是：在尽量满足微电网建设者主要目的的情况下，充分利用分布式可再生能源，保障供电可靠性的同时避免风、光清洁可再生能源电能的浪费，提高可再生能源的利用率。解决了农村用户无电、供电可靠性差等问题；在保障了用户的供电可靠性的同时，减少了系统自身寿命的损耗，增加了系统的使用寿命。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种用于微电网经济运行的供电方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）判断微电网的工作模式，包括环保运营模式、投资运营模式和自发自用模式；
（2）判断微电网的运行方式，包括并网运行方式和孤网运行方式；
（3）对于环保运营模式下的并网运行方式：
（3-1）判断风机、光伏发电功率之和是否大于预测负荷需求；
（3-2）若步骤（3-1）的判断结果为是，则判断微电网内的蓄电池是否为满电状态；
（3-3）若步骤（3-2）的判断结果为否，则控制风机、光伏所发电能供应微电网内的负载，并将多余电能给蓄电池充电；
（3-4）若步骤（3-2）的判断结果为是，则控制风机、光伏所发电能供应微电网内的负载，并将多余电能送入主网；
（3-5）若步骤（3-1）的判断结果为否，则判断微电网内蓄电池的荷电状态是否高于设定的最低值；
（3-6）若步骤（3-5）的判断结果为是，则控制风机、光伏、蓄电池同时供应微网内的负载；
（3-7）若步骤（3-5）的判断结果为否，则控制风机、光伏、主网同时供应微网内负载；
（4）对于环保运营模式下的孤网运行方式：
（4-1）判断预测发电功率是否大于预测负荷需求；
（4-2）若步骤（4-1）的判断结果为是，则判断蓄电池是否为满电状态；
（4-3）若步骤（4-2）的判断结果为否，则控制风机、光伏发电电能独立供应负载，并将多余电能供应蓄电池充电；
（4-4）若步骤（4-2）的判断结果为是，则控制发电电能独立供应负载，并将多余电能通过卸荷器卸荷；
（4-5）若步骤（4-1）的判断结果为否，则判断蓄电池荷电状态是否高于最低值；
（4-6）若步骤（4-5）的判断结果为是，则控制风机、光伏发电电能和蓄电池同时供应负载；
（4-7）若步骤（4-5）的判断结果为否，则控制风机、光伏发电电能和柴油机同时供应负载；
（5）对于投资运营模式下的并网运行方式：
（5-1）判断风机、光伏发电功率之和是否大于预测负荷需求；
（5-2）若步骤（5-1）的判断结果为是，则判断微电网内的蓄电池是否为满电状态；
（5-3）若步骤（5-2）的判断结果为否，则控制风机、光伏所发电能供应微网内的负载，并将多余电能给蓄电池充电；
（5-4）若步骤（5-2）的判断结果为是，则比较风机、光伏发电成本与市电价格；
（5-5）若步骤（5-4）比较结果为风机、光伏发电成本大于市电价格，则控制风机、光伏所发电能供应微网内的负载，并将多余电能进行卸荷；
（5-5）若步骤（5-4）比较结果为风机、光伏发电成本小于市电价格，则控制风机、光伏所发电能供应微网内的负载，并将多余电能卖给主网；
（5-7）若步骤（5-1）的判断结果为否，则判断微电网内蓄电池的荷电状态是否高于设定的最低值；
（5-8）若步骤（5-7）的判断结果为是，则控制风机、光伏、蓄电池同时供应微网内的负载；
（5-9）若步骤（5-7）的判断结果为否，则控制风机、光伏、主网同时供应微电网内负载；
（6）对于投资运营模式下的孤网运行方式：
（6-1）判断预测发电功率是否大于预测负荷需求；
（6-2）若步骤（6-1）的判断结果为是，则判断蓄电池是否为满电状态；
（6-3）若步骤（6-2）的判断结果为否，则控制风机、光伏发电电能独立供应负载，并将多余电能供应蓄电池充电；
（6-4）若步骤（6-2）的判断结果为是，则控制发电电能独立供应负载，并将多余电能通过卸荷器卸荷；
（6-5）若步骤（6-1）的判断结果为否，则判断蓄电池荷电状态是否高于设定的最低值；
（6-6）若步骤（6-5）的判断结果为是，则控制风机、光伏发电电能和蓄电池同时供应负载；
（6-7）若步骤（6-5）的判断结果为否，则控制风机、光伏发电电能和柴油机同时供应负载；
（7）对于自发自用模式下的并网运行方式：
（7-1）判断风机、光伏发电功率之和是否大于预测负荷需求；
（7-2）若步骤（7-1）的判断结果为是，则控制风机、光伏供应微电网内的负载，并将多余电量卖给主网；
（7-3）若步骤（7-1）的判断结果为否，则控制风机、光伏、主网共同供应微电网内的负载；
（8）对于自发自用模式下的孤网运行方式：
（8-1）判断风机、光伏发电功率之和是否大于预测负荷需求；
（8-2）若步骤（8-1）的判断结果为是，则控制风机、光伏供应微网内的负载，并将多余电量卸荷；
（8-3）若步骤（8-1）的判断结果为否，则控制风机、光伏发电量保证重要负荷，断开次要负载。
2.根据权利要求1所述的一种用于微电网经济运行的供电方法，其特征在于，步骤（2）中，若主网的频率和电压均正常，则判断微电网采用并网运行方式。
3.根据权利要求1所述的一种用于微电网经济运行的供电方法，其特征在于，步骤（2）中，若主网的电压异常或失电，或主网的频率异常或失电，则判断微电网采用孤网运行方式。
4.根据权利要求1所述的一种用于微电网经济运行的供电方法，其特征在于，蓄电池荷电状态的最低值为荷电状态的50%。
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