發(fā)明專利︱用于控制微電網(wǎng)的操作的微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)和方法

近日，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局公布專利“用于控制微電網(wǎng)的操作的微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)和方法”，申請(qǐng)人為ABB研究有限公司。

摘要：微電網(wǎng)包括多個(gè)分布式能量資源，諸如可控制分布式發(fā)電機(jī)(104、106、108、110、112)和電能存儲(chǔ)設(shè)備(114)。一種控制微電網(wǎng)的操作的方法，包括：周期性地更新用于微電網(wǎng)的能量資源調(diào)度，其包括可控制分布式發(fā)電機(jī)(104、106、108、110、112)的開(kāi)/關(guān)狀態(tài)以及電能存儲(chǔ)設(shè)備(114)的充電/放電狀態(tài)和速率，并且至少部分地基于用于微電網(wǎng)(200)的可再生能量生成和負(fù)載預(yù)測(cè)來(lái)滿足定義的時(shí)間窗中的第一控制目標(biāo)。

該方法進(jìn)一步包括周期性地確定用于可控制分布式能量資源(104、106、108、110、112)的功率設(shè)定點(diǎn)，這滿足在定義的時(shí)間窗內(nèi)當(dāng)前時(shí)間間隔的第二控制目標(biāo)，第二控制目標(biāo)是至少用于微電網(wǎng)(210)的分布式能量資源調(diào)度的函數(shù)。

發(fā)明背景:

微電網(wǎng)是本地區(qū)域內(nèi)的分布式能量資源(分布式發(fā)電和儲(chǔ)能)和負(fù)載的半自主分 組。該負(fù)載可以是實(shí)用 “ 客戶”、若干站點(diǎn)的分組或以協(xié)調(diào)方式進(jìn)行操作的分布式站點(diǎn)。分布 式發(fā)電機(jī)可以包括往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)型發(fā)電機(jī)、微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池、光伏/太陽(yáng)能或 其他小規(guī)?？稍偕l(fā)電機(jī)。所有可控制分布式能量資源和負(fù)載以下述方式互連，該方式使 得設(shè)備能夠執(zhí)行特定的微電網(wǎng)控制功能。例如，該系統(tǒng)的能量平衡必須通過(guò)調(diào)度來(lái)保持，并 且非關(guān)鍵負(fù)載可能在能量短缺或高操作成本的時(shí)間期間被縮短或削減。在能夠獨(dú)立于宏電 網(wǎng)(以孤島模式)進(jìn)行操作的同時(shí)，微電網(wǎng)通常與變電站或電網(wǎng)(即宏電網(wǎng))互連地起作用， 從宏電網(wǎng)購(gòu)買能量資源并且可能在不同的時(shí)間向回銷售能量和輔助服務(wù)。宏電網(wǎng)通常是基 于微電網(wǎng)的總的系統(tǒng)能量要求來(lái)設(shè)計(jì)的。功率質(zhì)量和可靠性的非均勻電平通常被供應(yīng)給終 端用戶。微電網(wǎng)通常對(duì)宏電網(wǎng)呈現(xiàn)為單個(gè)可控實(shí)體。

大多數(shù)微電網(wǎng)控制系統(tǒng)采用集中式或分布式機(jī)制。分布式微電網(wǎng)控制系統(tǒng)大多在 孤島偏遠(yuǎn)地區(qū)和弱電網(wǎng)連接的微電網(wǎng)中使用，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性是主要問(wèn)題，并且控制目標(biāo) 主要是保持微電網(wǎng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。集中式微電網(wǎng)控制在中央控制器中執(zhí)行微電網(wǎng)的協(xié)調(diào)管 理，中央控制器監(jiān)視整個(gè)系統(tǒng)的操作狀況，根據(jù)最小化操作成本來(lái)進(jìn)行最優(yōu)控制決定，減少 化石燃料消耗，提供用于公共電網(wǎng)的服務(wù)等，并且然后將功率設(shè)定點(diǎn)傳送到分布式能量資 源并且將控制命令傳送到微電網(wǎng)內(nèi)的可控制負(fù)載。大多數(shù)傳統(tǒng)的集中式微電網(wǎng)控制系統(tǒng)在 多個(gè)時(shí)間間隔中實(shí)現(xiàn)與在線經(jīng)濟(jì)調(diào)度(ED)或在線ED相結(jié)合的所謂的 “ 提前一天”DER(分布 式能量資源)調(diào)度過(guò)程。這些解決方案嘗試在考慮到可再生發(fā)電和負(fù)載預(yù)測(cè)的同時(shí)在預(yù)定 義的時(shí)間段中提供優(yōu)化的操作策略。

具有在線ED方法的提前一天DER調(diào)度基于用于微電網(wǎng)的提前一天可再生發(fā)電和負(fù) 載預(yù)測(cè)來(lái)生成用于接下來(lái)24小時(shí)時(shí)段的最優(yōu)操作計(jì)劃。由于不精確預(yù)測(cè)技術(shù)和可再生能量 資源發(fā)電和負(fù)載需求的高可變性而導(dǎo)致在提前一天的時(shí)間范圍中執(zhí)行的DER調(diào)度無(wú)法提供 可靠的操作計(jì)劃，并且因此不利地影響在線ED。

在多個(gè)時(shí)間間隔中的在線ED將最近發(fā)電和負(fù)載預(yù)測(cè)包含在操作決定中。然而，該 方法在每個(gè)執(zhí)行間隔(例如，每5到15分鐘)實(shí)時(shí)地具有顯著的計(jì)算復(fù)雜度，以提供不僅用于 當(dāng)前間隔而且用于未來(lái)間隔的控制決定。由于沉重的計(jì)算負(fù)擔(dān)，通常布置僅考慮微電網(wǎng)的 功率平衡的簡(jiǎn)化優(yōu)化，而不是通過(guò)功率流分析提供的更具體的操作限制。

發(fā)明特征：

1 .一種控制微電網(wǎng)的操作的方法，所述微電網(wǎng)包括多個(gè)分布式能量資源，所述多個(gè)分 布式能量資源包括可控制分布式發(fā)電機(jī)(104、106、108、110、112)和電能存儲(chǔ)設(shè)備(114)，所述方法包括：周期性地更新用于所述微電網(wǎng)的分布式能量資源調(diào)度，所述分布式能量資源調(diào)度包括 所述可控制分布式發(fā)電機(jī)(104、106、108、110、112)的開(kāi)/關(guān)狀態(tài)以及所述電能存儲(chǔ)設(shè)備 (114)的充電/放電狀態(tài)和速率，并且所述分布式能量資源調(diào)度至少部分地基于針對(duì)所述微電網(wǎng)(200)的可再生能量生成和負(fù)載預(yù)測(cè)來(lái)滿足對(duì)于定義的時(shí)間窗中的第一控制目標(biāo);以及周期性地確定用于所述可控制分布式能量資源(104、106、108、110、112)的功率設(shè)定 點(diǎn)，所述功率設(shè)定點(diǎn)滿足對(duì)于所述預(yù)定義的時(shí)間窗內(nèi)當(dāng)前時(shí)間間隔的第二控制目標(biāo)，所述 第二控制目標(biāo)是至少用于所述微電網(wǎng)(210)的所述分布式能量資源調(diào)度的函數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述分布式能量資源調(diào)度被再次更新并且所述 定義的時(shí)間窗被移動(dòng)之前，針對(duì)所述定義的時(shí)間窗內(nèi)的至少兩個(gè)連續(xù)時(shí)間間隔來(lái)確定用于 所述可控制分布式能量資源(104、106、108、110、112)的所述功率設(shè)定點(diǎn)。