一种改进的光伏微网能量管理模型的管理

张 红，李生珠（1.长春工程学院；2. 长春供电公司；3. 吉林省配电自动化工程研究中心，长春 130012）



一种改进的光伏微网能量管理模型的管理

张 红［1，3］，李生珠［2］
（1.长春工程学院；2. 长春供电公司；3. 吉林省配电自动化工程研究中心，长春 130012）

摘 要：分布式电源作为可再生能源发电不断的向用户提高低碳，高效的绿色电力，在电力产业的清洁化起到重要的作用。分布式电源具有动态不确定性导致能源管理系统的不确定性。分析了微网系统孤岛和并网两种模式的控制策略并建立了光伏、风电、燃料、同步发电单元的能量管理模型。

关键词：微网；燃料电池；管理模型

0　引言

能源是人类生存及发展基础。人类对能源的需求大幅增长，现如今能源危机威胁着人类的经济发展，大量煤电、火电等能源的使用产生大量的二氧化碳，导致温室效应，人类的生存环境受到威胁，纷纷转向可持续发展能源战略规划，开发利用分布式发电能源。新能源发电接入传统电力系统并达到规模应用，对于缓解能源紧张和抑制环境污染必将产生积极的意义。分布式电源指的是利用可再生能源独立发电的小型发电系统，包括风能、太阳能、小水电和燃气轮机等。光伏发电具有间歇性和不稳定性（季节性、时段性、瞬时突变性）特点，该特点会对大电网造成冲击。文献［1］风光互补发电系统在并网和独立运行下的能量供需平衡的检测和对电网的影响，蓄电池的充放电管理和市电、负载的控制要求。

1　微网的运行策略

微网的运行具有不稳定性，其不同于传统电网发电单元，微网能提高电网的供电可靠性、降低线路网损和环境污染，是配电网的有益补充［2］。

微网既可以孤岛运行，也可以与外部电网并网运行，微网在与电网并网运行，能量双向运行，其在不用的运行模式下需要采用不同的能量控制策略。

在离网运行中，当光伏微网的发电量大于负荷的需求，采用先给储能单元充电的等方式，储能的电量达到设定的需求，则根据时时电价将发电成本高的发电设备停止，保证光伏电网内部的正常运行。

当微网的时时发电量小于负荷的需求时，储能设备的高于设定值，则采用储能单元先放电，当储能单元低于设定值，启动报价高的分布式电源进行时时的供电。

当微网的发电量与负荷需求持平时，储能单元低于设定值，优先保证给储能单元充电。如果高于设定值，则根据电网报价，关闭运行成本高的发电设备。

2　微网能量管理模型

2.1光伏电池能量管理模型

光伏电池的输出功率收到太阳照度，温度、太阳能电池板的倾斜度等问题的决定，在不同的情况下输出的功率也不相同，经过经验的总结，得到太阳能电池板的输出功率由如下公式表达［3］：

式中N 为组件数量，FF 为填充因子，Vy光伏电池板输出电压，Iy光伏电池板输出电压。

2.2风力发电机的能量管理系统

风力发电具有间歇性和不确定性，其输出的功率受到风速，风向等问题的限制。

2.3燃料电池的能量管理模型

燃料电池的燃料消耗一功率输出特性为

2.4同步发电单元的能量管理模型

微网中还可能包含有柴油发电机组、火力发电机组等同步发电单元，它们的能耗-功率输出特性为

式中ai，bi，ci为发电机组的相关参数，Psiw为第i个同步发电单元在时段w的输出功率，为第i个同步发电单元在时段w的能源消耗。

3　结论

与传统的大容量火力发电相比，微网与配电网之间存在能量的双向流动，本文主要分析了微网能量管理的基本原理和策略，从微网的可靠性和经济性考虑分布式电源的能量管理。能量平衡控制的基本原理及并网和独立运行模式下能量管理的基本策略。根据发电单元和储能单元的稳态特性，建立了发电单元和储能单元的能量管理模型。

参考文献：

［1］昝宝亮.风光互补发电系统的MPPT控制及能量管理研究［J］.电子科技大学硕士论文，3-5.

［2］陈昌松.发电微网的发电预测与能量管理技术研究［J］.华中科技大学博士论文，2011：75-85.

［3］张巍.户用型微电网能量管理系统［J］.上海大学博士学位论文，2015（05）：3-6.

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