張 紅，李生珠（1.長春工程學院；2. 長春供電公司；3. 吉林省配電自動化工程研究中心，長春 130012）

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一種改進的光伏微網能量管理模型的管理

張 紅［1，3］，李生珠［2］
（1.長春工程學院；2. 長春供電公司；3. 吉林省配電自動化工程研究中心，長春 130012）

摘 要：分布式電源作為可再生能源發(fā)電不斷的向用戶提高低碳，高效的綠色電力，在電力產業(yè)的清潔化起到重要的作用。分布式電源具有動態(tài)不確定性導致能源管理系統(tǒng)的不確定性。分析了微網系統(tǒng)孤島和并網兩種模式的控制策略并建立了光伏、風電、燃料、同步發(fā)電單元的能量管理模型。

關鍵詞：微網；燃料電池；管理模型

0　引言

能源是人類生存及發(fā)展基礎。人類對能源的需求大幅增長，現(xiàn)如今能源危機威脅著人類的經濟發(fā)展，大量煤電、火電等能源的使用產生大量的二氧化碳，導致溫室效應，人類的生存環(huán)境受到威脅，紛紛轉向可持續(xù)發(fā)展能源戰(zhàn)略規(guī)劃，開發(fā)利用分布式發(fā)電能源。新能源發(fā)電接入傳統(tǒng)電力系統(tǒng)并達到規(guī)模應用，對于緩解能源緊張和抑制環(huán)境污染必將產生積極的意義。分布式電源指的是利用可再生能源獨立發(fā)電的小型發(fā)電系統(tǒng)，包括風能、太陽能、小水電和燃氣輪機等。光伏發(fā)電具有間歇性和不穩(wěn)定性（季節(jié)性、時段性、瞬時突變性）特點，該特點會對大電網造成沖擊。文獻［1］風光互補發(fā)電系統(tǒng)在并網和獨立運行下的能量供需平衡的檢測和對電網的影響，蓄電池的充放電管理和市電、負載的控制要求。

1　微網的運行策略

微網的運行具有不穩(wěn)定性，其不同于傳統(tǒng)電網發(fā)電單元，微網能提高電網的供電可靠性、降低線路網損和環(huán)境污染，是配電網的有益補充［2］。

微網既可以孤島運行，也可以與外部電網并網運行，微網在與電網并網運行，能量雙向運行，其在不用的運行模式下需要采用不同的能量控制策略。

在離網運行中，當光伏微網的發(fā)電量大于負荷的需求，采用先給儲能單元充電的等方式，儲能的電量達到設定的需求，則根據時時電價將發(fā)電成本高的發(fā)電設備停止，保證光伏電網內部的正常運行。

當微網的時時發(fā)電量小于負荷的需求時，儲能設備的高于設定值，則采用儲能單元先放電，當儲能單元低于設定值，啟動報價高的分布式電源進行時時的供電。

當微網的發(fā)電量與負荷需求持平時，儲能單元低于設定值，優(yōu)先保證給儲能單元充電。如果高于設定值，則根據電網報價，關閉運行成本高的發(fā)電設備。

2　微網能量管理模型

2.1光伏電池能量管理模型

光伏電池的輸出功率收到太陽照度，溫度、太陽能電池板的傾斜度等問題的決定，在不同的情況下輸出的功率也不相同，經過經驗的總結，得到太陽能電池板的輸出功率由如下公式表達［3］：

式中N 為組件數量，F(xiàn)F 為填充因子，Vy光伏電池板輸出電壓，Iy光伏電池板輸出電壓。

2.2風力發(fā)電機的能量管理系統(tǒng)

風力發(fā)電具有間歇性和不確定性，其輸出的功率受到風速，風向等問題的限制。

2.3燃料電池的能量管理模型

燃料電池的燃料消耗一功率輸出特性為

2.4同步發(fā)電單元的能量管理模型

微網中還可能包含有柴油發(fā)電機組、火力發(fā)電機組等同步發(fā)電單元，它們的能耗-功率輸出特性為

式中ai，bi，ci為發(fā)電機組的相關參數，Psiw為第i個同步發(fā)電單元在時段w的輸出功率，為第i個同步發(fā)電單元在時段w的能源消耗。

3　結論

與傳統(tǒng)的大容量火力發(fā)電相比，微網與配電網之間存在能量的雙向流動，本文主要分析了微網能量管理的基本原理和策略，從微網的可靠性和經濟性考慮分布式電源的能量管理。能量平衡控制的基本原理及并網和獨立運行模式下能量管理的基本策略。根據發(fā)電單元和儲能單元的穩(wěn)態(tài)特性，建立了發(fā)電單元和儲能單元的能量管理模型。

參考文獻：

［1］昝寶亮.風光互補發(fā)電系統(tǒng)的MPPT控制及能量管理研究［J］.電子科技大學碩士論文，3-5.

［2］陳昌松.發(fā)電微網的發(fā)電預測與能量管理技術研究［J］.華中科技大學博士論文，2011：75-85.

［3］張巍.戶用型微電網能量管理系統(tǒng)［J］.上海大學博士學位論文，2015（05）：3-6.

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