微電網分頻能量管理方法技術

本發明專利技術公開了一種微電網分頻能量管理方法，包括以下步驟：1)建立微電源和儲能的基本參數數據庫；2)根據采樣頻率選擇實現微電網能量需求信號有效分頻所需的小波變換層數；3)對功率偏差曲線進行小波分解，提取出低頻功率分量和高頻功率分量；4)對當前電源進行微電網的經濟性評估，同時進行與電源容量和剩余容量相關的微電源的均衡性評估；根據經濟性分配系數和均衡性分配系數，進行微電源的能量分配，得到每個電源的能量分配系數；6)求取當前微電源的功率微增量。本發明專利技術中，低頻信號經過經濟型評估和均衡性評估實時量化微電源之間的能量分配因子，快速響應儲能每隔5分鐘進行一次均衡性評估更新能量分配因子。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于微電網領域，涉及一種微電網能量管理方法，具體來說，涉及一種基于db2小波變換的微電源和儲能的分頻能量管理方法。
技術介紹
微電網是指由分布式電源、儲能裝置、能量變換裝置、負荷和相關監控、保護裝置匯集而成的小型發配電系統，是一個能夠實現自我控制、保護和管理的自治系統，既可以與大電網并網運行，也可以孤立運行。在能源需求和環境保護的雙重壓力下，分布式發電技術獲得了越來越多的重視與應用。將分布式電源以微電網的形式接入到大電網并網運行，與大電網互為支撐，是發揮分布式發電系統效益的最有效途徑。分布式電源以風力發電和光伏發電為代表，還包括微型燃氣輪機、燃料電池、生物質能發電等。雖然風能與太陽能在時間上、空間尺度上具有互補性，但是它們受氣候因素的影響較大，風能和太陽能具有的隨機性和間歇性的特點，為了保證微電網在孤島模式下穩定運行，諸如微型燃氣輪機和燃料電池等能夠提供穩定能量輸出的電源和作為能量緩沖的儲能系統就必不可少。目前，針對微電網的能量管理策略基本上是從分布式電源的輸出特性和負荷需求特性出發，而忽略了兩個關鍵因素1.微電網中存在大量快速變化以及沖擊性負荷；2.忽略了微電源以及儲能的響應時間等動態特性。特別是微電源和儲能的響應時間在幾毫秒至幾十秒之間差別很大，如果能量管理系統沒有對微電網的能量需求進行有效分頻管理，蓄電池組收到高頻控制信號，會導致蓄電池的頻繁充放電，縮短電池壽命。而快速響應的儲能裝置收到低頻控制信號，會導致過充和過放，使其成本高昂的調節能力得不到充分利用，降低了系統的效率和經濟效益。小波變換繼承和發展了短時傅立葉變換局部化的思想，同時又克服了窗口大小不隨頻率變化等缺點，能夠提供一個隨頻率改變的時間-頻率窗口。與傅立葉變換相比，小波變換是一個時間和頻域的局域變換因而能有效地從信號中提取信息，通過伸縮和平移等運算功能對函數或信號進行多尺度細化分析，最終達到高頻處時間細分，低頻處頻率細分，能對不同頻率成分采用逐步精細的采樣步長，聚焦到信號的任意細節，特別適用于分析類似沖擊能量之類的非周期暫態信號。
技術實現思路
技術問題本專利技術提供了一種合理地對各個微電源和儲能裝置進行能量分配，延長各個微電源和儲能裝置的工作壽命，提高系統效率和經濟效益的。技術方案本專利技術的，包括以下步驟I)建立微電源和儲能的基本參數數據庫，基本參數數據庫包括各裝置的技術參數和經濟參數，以及運行狀態和限制條件；2)測量微電網能量需求信號并根據采樣頻率選擇實現微電網能量需求信號有效分頻所需的小波變換層數:采樣頻率為fN，根據采樣定理，能夠有效反應的源信號頻率為fN/2則所需的小波變換層數本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種微電網分頻能量管理方法，其特征在于，該能量管理方法包括下述步驟：1)建立微電源和儲能的基本參數數據庫，所述基本參數數據庫包括各裝置的技術參數和經濟參數，以及運行狀態和限制條件；2)測量微電網能量需求信號并根據采樣頻率選擇實現微電網能量需求信號有效分頻所需的小波變換層數：采樣頻率為fN，根據采樣定理，能夠有效反應的源信號頻率為fN/2則所需的小波變換層數其中f為目標低頻分量的頻率，[]為向上取整；3)實時監測獲得微電源出力與負荷之間的差額，得到功率偏差曲線Si，然后以Daubechies小波系的db2小波為母波，采用小波變換的提升算法對所述功率偏差曲線進行小波分解，提取出低頻功率分量和高頻功率分量，以適應微電源和儲能不同的響應時間；4)對當前電源進行微電網的經濟性評估，同時進行與電源容量和剩余容量相關的微電源的均衡性評估，分別得到經濟性分配系數和均衡性分配系數，當第一次進行經濟性評估時，所述當前電源為整個微電網的Ns個微電源，否則，所述當前電源為上一次更新后的Ns個微電源：所述經濟性評估的具體方法為：首先按照下式建立微電源的優化模型：CF＝Ccap+Com+Cf+Ce其中，CF為目標函數，Ccap為設備等年值投資費用，Com為運行和維護費用，Cf為燃料費用，Ce為污染物排放折算費用；然后得到單個微電源的經濟性分配系數為：uPi=1Ns-1(1-CFiΣi=1NsCFi)其中，uPi為當前微電源的經濟性分配系數，i為當前微電源的編號，CFi為當前微電源的經濟性評估目標函數CF；所述均衡性評估的具體方法為：根據實時監測獲得的微電源的出力情況，求得微電源的利用率即電源當前出力情況Pi與電源額定容量比值的絕對值，然后根據下式得到均衡性分配系數：uJHi=1-uiΣi=1Ns1-ui其中，uJHi為當前微電源的均衡性分配系數；5)然后根據所述步驟4)得到的經濟性分配系數和均衡性分配系數，進行微電源的能量分配，得到每個電源的能量分配系數為：uFPi＝k1·uPi+k2·uJHi其中，k1和k2分別為用于權衡經濟性和均衡性指標的權值因子，0＜k1＜1，0＜k2＜1，k1+k2＝1；6)求取當前微電源的功率微增量ΔPi＝PFH*uFPi，其中PFH為當前功率返回量：逐個判斷當前微電源的功率微增量ΔPi所處區間：如果則令并分別更新功率返回量PFH＝PFH?ΔPi和當前電源個數Ns＝Ns?1后進行下一個微電源的判斷，如果則令并分別更新功率返回量PFH＝PFH?ΔPi和當前電源個數Ns＝Ns?1后進行下一個微電源的判斷，如果保留當前ΔPi后進行下一個判斷；當對所有微電源完成上述判斷后，如Ns為0，則把所有的功率微增量ΔPi作為微電源的優化管理方案輸出，否則回到步驟4)。FDA00002659893600011.jpg,FDA00002659893600021.jpg,FDA00002659893600023.jpg,FDA00002659893600024.jpg,FDA00002659893600025.jpg,FDA00002659893600026.jpg,FDA00002659893600027.jpg...

【技術特征摘要】
1.一種微電網分頻能量管理方法，其特征在于，該能量管理方法包括下述步驟: 1)建立微電源和儲能的基本參數數據庫，所述基本參數數據庫包括各裝置的技術參數和經濟參數，以及運行狀態和限制條件； 2)測量微電網能量需求信號并根據采樣頻率選擇實現微電網能量需求信號有效分頻所需的小波變換層數:采樣頻率為fN，根據采樣定理，能夠有效反應的源信號頻率為fN/2則所需的小波變換層數# = [lQg2.]其中f為目標低頻分量的頻率，[]為向上取整； 3)實時監測獲得微電源出力與負荷之間的差額，得到功率偏差曲線Si,然后以Daubechies小波系的db2小波為母波，采用小波變換的提升算法對所述功率偏差曲線進行小波分解，提取出低頻功率分量和高頻功率分量，以適應微電源和儲能不同的響應時間； 4)對當前電源進行微電網的經濟性評估，同時進行與電源容量和剩余容量相關的微電源的均衡性評估，分別得到經濟性分配系數和均衡性分配系數，當第一次進行經濟性評估時，所述當前電源為整個微電網的Ns個微電源，否則，所述當前電源為上一次更新后的凡個微電源: 所述經濟性評估的具體方法為: 首先按照下式建立微電源的優化模型: CF = Ccap+Com+Cf+Ce 其中，CF為目標函數，Ccap為設備等年值投資費用，Com為運行和維護費用，Cf為燃料費用，(；為污染物排放折算費用； 然后得到單個微電源的經濟性分配系數為:2.根據權利要求1所述的微電網分頻能量管理方法，其特征在于，所述步驟3)中采用小波變換的提升算法對功率偏差曲線進行小波分解的具體步驟為: 將功率偏差曲線Si按照下述公式分成偶數列s和奇數列d:3.根據權利要求1所述的微電網分頻能量管理方法，其特征在于，所述步驟4)中，微電網的經濟性評估包括響應時間較長微電源的經濟性評估和快速響應微電源的經濟性評估: 所述響應時間較長微電源的經濟性評估中，CF = CF11，其中CFd為響應時間較長微電源優化模型的目標函數，Ccap 其中Cdp力響應時間較長電源的等年值投資費用，= Cl，其中為響應時間較長電源的運行和維護費用，Cf =Cf，其中Cf為響應時間較長電源的燃料費用，Q = Cs'其中為響應時間較長電源的污染物排放折算費用； 所述快速響應微電源的經濟性評估中，CF = CFe，其中CFe為響應時間較長微電源優化模型的目標函數，Ccap = Cl，其中Cfp為響應時間較長電源的等年值...

【專利技術屬性】
技術研發人員：顧偉，張寧，謝吉華，周贛，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：發明
國別省市：