[发明专利]一种离网运行时电-热联供微电网中功率自适应协同控制方法

说明书

针对光伏可再生能源的出力波动，本发明公开提出了一种离网运行时电‑热联供微电网中功率自适应协同控制方法，步骤包括：1.采用小波理论与EMD相结合的方式，对电站历史功率信号进行消噪、频带划分和获取若干固有模态函数，得到瞬时频率‑时间关系曲线，确定系统的分频频率；2.系统运行时采集光伏功率信号；3.按分频频率将实时的功率信号分为中高频和低频两个部分，低频部分由热泵进行平抑消纳；4.剩余中高频波动分量由混合储能进行自适应补偿，可将超级电容承担的功率缺额逐步转移给蓄电池，避免后者的频繁充放电。本发明控制系统将电热进行了耦合，进行能量的协同分配，且总体投资成本低于单纯的电储能系统，更具商业优势。

技术领域

本发明属于电热能源供给系统混合储能技术领域，具体涉及一种离网运行时电-热联供微电网中功率自适应协同控制方法。

背景技术

以我国青海省为代表的偏远地区，具有高寒、光照强、昼夜温差大等显著的特征，这类地区自然环境恶劣，居民居住分散，落实户户通电工程投资成本极高，用电难、用热难的问题亟需解决。考虑到偏远地区可再生能源的天然优势，发挥光伏发电的巨大潜力，为满足偏远地区的供电供热需求提供了重要的解决思路，基于此新型能源供给系统应运而生。

新型能源供给系统以光伏发电为主，且以离网运行居多，而系统相对大电网而言，容量小、波动性强，电压和频率的波动也较大，一般均需要配置储能系统，以实现功率的平抑，使系统稳定运行。电-热联合微网是指面向终端用户电、热等多种用能需求，因地制宜、统筹开发、互补利用传统能源和新能源建设的一体化集成供能基础设施；电-热联合微网继承了能源互联网多网流耦合的思路，面向终端用户，以微网的形式将电能与热能耦合，通过储能技术、能量管理技术等为用户提供电与热两种形式的能量供应，是能源互联网的基础单元。

微电网独立运行时的特点决定了对储能的特定要求，如内部出现能量缺额，或者黑启动、光伏微电网在夜晚或连续阴雨天气时，需要能量型储能提供长时功率支撑；而在可再生能源出力波动时，或者系统故障冲击、电能质量问题时，则需要具备快速功率响应特性的储能，即功率平滑的时间尺度从秒级到分钟、天。

现阶段，国内外学者针对电-热转换技术在可再生能源出力波动抑制方面进行了相关的研究，并取得了一定成果。比如施金晓等人在电机工程学报中发表的论文《电-热联合微网中分布式可再生能源功率波动平抑策略》提出了一种深度平抑可再生能源出力波动的热泵-混合储能协同控制策略，通过分析能量流控制交换方式和根据运行特点建立电-热能流交换模型，最终采用模糊控制对可变时间系数进行调整，实现热泵和储能平抑功率的分离。但该技术方案所使用的模糊控制较为复杂，参数对系统平抑效果的影响较大，并且滤波处理后对信号产生延时，影响实时性。此外，公开号为CN103746397A的中国专利提出了一种热电混合储能系统的校正方法及系统，介绍了混合储能系统的影响指标体系，对热电混合储能系统进行仿真，获取其满足预设性能时各个影响指标的数值范围，按照各个影响指标的数值范围对热电混合储能系统的运行环境进行校正，但并未对系统的优化控制进行介绍。目前对热电联供系统运行方式的研究都较为局限，尚未实现电、热能流的相互耦合与统一协调控制，对功率平抑的策略未进行深入研究，亦未充分利用热力网的调节灵活性，既对电-热联合微网中的可再生能源出力波动进行有效抑制，同时又满足网内用户的热供应需求。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种离网运行时电-热联供微电网中功率自适应协同控制方法，针对光伏可再生能源的出力波动，将电热进行了耦合，进行能量的协同分配，实现用户的供热需求。

一种离网运行时电-热联供微电网中功率自适应协同控制方法，该方法应用于电-热混合储能系统，该系统包括电力网络和热力网络，电力网络包含光伏发电单元、基于蓄电池和超级电容的混合储能单元以及用电负荷，热力网络包含有热泵；光伏发电单元采用集中式变流器连接到微电网，混合储能则采用双级变流器连接到微电网；