[发明专利]一种基于SOFC与电转气技术的微电网系统及其容量配置方法

权利要求书

1.一种基于SOFC与电转气技术的微电网系统容量配置方法，基于SOFC与电转气技术的微电网系统包括交流母线、第一DC/AC变流单元、AC/AC变流单元、第二DC/AC变流单元、AC/DC变流单元和DC/AC双向变流单元，所述交流母线上连接有负荷，通过第一DC/AC变流单元连接有光伏发电单元，通过AC/AC变流单元连接有风力发电单元，通过AC/DC变流单元连接有电解单元，通过第二DC/AC变流单元连接有SOFC发电单元，通过DC/AC双向变流单元连接有锂电池；

所述光伏发电单元用于利用太阳能进行发电，所述风力发电单元用于利用风能进行发电，所述电解单元用于电解产生氢气并储存氢气，所述SOFC发电单元用于利用所述氢气进行发电，所述锂电池用于配合SOFC发电单元进行动态负载追踪以及储存多余电量；

构建微电网系统容量配置模型，将所述微电网系统容量配置模型分为上层的优化规划层和下层的能量管理层两层，其特征在于，包括以下步骤：

(1)确定所述优化规划层的目标函数、决策变量约束范围、模型求解算法及模型求解算法终止迭代条件，确定所述能量管理层的目标函数、模型求解算法及模型求解算法终止迭代条件；

(2)运行所述优化规划层模型求解算法，在所述优化规划层决策变量约束范围内根据所述优化规划层目标函数值生成微电网系统中各个单元的容量或者个数；

(3)根据得到的微电网系统中各个单元的容量或者个数以及环境数据，得到所述能量管理层的决策变量约束范围，根据能量管理策略，采用所述能量管理层模型求解算法求解生成能量管理方案；

所述步骤(3)中所述能量管理策略具体包括：

(3.1)根据得到的微电网系统中各个单元的容量或个数以及环境数据，确定SOFC发电单元最小发电功率SOFC_min和最大发电功率SOFC_max，得到每个Δt时段内光伏发电单元和风力发电单元的最大发电功率P_PV(t)和P_WT(t)，在每个Δt时段都有：根据SOFC发电单元当前时刻的发电功率及目标发电功率，确定暂态过程时长Δt1和稳态过程时长Δt₂＝Δt-Δt₁，如果P_PV(t)、P_WT(t)和SOFC_min之和大于或等于负荷功率P_load(t)，即P_PV(t)+P_WT(t)+SOFC_min≥P_load(t)，此时，上级电网不供电，进入步骤(3.2.1)；否则，风力发电单元和光伏发电单元以最大功率追踪模式运行，电解单元电解功率为0，进入步骤(3.3.1)；

(3.2.1)在暂态过程中，SOFC发电单元的发电功率调整到SOFC_min，锂电池充电并且满足SOFC发电单元和锂电池的整体发电功率为SOFC_min；计算得到功率差值：gap₁＝P_PV(t)+P_WT(t)+SOFC_min-P_load(t)，若电解单元的最大电解功率满足：则电解单元以gap₁功率电解制氢，风力发电单元和光伏发电单元以最大功率追踪模式运行，不会产生弃风弃光，否则，电解单元以功率电解制氢，风力发电单元和光伏发电单元实际输出功率小于其最大输出功率，产生弃风弃光，功率为监测暂态过程结束时的储氢量及锂电池的SOC值

(3.2.2)在稳态过程中，SOFC发电单元输出功率为SOFC_min，确定电解单元的最大电解功率和锂电池最大充电功率如果将gap₁功率分配给锂电池充电和电解单元电解制氢，风力发电单元和光伏发电单元以最大功率追踪模式运行，不会产生弃风弃光，否则，锂电池以功率充电，电解单元以功率电解制氢，风力发电单元和光伏发电单元实际输出功率小于其最大输出功率，产生弃风弃光，功率为计算稳态过程结束时的储氢量和锂电池SOC值

(3.3.1)计算得到功率差值：gap₂＝P_load(t)-P_PV(t)-P_WT(t)，在暂态过程中，如果gap₂大于SOFC发电单元的最大发电功率，即gap₂＞SOFC_max，SOFC发电单元的发电功率调整到SOFC_max，锂电池放电，并且满足SOFC发电单元和锂电池的整体发电功率为SOFC_max，上级电网供电，功率为gap₂-SOFC_max，否则，上级电网不供电，SOFC发电单元的发电功率调整到gap₂，如果SOFC发电单元当前功率P_SOFC(t)大于等于gap₂，锂电池充电，且满足SOFC发电单元和锂电池的整体发电功率为gap₂，否则，锂电池放电，且满足SOFC发电单元和锂电池的整体发电功率为gap₂；监测暂态过程结束时的储氢量和锂电池的SOC值

(3.3.2)在稳态过程中，上级电网供电状态和供电功率与步骤(3.3.1)中保持一致，锂电池充放电功率为0；计算稳态过程结束时的储氢量和锂电池SOC值

(4)判断是否达到所述优化规划层模型求解算法终止迭代条件，若是，终止迭代，得到所述基于SOFC与电转气技术的微电网系统容量配置方案，否则，根据所述能量管理方案更新所述优化规划层目标函数值，回到步骤(2)。