[发明专利]需求侧光储一体化微电网系统

说明书

技术领域

本专利属于发电领域，涉及一种需求侧光储一体化微网系统

背景技术

随着社会的快速发展，满足工、农业生产和家庭需要的电能需求越来越大，而过度开发已导致常规化石能源逐渐枯竭且环境污染日益严重，世界各国都在开发各种各样新能源，并都将发展新能源作为国家的一项长期发展战略，尤其在德国和丹麦等国家，新能源已占能源系统很大的比例，中国也不甘落后，正在大力发展各种清洁能源和可再生能源发电技术，国家通过补贴等鼓励措施，大力促进新能源技术和产品的发展。可再生能源、清洁能源等小型化、模块化、分散式、布置在用户附近为用户供电的小型发电系统正在世界各地建设或计划建设中，可再生能源和清洁能源等分布式发电技术通过与大电网连接为用户提供稳定、可靠的电能供应，并且在大电网故障时能离网运行，保证了供电的连续性和高的电能质量。

太阳能光伏发电等可再生能源以其取之不尽，用之不竭的特点，受到了广泛关注。随着分布式发电、微电网以及能源互联网的发展，分布式光伏发电在微网中所占的比例也越来也高。但独立的光伏发电系统存在随机性和波动性等缺点，当其在微电网系统中渗透率较大时，必将影响微电网的安全稳定运行。为了解决光伏发电和储能组成的微电网系统中的功率平衡、稳定性和电能质量等问题，必须配备输出功率更为稳定的储能系统，并按照预定的控制策略，实现微电网系统内部能量的瞬时平衡，实现光伏储能微电网的稳定运行。

微电网通常是由分布式发电电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷、监控系统、保护系统、电力传输设备等组成的小型发配电系统，能够实现自我控制、保护和管理。微电网既可以接入当地通过配电网并与大型电网并联运行，形成一个联合运行系统，也能独立地为当地负荷提供电力需求，大大提高了负荷侧的供电可靠性，微电网通过单点接入电网，可以减少小功率分布式电源接入对传统电网的影响。此外，微电网将分散的、不同类型的小型发电源组合起来供电，有效的避免弃光现象。

近年来，随着风力发电、太阳能光伏发电等技术的发展，使得可再生能源发电得到了越来越多的利用，将可再生能源发电与微电网形式相结合的技术，是复杂度更高、应用前景更广阔的技术，成为了电力系统研究的新领域。

目前，现有的微电网系统通常由单一种类的分布式电源、负荷、电力传输设备简单组成。例如光伏电厂、风电厂等。

工业企业和家庭等需求侧迫切需要稳定可靠和经济的多源互补功能系统来缓解能源紧张和经济性难题，特别在峰谷分时电价的条件下，为了更有效的利用电能，提高电能的综合利用率，同时也为需求侧家庭、工矿企业和工业园区节省电能成本，通过配备足够容量的储能设备，实现电能的时空转移，在谷价时对蓄电池充电，而在尖峰电价时，使用储能发电，能实现电价的降低。本专利提出的光储一体化系统有效地解决了这一问题。

发明内容

在峰谷分时电价的条件下，综合分析目前存在的主要微电网运行方案和光伏发电规模化利用存在的问题，本专利提出了一种应用于需求侧的基于峰谷分时电价的光储一体化微电网系统，根据用户的用电特点，合理地配置光伏发电的容量和储能系统容量，实现光伏发电量的全部应用，避免弃光现象，同时合理利用峰谷电价差，减少用电成本。本发明设计合理，能源利用率高，完备的软、硬件系统，便于规模化推广。

本发明的技术方案如下：

一种需求侧光储一体化微网系统，系统的设备组成，基础设备层为系统的电源及负荷，电源包括大电网供电变压器及线路、光伏阵列及其DC/AC变换器、储能电池等，负荷主要是用户的电负荷，以及用于采集电源和负荷功率的电表、控制开关等；中心控制层是系统稳定可靠运行的中心系统，主要包括储能系统的PCS系统、交换机、能量管理和调度系统等，为保证系统的远程监视和决策分析，用电管理层包括用电可视化和决策分析等，在能源中心或用户端可随时监视微电网的运行。

其中，中心控制层为光储一体化系统的控制系统，主要包括功率预测模块、经济优化计算及能效管理模块和控制模块。

进一步的，功率预测模块包括负荷预测模块和光伏出力预测模块，其中负荷预测模块是根据日前负荷曲线和当日气候及其他因素来预测当日的负荷及负荷变化趋势；光伏出力预测模块是根据光伏的设计容量、当地日照及当日的气候来预测当日光伏的出力。