考虑储能运行约束的混合微电网能量分配方法及装置与流程

本发明涉及微电网能量管理，具体为一种考虑储能运行约束的混合微电网能量分配方法及装置。

背景技术：

1、目前，在包含新能源、储能及柴油发电设备的混合微电网能量管理中，通常采用以购电成本最低或供需平衡为目标的统一优化调度策略，这类现有方案大多将储能视为额定功率和容量恒定的理想设备，仅设置荷电状态上下限作为约束，且默认外部电网稳定可用。

2、然而，在海岛、边缘园区等场景中，微电网常面临上级电网波动、短时离网风险以及风光出力剧烈变化等挑战。现有技术在面对此类工况时存在明显缺陷：一方面，缺乏对离网风险的提前量化与预判，往往在故障发生后才被动切换运行模式，导致关键负荷供电恢复不及时；另一方面，未充分考虑储能温度、倍率及电量偏离度对实际可用能力的动态影响，容易在高温或高倍率工况下过度透支储能寿命；此外，故障解除后直接恢复经济调度的做法，可能导致储能安全边界尚未重建即再次遭遇风险，降低了系统的二次抗风险能力。因此，需要一种能够在离网风险条件下兼顾储能健康、关键负荷保障及事后快速恢复的微电网能量分配方法。

3、在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种考虑储能运行约束的混合微电网能量分配方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种考虑储能运行约束的混合微电网能量分配方法，混合微电网包括储能单元，储能单元包括主储能和辅助储能，方法包括：

4、获取微电网的多源运行数据；

5、基于多源运行数据中的新能源出力变化、外部电网取电状态、储能备用状态和电网稳定状态，分别生成新能源出力波动程度、外部电网依赖程度、储能备用不足程度和电网不稳定程度，基于新能源出力波动程度、外部电网依赖程度、储能备用不足程度和电网不稳定程度生成离网风险指标，并根据离网风险指标所处的风险等级，将微电网的当前运行模式确定为经济运行模式、韧性增强运行模式或抗孤岛运行模式，其中，经济运行模式、韧性增强运行模式和抗孤岛运行模式分别对应不同的储能预留要求和负荷切除权限；

6、基于储能单元的电量状态偏离安全工作区间的程度、充放电倍率状态和温度状态超过参考温度的程度，生成健康可用充放电功率，并将健康可用充放电功率作为储能单元参与能量分配的调用边界；

7、根据微电网中负荷的供电可靠性要求，将负荷划分为关键负荷层、一般负荷层和可中断负荷层，形成负荷保障优先级，并基于当前运行模式、负荷保障优先级和健康可用充放电功率，在功率平衡约束下生成功率分配指令，下发功率分配指令以控制微电网的能量分配；

8、响应于离网风险指标满足风险解除条件，进入恢复回充阶段，按照主储能优先恢复安全电量边界、辅助储能延后恢复的顺序执行回充，并在满足恢复退出条件后恢复正常运行模式。

9、进一步地，基于多源运行数据中的新能源出力变化、外部电网取电状态、储能备用状态和电网稳定状态，分别生成新能源出力波动程度、外部电网依赖程度、储能备用不足程度和电网不稳定程度，包括：

10、获取最近多个调度周期内的新能源总出力，并根据新能源总出力在多个调度周期内的变化幅度生成新能源出力波动程度，其中，变化幅度越大，新能源出力波动程度越高；

11、获取微电网从外部电网取电的功率和微电网的总负荷功率，并根据从外部电网取电的功率占总负荷功率的比例生成外部电网依赖程度，其中，比例越高，外部电网依赖程度越高；

12、获取主储能和辅助储能扣除安全下限后的剩余可用电量，并获取关键负荷在设定保障时长内所需电量，根据剩余可用电量与所需电量的比较结果生成储能备用不足程度，其中，剩余可用电量相对所需电量越不足，储能备用不足程度越高；

13、获取微电网并网点的电压波动程度和频率偏差，并根据电压波动程度和频率偏差生成电网不稳定程度，其中，电压波动程度越大且频率偏差越大，电网不稳定程度越高；

14、基于新能源出力波动程度、外部电网依赖程度、储能备用不足程度和电网不稳定程度生成离网风险指标，并将离网风险指标与第一风险阈值和第二风险阈值进行比较；

15、当离网风险指标低于第一风险阈值时，将当前运行模式确定为经济运行模式；

16、当离网风险指标不低于第一风险阈值且低于第二风险阈值时，将当前运行模式确定为韧性增强运行模式；

17、当离网风险指标不低于第二风险阈值时，将当前运行模式确定为抗孤岛运行模式。

18、进一步地，基于储能单元的电量状态偏离安全工作区间的程度、充放电倍率状态和温度状态超过参考温度的程度，生成健康可用充放电功率，包括：

19、分别获取主储能的电量状态、充放电倍率状态和温度状态，以及辅助储能的电量状态、充放电倍率状态和温度状态；

20、根据主储能的电量状态偏离安全工作区间的程度、主储能的充放电倍率状态所表征的充放电倍率和主储能的温度状态超过参考温度的程度，生成主储能健康系数；

21、根据辅助储能的电量状态偏离安全工作区间的程度、辅助储能的充放电倍率状态所表征的充放电倍率和辅助储能的温度状态超过参考温度的程度，生成辅助储能健康系数；

22、基于主储能健康系数对主储能的额定充放电能力进行折减，生成主储能健康可用充放电功率；

23、基于辅助储能健康系数对辅助储能的额定充放电能力进行折减，生成辅助储能健康可用充放电功率；

24、将主储能健康可用充放电功率和辅助储能健康可用充放电功率共同作为健康可用充放电功率。

25、进一步地，基于主储能健康系数对主储能的额定充放电能力进行折减，生成主储能健康可用充放电功率，包括：

26、在主储能放电方向上，基于主储能健康系数对主储能的额定放电功率进行折减，得到主储能折减放电功率；

27、根据主储能当前电量与主储能安全下限电量之间可释放的电量、主储能放电效率和调度周期，确定主储能允许放电功率；

28、将主储能折减放电功率和主储能允许放电功率中的较小者确定为主储能健康可用放电功率；

29、在主储能充电方向上，基于主储能健康系数对主储能的额定充电功率进行折减，得到主储能折减充电功率；

30、根据主储能当前电量与主储能安全上限电量之间可吸收的电量、主储能充电效率和调度周期，确定主储能允许充电功率；

31、将主储能折减充电功率和主储能允许充电功率中的较小者确定为主储能健康可用充电功率；

32、主储能健康可用放电功率和主储能健康可用充电功率共同构成主储能健康可用充放电功率；

33、基于辅助储能健康系数对辅助储能的额定充放电能力进行折减，生成辅助储能健康可用充放电功率，包括：

34、在辅助储能放电方向上，基于辅助储能健康系数对辅助储能的额定放电功率进行折减，得到辅助储能折减放电功率；

35、根据辅助储能当前电量与辅助储能安全下限电量之间可释放的电量、辅助储能放电效率和调度周期，确定辅助储能允许放电功率；

36、将辅助储能折减放电功率和辅助储能允许放电功率中的较小者确定为辅助储能健康可用放电功率；

37、在辅助储能充电方向上，基于辅助储能健康系数对辅助储能的额定充电功率进行折减，得到辅助储能折减充电功率；

38、根据辅助储能当前电量与辅助储能安全上限电量之间可吸收的电量、辅助储能充电效率和调度周期，确定辅助储能允许充电功率；

39、将辅助储能折减充电功率和辅助储能允许充电功率中的较小者确定为辅助储能健康可用充电功率；

40、辅助储能健康可用放电功率和辅助储能健康可用充电功率共同构成辅助储能健康可用充放电功率。

41、进一步地，基于当前运行模式、负荷保障优先级和健康可用充放电功率，在功率平衡约束下生成功率分配指令，包括：

42、将关键负荷层设置为优先保障对象，将一般负荷层设置为允许降额供电或延迟供电对象，将可中断负荷层设置为根据离网风险指标升高而逐步退出的对象；

43、当当前运行模式为抗孤岛运行模式时，优先切除可中断负荷层，并保持关键负荷层供电；

44、在功率平衡约束下，以主储能健康可用充放电功率和辅助储能健康可用充放电功率作为储能调用边界，并结合当前运行模式和关键负荷层、一般负荷层、可中断负荷层的供电顺序，生成并网接口功率指令、柴油发电功率指令、主储能功率指令、辅助储能功率指令、一般负荷切除功率指令、可中断负荷切除功率指令和弃能功率指令；

45、当当前运行模式为经济运行模式时，允许主储能参与经济充放电调整；

46、当当前运行模式为韧性增强运行模式时，控制主储能保持预留电量，并限制主储能放电深度；

47、当当前运行模式为抗孤岛运行模式时，控制主储能优先向关键负荷层放电，并停止主储能的经济性充电，同时根据离网风险指标切除可中断负荷层；

48、将并网接口功率指令、柴油发电功率指令、主储能功率指令、辅助储能功率指令、一般负荷切除功率指令、可中断负荷切除功率指令和弃能功率指令作为功率分配指令下发执行。

49、进一步地，混合微电网还包括柴油发电设备，生成功率分配指令时，基于功率平衡约束生成柴油发电功率指令以控制柴油发电设备的输出功率。

50、进一步地，响应于离网风险指标满足风险解除条件，进入恢复回充阶段，按照主储能优先恢复安全电量边界、辅助储能延后恢复的顺序执行回充，包括：

51、当离网事件结束，或者离网风险指标从高于第二风险阈值的状态回落到恢复阈值以下时，进入恢复回充阶段；

52、在恢复回充阶段，获取主储能当前电量、主储能安全目标电量和主储能健康可用充电功率；

53、根据主储能当前电量、主储能安全目标电量和主储能健康可用充电功率，生成主储能回充功率，并控制主储能按主储能回充功率充电；

54、在主储能当前电量未达到主储能安全目标电量之前，将辅助储能回充功率维持为零；

55、当主储能当前电量达到主储能安全目标电量后，获取辅助储能当前电量、辅助储能目标电量和辅助储能健康可用充电功率；

56、根据辅助储能当前电量、辅助储能目标电量和辅助储能健康可用充电功率，生成辅助储能回充功率，并控制辅助储能按辅助储能回充功率充电。

57、进一步地，根据主储能当前电量、主储能安全目标电量和主储能健康可用充电功率，生成主储能回充功率，包括：

58、将主储能安全目标电量与主储能当前电量之间的差值，确定为主储能待回充电量差；

59、根据主储能充电效率和调度周期，将主储能待回充电量差折算为在调度周期内完成回充所需的功率，作为主储能目标回充功率；

60、将主储能健康可用充电功率和主储能目标回充功率中的较小者确定为主储能回充功率；

61、根据辅助储能当前电量、辅助储能目标电量和辅助储能健康可用充电功率，生成辅助储能回充功率，包括：

62、将辅助储能目标电量与辅助储能当前电量之间的差值，确定为辅助储能待回充电量差；

63、根据辅助储能充电效率和调度周期，将辅助储能待回充电量差折算为在调度周期内完成回充所需的功率，作为辅助储能目标回充功率；

64、将辅助储能健康可用充电功率和辅助储能目标回充功率中的较小者确定为辅助储能回充功率。

65、进一步地，主储能安全目标电量根据下一次风险事件所需的备用能力确定，且主储能安全目标电量低于满充电量；

66、辅助储能目标电量低于主储能安全目标电量；

67、在恢复回充阶段内，继续优先保障关键负荷层；

68、当主储能当前电量达到主储能安全目标电量、辅助储能当前电量达到辅助储能目标电量，并且离网风险指标持续低于恢复阈值达到设定周期数时，退出恢复回充阶段；

69、退出恢复回充阶段后，根据离网风险指标重新确定当前运行模式；

70、在功率分配指令下发执行之后，或者在恢复回充阶段退出之后，还包括：

71、在一个调度周期结束后，获取微电网的实际供给功率和实际负荷功率；

72、计算实际供给功率和实际负荷功率之间的功率平衡偏差；

73、当功率平衡偏差超过设定平衡阈值时，根据功率平衡偏差生成下一调度周期的功率补偿量；

74、将功率补偿量叠加到下一调度周期的功率分配指令中；

75、更新离网风险指标、当前运行模式、主储能健康可用充放电功率和辅助储能健康可用充放电功率，使微电网进入下一调度周期

76、本发明另外还提供一种考虑储能运行约束的混合微电网能量分配装置，所述装置用于执行上述的考虑储能运行约束的混合微电网能量分配方法，包括：

77、数据获取模块，用于获取微电网的多源运行数据；

78、出力分析模块，用于基于多源运行数据中的新能源出力变化、外部电网取电状态、储能备用状态和电网稳定状态，分别生成新能源出力波动程度、外部电网依赖程度、储能备用不足程度和电网不稳定程度，基于新能源出力波动程度、外部电网依赖程度、储能备用不足程度和电网不稳定程度生成离网风险指标，并根据离网风险指标所处的风险等级，将微电网的当前运行模式确定为经济运行模式、韧性增强运行模式或抗孤岛运行模式，其中，经济运行模式、韧性增强运行模式和抗孤岛运行模式分别对应不同的储能预留要求和负荷切除权限；

79、边界生成模块，用于基于储能单元的电量状态偏离安全工作区间的程度、充放电倍率状态和温度状态超过参考温度的程度，生成健康可用充放电功率，并将健康可用充放电功率作为储能单元参与能量分配的调用边界；

80、能量分配模块，用于根据微电网中负荷的供电可靠性要求，将负荷划分为关键负荷层、一般负荷层和可中断负荷层，形成负荷保障优先级，并基于当前运行模式、负荷保障优先级和健康可用充放电功率，在功率平衡约束下生成功率分配指令，下发功率分配指令以控制微电网的能量分配；

81、运行控制模块，用于响应于离网风险指标满足风险解除条件，进入恢复回充阶段，按照主储能优先恢复安全电量边界、辅助储能延后恢复的顺序执行回充，并在满足恢复退出条件后恢复正常运行模式。

82、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

83、本发明通过构建包含新能源出力波动、外部电网依赖、储能备用及电网稳定状态的多维离网风险指标，实现了从被动故障响应向主动风险防御的转变，使系统能够在离网风险实际发生前提前切换至韧性增强或抗孤岛运行模式，从而主动调整储能预留策略和负荷保障优先级，显著降低了突发离网事件中关键负荷的断电概率。同时，通过将储能单元的电量状态偏离度、充放电倍率及温度状态纳入考量，动态生成健康可用充放电功率作为能量分配的硬约束，改变了传统方法按额定能力调度的粗放模式，有效避免了储能在高温、高倍率或非安全电量区间下的过度透支，延缓了储能寿命衰减。此外，在风险事件解除后，采用主储能优先恢复安全电量边界、辅助储能延后恢复的策略，确保了系统在恢复初期即具备应对下一次潜在风险的韧性储备，而非盲目追求瞬时经济性，结合负荷分层保障机制，实现了微电网在复杂工况下供电可靠性、储能健康度与系统韧性的协同优化。