一种光储充一体化微电网的能量管理方法及系统与流程

本技术涉及微电网，更具体地说，本技术涉及一种光储充一体化微电网的能量管理方法及系统。

背景技术：

1、光储充一体化微电网是由光伏发电单元、储能装置和充电桩集群共同构成的局部发用电平衡系统，光伏发电单元将太阳能转换为电能，储能装置通过充放电平抑功率波动，充电桩集群为电动汽车提供充电服务，通过统一能量管理协调运行，实现微电网内部功率自平衡。

2、现有光储充微电网在能量管理中，光伏发电的实时输出功率随光照强度、温度及云层遮挡等因素变化，在分钟级时间尺度上呈现明显的波动特性；充电桩的实时负荷需求则受电动汽车接入数量、接入时刻、电池初始电量及用户充电行为随机性的影响，在相同时间尺度上出现无规律的阶跃变化。当光伏出力波动与充电负荷随机性在同一时段内叠加时，微电网内部会出现短时功率缺额或功率盈余的交替切换。由于光伏逆变器、储能变流器与充电桩控制器在传统控制框架下各自依据独立的本地控制逻辑响应，光伏逆变器始终以最大功率跟踪为唯一目标、储能变流器仅按预设的荷电状态阈值进行充放电切换、充电桩控制器仅按车辆请求功率输出，三者之间缺乏统一协调机制，导致任一时刻光伏出力与充电负荷之间的净功率差值无法被储能装置准确补偿，进而造成微电网内部功率分配不协调，表现为储能装置出现过充或过放风险、光伏出力被迫弃光、充电桩负荷无法全额满足以及微电网与外部电网交互功率偏离计划值。因此，如何实现光储充微电网内光伏出力、储能充放电与充电桩负荷的协同功率分配成为了业界面临的难题。

技术实现思路

1、本技术提供一种光储充一体化微电网的能量管理方法及系统，可实现光储充微电网内光伏出力、储能充放电与充电桩负荷的协同功率分配，从而可提高微电网在光伏波动与充电负荷随机叠加条件下的功率平衡能力。

2、第一方面，本技术提供一种光储充一体化微电网的能量管理方法，包括：

3、获取微电网内光伏发电的实时输出功率、储能装置的荷电状态、充电桩的实时负荷需求和分时电价信息；

4、根据所述荷电状态和所述分时电价信息确定储能装置在充电模式和放电模式下的可调度功率区间，通过所述实时输出功率与所述实时负荷需求确定净功率差值，进而依据所述净功率差值和所述可调度功率区间，生成微电网内各个设备的初始功率分配值；

5、以所述初始功率分配值为起点，迭代调整光伏的最大功率跟踪点偏移量和储能的充放电深度，直至各个设备的功率分配结果满足所有设备的功率平衡约束和所述荷电状态的上下限约束，输出当前时刻的功率指令；

6、将所述功率指令下发至光伏逆变器、储能变流器和充电桩控制器执行，并记录执行后的实际功率响应值，将所述实际功率响应值反馈更新至下一时刻的所述荷电状态和所述可调度功率区间中。

7、在一些实施例中，根据所述荷电状态和所述分时电价信息确定储能装置在充电模式和放电模式下的可调度功率区间具体包括：

8、从所述荷电状态中获取储能装置的当前荷电状态值、额定容量、最大充放电倍率，并从所述分时电价信息获取当前时段的分时电价档位；

9、根据所述当前荷电状态值、额定容量和最大充放电倍率，分别计算充电模式下的功率上限和放电模式下的功率下限，得到基础可调度范围；

10、依据所述分时电价档位对所述基础可调度范围进行缩放修正，输出充电模式的可调度功率区间和放电模式的可调度功率区间。

11、在一些实施例中，通过所述实时输出功率与所述实时负荷需求确定净功率差值具体包括：

12、获取光伏发电的实时输出功率和充电桩集群的实时负荷需求；

13、将所述实时输出功率和所述实时负荷需求作差，得到表征微电网内部供需不平衡程度的净功率差值。

14、在一些实施例中，依据所述净功率差值和所述可调度功率区间，生成微电网内各个设备的初始功率分配值具体包括：

15、将所述净功率差值与储能装置在充电模式和放电模式下的可调度功率区间进行比较，判断当前储能装置荷电状态的判断结果；

16、根据所述判断结果，在所述可调度功率区间内选取与所述净功率差值相匹配的初始充放电功率值；

17、以所述储能初始充放电功率值和所述净功率差值为基础，确定光伏逆变器的初始输出功率参考值和充电桩的初始充电功率分配值，生成各个设备的初始功率分配值。

18、在一些实施例中，以所述初始功率分配值为起点，迭代调整光伏的最大功率跟踪点偏移量和储能的充放电深度，直至各个设备的功率分配结果满足所有设备的功率平衡约束和所述荷电状态的上下限约束，输出当前时刻的功率指令具体包括：

19、将所述初始功率分配值输入迭代计算流程，作为当前迭代轮次的功率分配基准；

20、在每一轮迭代中，根据当前功率分配结果与功率平衡约束之间的偏差量，生成光伏最大功率跟踪点偏移量调整值和储能充放电深度调整值；

21、使用所述调整值更新当前迭代轮次的功率分配结果，判断更新后的功率分配结果是否同时满足功率平衡约束和荷电状态上下限约束；

22、若满足，则将更新后的功率分配结果作为当前时刻的功率指令输出，若不满足，则进入下一轮迭代，直至满足约束条件或达到预设迭代次数上限。

23、在一些实施例中，根据当前功率分配结果与功率平衡约束之间的偏差量，生成光伏最大功率跟踪点偏移量调整值和储能充放电深度调整值具体包括：

24、获取当前迭代轮次下光伏输出功率分配值、储能充放电功率分配值和充电桩负荷功率分配值，进而叠加得到微电网当前的总功率代数和；

25、将所述总功率代数和与零值进行比较，得到表征功率平衡偏差量的数值和方向；

26、根据所述功率平衡偏差量的数值大小，从预设的调整步长表中分别查询光伏最大功率跟踪点偏移量的调整步长值和储能充放电深度的调整步长值；

27、根据所述功率平衡偏差量的方向，对所述调整步长值赋予正负符号，生成光伏最大功率跟踪点偏移量调整值和储能充放电深度调整值。

28、在一些实施例中，将所述实际功率响应值反馈更新至下一时刻的所述荷电状态和所述可调度功率区间中具体包括：

29、接收光伏逆变器、储能变流器和充电桩控制器执行所述功率指令后上传的实际功率响应值；

30、根据储能变流器上报的实际充放电功率值和储能装置的额定容量，计算储能装置在下一时刻的荷电状态更新值；

31、将所述荷电状态更新值和下一时刻的分时电价档位输入储能可调度功率区间计算过程，输出下一时刻的充电模式可调度功率区间和放电模式可调度功率区间。

32、第二方面，本技术提供一种光储充一体化微电网的能量管理系统，包括：

33、获取模块，用于获取微电网内光伏发电的实时输出功率、储能装置的荷电状态、充电桩的实时负荷需求和分时电价信息；

34、处理模块，用于根据所述荷电状态和所述分时电价信息确定储能装置在充电模式和放电模式下的可调度功率区间，通过所述实时输出功率与所述实时负荷需求确定净功率差值，进而依据所述净功率差值和所述可调度功率区间，生成微电网内各个设备的初始功率分配值；

35、所述处理模块还用于以所述初始功率分配值为起点，迭代调整光伏的最大功率跟踪点偏移量和储能的充放电深度，直至各个设备的功率分配结果满足所有设备的功率平衡约束和所述荷电状态的上下限约束，输出当前时刻的功率指令；

36、执行模块，用于将所述功率指令下发至光伏逆变器、储能变流器和充电桩控制器执行，并记录执行后的实际功率响应值，将所述实际功率响应值反馈更新至下一时刻的所述荷电状态和所述可调度功率区间中。

37、第三方面，本技术提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于从所述存储器中调用并运行所述计算机程序，使得所述计算机设备执行上述的光储充一体化微电网的能量管理方法。

38、第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令或代码，当指令或代码在计算机上运行时，使得计算机执行时实现上述的光储充一体化微电网的能量管理方法。

39、本技术公开的实施例提供的技术方案具有以下有益效果：

40、本技术提供的一种光储充一体化微电网的能量管理方法及系统中，获取微电网内光伏发电的实时输出功率、储能装置的荷电状态、充电桩的实时负荷需求和分时电价信息；根据所述荷电状态和所述分时电价信息确定储能装置在充电模式和放电模式下的可调度功率区间，通过所述实时输出功率与所述实时负荷需求确定净功率差值，进而依据所述净功率差值和所述可调度功率区间，生成微电网内各个设备的初始功率分配值；以所述初始功率分配值为起点，迭代调整光伏的最大功率跟踪点偏移量和储能的充放电深度，直至各个设备的功率分配结果满足所有设备的功率平衡约束和所述荷电状态的上下限约束，输出当前时刻的功率指令；将所述功率指令下发至光伏逆变器、储能变流器和充电桩控制器执行，并记录执行后的实际功率响应值，将所述实际功率响应值反馈更新至下一时刻的所述荷电状态和所述可调度功率区间中。

41、由此可见，本技术中，将所述功率指令下发至光伏逆变器、储能变流器和充电桩控制器执行，并记录执行后的实际功率响应值，将所述实际功率响应值反馈更新至下一时刻的所述荷电状态和所述可调度功率区间中；首先，确定初始功率分配值即可得到光伏出力、储能充放电功率与充电桩负荷在同一时刻的初始匹配关系，从而将光伏实时出力与充电负荷需求之间的净功率差值转化为储能装置的初始充放电功率基准，并据此反推光伏逆变器与充电桩控制器的初始出力参考值。该过程使三个设备在进入迭代调整前即处于功率总量基本对等的状态，避免了因光伏出力波动与充电负荷随机性叠加而导致的初始功率指令严重偏离实际平衡点，为后续协同调整提供了收敛起点；然后，确定功率指令即可得到满足功率平衡约束与荷电状态上下限约束的最终功率分配集合，从而通过迭代调整光伏最大功率跟踪点偏移量与储能充放电深度，使光伏逆变器、储能变流器和充电桩控制器在同一时刻接收到的功率设定值彼此严格匹配。该过程将光伏出力的随机波动与充电负荷的无序变化纳入统一约束条件中进行闭环修正，消除了各设备独立响应造成的功率缺额或盈余累积，使微电网在光伏波动与充电负荷随机叠加条件下维持内部功率自平衡能力；综上所述，基于上述方案可实现光储充微电网内光伏出力、储能充放电与充电桩负荷的协同功率分配，从而可提高微电网在光伏波动与充电负荷随机叠加条件下的功率平衡能力。