孤島模式下光儲交流微電網(wǎng)能量管理協(xié)調(diào)控制策略

孤島模式下光儲交流微電網(wǎng)能量管理協(xié)調(diào)控制策略隨著清潔能源的發(fā)展與技術(shù)的進(jìn)步，光儲交流微電網(wǎng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。光儲交流微電網(wǎng)可以將分布式光伏發(fā)電、儲能系統(tǒng)和交流電網(wǎng)連接在一起，形成一種具有獨(dú)立供電能力和穩(wěn)定性的小型型微電網(wǎng)。在孤島模式下，光儲交流微電網(wǎng)能夠?yàn)橛脩籼峁┣鍧崱⒏咝У碾娏?yīng)，但同時也面臨著各種復(fù)雜的能量管理和控制問題。因此，本文從光儲交流微電網(wǎng)的能量管理協(xié)調(diào)控制策略入手，深入探討光儲交流微電網(wǎng)在孤島模式下的控制問題及優(yōu)化思路。

一、光儲交流微電網(wǎng)的能量管理

光儲交流微電網(wǎng)由光伏發(fā)電系統(tǒng)、電池儲能系統(tǒng)和交流電網(wǎng)三部分組成，這三部分之間存在著復(fù)雜的能量轉(zhuǎn)換和交互關(guān)系。在光儲交流微電網(wǎng)中，能量管理是一個核心問題，其目的是合理分配和利用各個能量源的能量，保證微電網(wǎng)運(yùn)行的可靠、高效和經(jīng)濟(jì)。常用的能量管理策略有以下幾種：

1.最大化自供電率

自供電率是指光儲交流微電網(wǎng)中自身所產(chǎn)生的電能占總用電量的比例。最大化自供電率是一種常見的能量管理策略，其目的是盡可能多地使用光伏發(fā)電和儲能系統(tǒng)產(chǎn)生的電能，減少對交流電網(wǎng)的依賴，從而減少能源的浪費(fèi)和成本。在孤島模式下，最大化自供電率可以有效保障微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.優(yōu)化儲能控制策略

儲能系統(tǒng)是光儲交流微電網(wǎng)中的重要組成部分，其作用是儲存通過光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能，以便在需要時向微電網(wǎng)供電。優(yōu)化儲能控制策略可以有效提高微電網(wǎng)的自供電率，降低對交流電網(wǎng)的依賴。常用的儲能控制策略有以下幾種：

（1）時序控制策略：根據(jù)用電負(fù)荷預(yù)測或天氣預(yù)報(bào)信息，提前安排儲能電池的充放電時序，以便在高峰期向微電網(wǎng)供電，低谷期儲存電能。

（2）SOC控制策略：根據(jù)儲能電池的SOC（StateofCharg）狀況控制其充放電，避免SOC過高或過低，延長儲能電池的使用壽命。

3.能量流優(yōu)化控制策略

能量流優(yōu)化控制策略是一種綜合的能量管理策略，其目的是通過整個微電網(wǎng)內(nèi)各個設(shè)備的協(xié)調(diào)運(yùn)行，最大程度地利用和分配各個能源產(chǎn)生的電能，優(yōu)化電網(wǎng)性能和能量效率。常用的能量流優(yōu)化控制策略有以下幾種：

（1）分時段供電策略：根據(jù)用電負(fù)荷的變化，在不同的時間段分別選擇光伏發(fā)電系統(tǒng)和電池儲能系統(tǒng)供電，以最大化利用各種能源產(chǎn)生的電能。

（2）集中供能策略：在用電負(fù)荷高峰期，將多個光伏發(fā)電系統(tǒng)、電池儲能系統(tǒng)以及交流電網(wǎng)的供電合并起來，以滿足用戶大量用電需求。

二、光儲交流微電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制

在孤島模式下，光儲交流微電網(wǎng)需要保證能源的穩(wěn)定供應(yīng)和需求的平衡。為此，需要進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)不同能源之間的協(xié)同運(yùn)行，保證電網(wǎng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。常用的協(xié)調(diào)控制策略有以下幾種：

1.基于能量存量的控制策略

基于能量存量的控制策略是一種基于儲能電池容量和光伏發(fā)電功率變化的控制策略，其目的是在光伏發(fā)電功率大于用電功率時，將多余的電能存儲到電池中，儲存電池容量不足時，則從電池中向微電網(wǎng)供電。這種控制策略能夠有效保證能源的平衡和穩(wěn)定供應(yīng)。

2.基于電壓無功控制的控制策略

基于電壓無功控制的控制策略是一種控制方法，主要用于維持電網(wǎng)的穩(wěn)定和電壓頻率的恒定。該控制策略通過調(diào)整光伏發(fā)電系統(tǒng)和儲能電池的運(yùn)行狀態(tài)，保證電壓的穩(wěn)定和無功功率的平衡。這種方法能夠有效維持電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定，減少電網(wǎng)運(yùn)行的不穩(wěn)定損失。

三、光儲交流微電網(wǎng)的優(yōu)化策略

光儲交流微電網(wǎng)在孤島模式下的優(yōu)化策略主要包括以下方面：

1.優(yōu)化儲能技術(shù)

儲能技術(shù)是微電網(wǎng)的核心，其性能直接影響微電網(wǎng)的運(yùn)行效果。因此，通過針對電池容量、電池性能、電池壽命等方面的改善，優(yōu)化儲能技術(shù)，提高儲能系統(tǒng)性能和使用壽命，是優(yōu)化能量管理和協(xié)調(diào)控制的一個有效途徑。

2.多能源協(xié)調(diào)優(yōu)化

多能源協(xié)調(diào)優(yōu)化是指通過優(yōu)化微電網(wǎng)中各種能源的調(diào)控方法，實(shí)現(xiàn)最大程度地利用各種能源產(chǎn)生的電能。在多能源協(xié)調(diào)優(yōu)化中，可以利用能量流優(yōu)化、能量存量、電壓無功等多種控制策略，達(dá)到優(yōu)化微電網(wǎng)的能量管理和協(xié)調(diào)控制的目的。

3.智能綜合優(yōu)化調(diào)控

智能綜合優(yōu)化調(diào)控是指通過引入人工智能等高新技術(shù)，建立光儲交流微電網(wǎng)的智能化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)自主控制，實(shí)時監(jiān)測和管理，并在不同情況下進(jìn)行自動調(diào)節(jié)和優(yōu)化，以最大化利用各種能源產(chǎn)生的電能。智能綜合優(yōu)化調(diào)控能夠?qū)⒐鈨涣魑㈦娋W(wǎng)的能量管理和協(xié)調(diào)控制推向在孤島模式下的高度自主化和高效化。

綜上所述，光儲交流微電網(wǎng)在孤島模式下的能量管理和協(xié)調(diào)控制策略涉及到多種技術(shù)和方法，需要綜合考慮多方面因素，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的能源管理和控制效果。針對不同的應(yīng)用場景和需求，可以采用不同的優(yōu)化策略，以實(shí)現(xiàn)保證微電網(wǎng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行，同時提高能源使用效率、降低成本和減少能源浪費(fèi)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和新型儲能技術(shù)的發(fā)展，相信光儲交流微電網(wǎng)在孤島模式下的能量管理和協(xié)調(diào)控制策略會越來越完善和優(yōu)化。由于光儲交流微電網(wǎng)是一個相對新興的領(lǐng)域，因此可用的數(shù)據(jù)相對有限。以下是一些相關(guān)數(shù)據(jù)和分析：

1.全球光伏發(fā)電裝機(jī)量

據(jù)國際能源機(jī)構(gòu)（IEA）統(tǒng)計(jì)，截至2019年底，全球光伏發(fā)電裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到630吉瓦，比去年同期增長了13%。中國是全球最大的光伏市場，2019年新增裝機(jī)容量為30.1吉瓦，占全球總量的約半數(shù)。

分析：光伏發(fā)電是光儲交流微電網(wǎng)中的主要能源來源，光伏發(fā)電的發(fā)展和裝機(jī)容量對于光儲交流微電網(wǎng)的可行性和發(fā)展至關(guān)重要。全球光伏市場增長迅速，意味著光儲交流微電網(wǎng)的市場潛力也在不斷提升。

2.全球儲能市場

根據(jù)市場研究公司W(wǎng)oodMackenzie的數(shù)據(jù)，全球儲能市場在2019年增長了35%，達(dá)到了20吉瓦時（GWh）的裝機(jī)容量。其中，鋰離子電池儲能系統(tǒng)占據(jù)了市場的主導(dǎo)地位，容量占比高達(dá)85%。

分析：儲能系統(tǒng)是光儲交流微電網(wǎng)中的另一個核心組成部分，儲能市場快速發(fā)展意味著儲能系統(tǒng)的成本也在不斷降低。同時，不同類型的儲能系統(tǒng)在不同場景下的應(yīng)用也需要針對具體情況進(jìn)行考慮和選擇。

3.光儲交流微電網(wǎng)在中國的示范應(yīng)用

2019年，中國國網(wǎng)甘肅省電力公司在蘭州科技新城成功建成了一座光儲交流微電網(wǎng)示范站。該站以光伏發(fā)電為主要能源來源，搭配儲能系統(tǒng)和微型液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了自動供能控制和電網(wǎng)平衡控制功能。

分析：中國國網(wǎng)在光儲交流微電網(wǎng)領(lǐng)域進(jìn)行了示范應(yīng)用，證明了該技術(shù)的可行性和潛力。隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟和市場的發(fā)展，光儲交流微電網(wǎng)有望在中國得到更廣泛的應(yīng)用。

4.光儲交流微電網(wǎng)的優(yōu)化控制策略

研究顯示，比較常用的光儲交流微電網(wǎng)優(yōu)化控制策略包括：基于能量存量的控制策略、基于電壓無功控制的控制策略和能量流優(yōu)化控制策略。而智能綜合優(yōu)化調(diào)控的技術(shù)將成為未來的發(fā)展趨勢。

分析：光儲交流微電網(wǎng)的優(yōu)化控制策略關(guān)系到微電網(wǎng)的能源管理和穩(wěn)定性，在實(shí)際應(yīng)用中需要綜合考慮各種因素，并結(jié)合具體情況進(jìn)行選擇和調(diào)整。

5.光儲交流微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性

盡管光儲交流微電網(wǎng)是一種清潔、高效的能源供應(yīng)方式，但其建設(shè)和運(yùn)行成本仍然是一個較大的挑戰(zhàn)。其中，儲能系統(tǒng)和微電網(wǎng)控制系統(tǒng)的成本占比較大。

分析：為提高光儲交流微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)注意降低成本、提高效益，如優(yōu)化儲能系統(tǒng)、智能化控制等技術(shù)手段。同時還需要探索優(yōu)化經(jīng)濟(jì)模式，如政策支持、商業(yè)模式創(chuàng)新等。

總結(jié)：

盡管目前光儲交流微電網(wǎng)的相關(guān)數(shù)據(jù)有限，但我們可以通過目前的數(shù)據(jù)和分析，得知該技術(shù)領(lǐng)域的市場潛力和挑戰(zhàn)，以及未來的發(fā)展趨勢。在技術(shù)方面，需要繼續(xù)不斷迭代和創(chuàng)新，探索適合不同場景的優(yōu)化控制方式和經(jīng)濟(jì)模式。在政策方面，也需要進(jìn)一步支持和鼓勵光儲交流微電網(wǎng)的發(fā)展，在全球范圍內(nèi)推動可持續(xù)能源的發(fā)展和應(yīng)用。案例一：杭州國家光電科技創(chuàng)新中心光伏與儲能系統(tǒng)

杭州國家光電科技創(chuàng)新中心的光伏與儲能系統(tǒng)是一種光儲交流微電網(wǎng)的示范應(yīng)用。該系統(tǒng)是基于微電網(wǎng)的分布式能源系統(tǒng)，由光伏發(fā)電系統(tǒng)、鋰離子電池儲能系統(tǒng)和節(jié)能補(bǔ)償控制系統(tǒng)組成。

該系統(tǒng)的光伏發(fā)電部分采用晶體硅光伏電池板組成，容量為61.2千瓦，可在正常情況下提供連續(xù)輸出功率。儲能系統(tǒng)則采用了近年來應(yīng)用廣泛的鋰離子電池，容量為50千瓦，儲能容量為153千瓦時。此外，系統(tǒng)還配備了節(jié)能補(bǔ)償控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對負(fù)荷供應(yīng)的一定程度調(diào)節(jié)。

該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自主運(yùn)行和實(shí)時控制，目前已成功應(yīng)用于杭州未來科技城等多個項(xiàng)目中。該示范應(yīng)用不僅為光儲交流微電網(wǎng)的可行性和應(yīng)用提供了實(shí)證研究，而且也為其未來的發(fā)展提供了更多經(jīng)驗(yàn)和思路。

分析：

杭州國家光電科技創(chuàng)新中心的系統(tǒng)是一種基于微電網(wǎng)的光儲交流微電網(wǎng)系統(tǒng)，采用了光伏發(fā)電和鋰離子電池儲能等關(guān)鍵技術(shù)。該系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用表明，在一定程度上可行，但成本仍然是一個較大的挑戰(zhàn)。為提高其經(jīng)濟(jì)性，還需要不斷探索并優(yōu)化其技術(shù)和經(jīng)濟(jì)模式。

案例二：加州雪松蹤跡莊園的清潔能源項(xiàng)目

加州雪松蹤跡莊園的清潔能源項(xiàng)目是一種基于光儲交流微電網(wǎng)的示范應(yīng)用，在發(fā)電和儲能方面采用了不同的技術(shù)。該項(xiàng)目采用的光伏發(fā)電系統(tǒng)由三個獨(dú)立的子系統(tǒng)組成，總?cè)萘繛?22千瓦，以提供莊園所需的所有電力。莊園還設(shè)計(jì)了一個能夠儲存6.4兆瓦時電量的鈉硫電池儲能系統(tǒng)，以確保峰值負(fù)荷的供應(yīng)。

該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了對莊園內(nèi)的所有設(shè)施進(jìn)行能源供應(yīng)，包括酒店、咖啡館、餐館以及其他能源消耗設(shè)施。此外，在設(shè)備重復(fù)使用和部署策略等方面采用了可持續(xù)和環(huán)保的方法，以進(jìn)一步降低其能源成本與環(huán)境影響。

分析：

加州雪松蹤跡莊園的項(xiàng)目采用了多種清潔技術(shù)實(shí)現(xiàn)了光儲交流微電網(wǎng)的應(yīng)用，包括光伏發(fā)電、儲能系統(tǒng)以及其他可持續(xù)和環(huán)保的方法。這種多元化的能源解決方案，不僅保證了其供電穩(wěn)定性，而且也讓其實(shí)現(xiàn)了較低的成本。對于未來光儲交流微電網(wǎng)的發(fā)展，這種多元化的應(yīng)用可能會成為更為廣泛的趨勢，以實(shí)現(xiàn)更高的效益并降低成本。