基于混合储能的微电网能量管理策略研究

微电网作为一种包含可再生能源等分布式电源的综合集成技术,提高了分布式发电系统的供电可靠性,实现了分布式电源与负荷的一体化运行,具有灵活的运行特性,已经成为智能电网建设中一个重要的组成部分。微电网能量管理系统是整个微电网的协调控制核心,合理的能量管理策略可以保障可再生能源有效利用及微电网安全经济优化运行。目前微电网能量管理策略的研究与发展尚未成熟,还有许多问题亟待研究。本文主要研究内容包括:首先对微电网中的分布式电源进行了研究和分析,分析了风力发电机、光伏电池、微型燃气轮机、蓄电池和超级电容的运行特性,建立了各分布式电源的数学模型;对需求侧负荷的分类进行了概述,针对需求侧中的住宅建筑地暖负荷,基于热平衡方程建立了传热特性模型,并对不同蓄热和保温性能的围护结构、不同蓄/产热能力的低温辐射地板构成的地暖系统进行了仿真分析,分析了其蓄热潜力。其次将采用地暖系统供暖的住宅建筑作为虚拟储能系统集成到住宅型微电网中,构建了三种不同类型的冷热电联供住宅型微电网。在此基础上展开包含常规电储能和虚拟储能的混合储能住宅型微电网的能量管理策略研究,建立了以经济性和用户舒适性为目标的微电网能量管理模型,通过在温度舒适度范围内对住宅室温进行调节,使虚拟储能系统参与优化调控实现虚拟储能的充放电管理,从而降低微电网运行成本。最后,以冬季供暖场景为例,针对三种不同类型住宅型微电网,比较分析了虚拟储能与实际储能设备的充放电特性差异,对不同蓄热和保温性能的围护结构、不同蓄/产热能力的低温辐射地板等不同条件下的调度结果进行分析。结果表明所提能量管理策略能够充分挖掘需求侧住宅建筑的蓄能潜力,从而在保证用户舒适度的前提下有效降低微电网的运行成本,提升微电网综合能源利用效率。