本發(fā)明涉及供電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于新能源混合供電的港口岸電的能量管理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

目前，在現(xiàn)有的岸電系統(tǒng)中，電源一般是將配電網(wǎng)高壓電經(jīng)港口變電站降壓、再經(jīng)過變頻器調(diào)壓調(diào)頻后接到碼頭岸電箱。但是這種供電方式的電能來源途徑單一，改造時常會面臨配電網(wǎng)容量不足等問題，并且無法充分利用可再生能源，造成能源的浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于新能源混合供電的港口岸電的能量管理系統(tǒng)，可充分利用多種不同途徑的能源。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種基于新能源混合供電的港口岸電的能量管理系統(tǒng)，所述能量管理系統(tǒng)包括：

母線，與負(fù)載連接，所述母線上的電壓流入至所述負(fù)載中；

光伏發(fā)電裝置，與所述母線連接，用于將太陽能轉(zhuǎn)化的電能傳送至所述母線；

風(fēng)力發(fā)電裝置，與所述母線連接，用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)化的電能傳送至所述母線；

配電網(wǎng)，與所述母線連接，用于向所述母線輸送電能，或者通過所述母線獲取電能；

電池儲能裝置，與所述母線連接，用于向所述母線放電，或者通過所述母線充電；以及

電容儲能裝置，與所述母線連接，用于向所述母線放電，或者通過所述母線充電。

可選的，所述母線為直流母線。

可選的，所述負(fù)載包括直流負(fù)載和/或交流負(fù)載；其中，

所述能量管理系統(tǒng)還包括：

負(fù)載逆變器，設(shè)置在所述直流母線與交流負(fù)載之間，用于將直流母線上的直流電壓轉(zhuǎn)化為交流電壓，并輸送至所述交流負(fù)載；

風(fēng)力逆變器，設(shè)置在所述風(fēng)力發(fā)電裝置與直流母線之間，用于將所述風(fēng)力發(fā)電裝置產(chǎn)生的交流電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓，并傳送至所述直流母線上；

配電逆變器，設(shè)置在所述直流母線與所述配電網(wǎng)之間，用于將配電網(wǎng)中輸出的交流電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓，并傳輸至所述直流母線；或者，將所述直流母線上的直流電壓轉(zhuǎn)化為交流電壓，并傳輸出至所述配電網(wǎng)。

可選的，所述能量管理系統(tǒng)還包括：

光伏變換器，設(shè)置在所述光伏發(fā)電裝置與所述直流母線之間，用于調(diào)整所述光伏發(fā)電裝置向所述直流母線傳輸?shù)闹绷麟妷骸?/p>

可選的，所述能量管理系統(tǒng)還包括：

電池儲能變換器，設(shè)置在所述電池儲能裝置與所述直流母線之間，用于調(diào)整所述電池儲能裝置向所述直流母線上傳輸?shù)闹绷麟妷海詫崿F(xiàn)所述電池儲能裝置向所述直流母線放電；或調(diào)整直流母線傳輸至所述電池儲能裝置的直流電壓，以實現(xiàn)所述電池儲能裝置通過所述直流母線充電。

可選的，所述能量管理系統(tǒng)還包括：

電容儲能變換器，設(shè)置在所述電容儲能裝置與所述直流母線之間，用于調(diào)整所述電容儲能變換器向所述直流母線上傳輸?shù)闹绷麟妷?，以實現(xiàn)所述電容儲能裝置向所述直流母線放電；或調(diào)整直流母線傳輸至所述電容儲能裝置的直流電壓，以實現(xiàn)所述電容儲能裝置通過所述直流母線充電。

根據(jù)本發(fā)明提供的具體實施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：

本發(fā)明基于新能源混合供電的港口岸電的能量管理系統(tǒng)通過將光伏發(fā)電裝置、風(fēng)力發(fā)電裝置、配電網(wǎng)、電池儲能裝置及電容儲能裝置分別與母線連接，從而實現(xiàn)對多種不同途徑的能源的充分利用，進(jìn)而確保母線上電壓的穩(wěn)定性。

本發(fā)明的目的是提供一種基于新能源混合供電的港口岸電的能量管理方法，可充分利用多種不同途徑的能源，同時對各能源優(yōu)化控制，以提高用戶用電的穩(wěn)定性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種使用上述基于新能源混合供電的港口岸電的能量管理系統(tǒng)的能量管理方法，所述能量管理方法包括：

檢測所述基于新能源混合供電的港口岸電的能量管理系統(tǒng)中光伏發(fā)電裝置的輸出功率P_PV、風(fēng)力發(fā)電裝置的輸出功率P_WT、電池儲能裝置的輸出功率變化量ΔP_bat、電容儲能裝置的輸出功率變化量ΔP_SC以及母線上的當(dāng)前電壓U；

根據(jù)所述光伏發(fā)電裝置的輸出功率P_PV、風(fēng)力發(fā)電裝置的輸出功率P_WT、電池儲能裝置的輸出功率變化量ΔP_bat、電容儲能裝置的輸出功率變化量ΔP_SC以及母線上的當(dāng)前電壓U，調(diào)整所述基于新能源混合供電的港口岸電的能量管理系統(tǒng)的工作模式，控制所述電池儲能裝置、電容儲能裝置的充放電以及所述配電網(wǎng)與所述母線間的電能傳輸。

可選的，所述控制所述電池儲能裝置、電容儲能裝置的充放電以及所述配電網(wǎng)與所述母線間的電能傳輸?shù)姆椒òǎ?/p>

當(dāng)(P_WT+P_PV)+△P_bat≥P_load≥P_WT+P_PV或者(1-a)U_R≤U<U_R時，所述能量管理系統(tǒng)工作于模式1，控制電池儲能裝置工作于放電模式；

當(dāng)P_WT+P_PV≥P_load≥(P_WT+P_PV)-△P_bat或者U_R<U≤(1+a)U_R時，所述能量管理系統(tǒng)工作于模式2，控制電池儲能裝置工作于充電模式；

當(dāng)(P_WT+P_PV)+△P_bat+△P_SC≥P_load≥(P_WT+P_PV)+△P_bat或者(1-b)U_R≤U<(1-a)U_R時，所述能量管理系統(tǒng)工作于模式3，控制電池儲能裝置和電容儲能裝置同時工作于放電模式；當(dāng)電池儲能裝置和電容儲能裝置低于設(shè)定值時，并網(wǎng)從配電網(wǎng)中獲取電能，同時向電池儲能裝置和電容儲能裝置充電；

當(dāng)(P_WT+P_PV)-△P_bat≥P_load≥(P_WT+P_PV)-△P_bat-△P_SC或者(1+a)U_R<U≤(1+b)U_R時，所述能量管理系統(tǒng)工作于模式4，控制電池儲能裝置和電容儲能裝置工作于充電模式；當(dāng)電池儲能裝置和電容儲能裝置充滿電后，并網(wǎng)向配電網(wǎng)輸送電能；

當(dāng)P_load≥(P_WT+P_PV)+△P_bat+△P_SC時，或者當(dāng)U<(1-b)U_R時，所述能量管理系統(tǒng)工作于模式5，并網(wǎng)從配電網(wǎng)中獲取電能，同時向電池儲能裝置和電容儲能裝置充電；

當(dāng)(P_WT+P_PV)-△P_bat-△P_SC≥P_load或者(1+b)U_R<U時，所述能量管理系統(tǒng)工作于模式6，并網(wǎng)向配電網(wǎng)輸送電能；

其中，U_R為額定電壓、P_load為負(fù)載需求功率，a、b分別為電壓誤差率。

可選的，a的取值為3％，b的取值為5％。

可選的，所述母線為直流母線。

根據(jù)本發(fā)明提供的具體實施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：

本發(fā)明基于新能源混合供電的港口岸電的能量管理方法通過將光伏發(fā)電裝置、風(fēng)力發(fā)電裝置、配電網(wǎng)、電池儲能裝置及電容儲能裝置分別與母線連接，從而實現(xiàn)對多種不同途徑的能源的充分利用，進(jìn)而確保母線上電壓的穩(wěn)定性；此外，根據(jù)實時獲取的光伏發(fā)電裝置的輸出功率P_PV、風(fēng)力發(fā)電裝置的輸出功率P_WT、電池儲能裝置的輸出功率變化量ΔP_bat、電容儲能裝置的輸出功率變化量ΔP_SC以及母線上的當(dāng)前電壓U對調(diào)控各個能源裝置的工作情況，可有效降低對配電網(wǎng)的依賴性，同時也可提高供電的可靠性，并能夠達(dá)到節(jié)能減排，減少污染物排放的效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明基于新能源混合供電的港口岸電的能量管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明基于新能源混合供電的港口岸電的能量管理方法的流程圖。

符號說明：

母線 1 光伏發(fā)電裝置 2

光伏變換器 21 風(fēng)力發(fā)電裝置 3

風(fēng)力逆變器 31 配電網(wǎng) 4

配電逆變器 41 電池儲能裝置 5

電池儲能變換器 51 電容儲能裝置 6

電容儲能變換器 61 直流負(fù)載 7

交流負(fù)載 8 負(fù)載逆變器 81。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的目的是提供一種基于新能源混合供電的港口岸電的能量管理系統(tǒng)，通過將光伏發(fā)電裝置、風(fēng)力發(fā)電裝置、配電網(wǎng)、電池儲能裝置及電容儲能裝置分別與母線連接，從而實現(xiàn)對多種不同途徑的能源的充分利用，進(jìn)而確保母線上電壓的穩(wěn)定性。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1所示，本發(fā)明基于新能源混合供電的港口岸電的能量管理系統(tǒng)包括母線1、光伏發(fā)電裝置2、風(fēng)力發(fā)電裝置3、配電網(wǎng)4、電池儲能裝置5及電容儲能裝置6。其中，所述母線1與負(fù)載連接，所述母線1上的電壓流入至所述負(fù)載中；所述光伏發(fā)電裝置2與所述母線1連接，用于將太陽能轉(zhuǎn)化的電能傳送至所述母線1；所述風(fēng)力發(fā)電裝置3與所述母線1連接，用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)化的電能傳送至所述母線1；所述配電網(wǎng)4與所述母線1連接，用于向所述母線1輸送電能，或者通過所述母線1獲取電能；所述電池儲能裝置5與所述母線1連接，用于向所述母線1放電，或者通過所述母線1充電；所述電容儲能裝置6與所述母線1連接，用于向所述母線1放電，或者通過所述母線1充電。

其中，所述母線1為直流母線。所述負(fù)載包括直流負(fù)載7和/或交流負(fù)載8(如圖1所示)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明基于新能源混合供電的港口岸電的能量管理系統(tǒng)還包括：負(fù)載逆變器81、風(fēng)力逆變器31及配電逆變器41；其中，所述負(fù)載逆變器81設(shè)置在所述直流母線與交流負(fù)載8之間，用于將直流母線上的直流電壓轉(zhuǎn)化為交流電壓，并輸送至所述交流負(fù)載8；所述風(fēng)力逆變器設(shè)置在所述風(fēng)力發(fā)電裝置3與直流母線之間，用于將所述風(fēng)力發(fā)電裝置3產(chǎn)生的交流電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓，并傳送至所述直流母線上；所述配電逆變器41設(shè)置在所述直流母線與所述配電網(wǎng)4之間，用于將配電網(wǎng)4中輸出的交流電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓，并傳輸至所述直流母線；或者，將所述直流母線上的直流電壓轉(zhuǎn)化為交流電壓，并傳輸出至所述配電網(wǎng)4。在本實施例中，所述載逆變器91、風(fēng)力逆變器31及配電逆變器41可為分別為DC/AC逆變器。

此外，本發(fā)明基于新能源混合供電的港口岸電的能量管理系統(tǒng)還包括光伏變換器21，所述光伏變換器21設(shè)置在所述光伏發(fā)電裝置2與所述直流母線之間，用于調(diào)整所述光伏發(fā)電裝置向所述直流母線傳輸?shù)闹绷麟妷骸?/p>

進(jìn)一步地，本發(fā)明基于新能源混合供電的港口岸電的能量管理系統(tǒng)還包括電池儲能變換器51，所述電池儲能變換器51設(shè)置在所述電池儲能裝置5與所述直流母線之間，用于調(diào)整所述電池儲能裝置5向所述直流母線上傳輸?shù)闹绷麟妷?，以實現(xiàn)所述電池儲能裝置5向所述直流母線放電；或調(diào)整直流母線傳輸至所述電池儲能裝置5的直流電壓，以實現(xiàn)所述電池儲能裝置5通過所述直流母線充電。在本實施例中，所述電池儲能變換器51為鋰電池。

可選的，本發(fā)明基于新能源混合供電的港口岸電的能量管理系統(tǒng)還包括電容儲能變換器61，所述電容儲能變換器61設(shè)置在所述電容儲能裝置6與所述直流母線之間，用于調(diào)整所述電容儲能變換器7向所述直流母線上傳輸?shù)闹绷麟妷海詫崿F(xiàn)所述電容儲能裝置向所述直流母線放電；或調(diào)整直流母線傳輸至所述電容儲能裝置的直流電壓，以實現(xiàn)所述電容儲能裝置通過所述直流母線充電。在本實施例中，所述電容儲能變換器61為超級電容。

在本發(fā)明中，通過設(shè)置光伏變換器21、電池儲能變換器51以及電容儲能變換器61中至少一個，可有效對直流電壓進(jìn)行調(diào)整，將固定的直流電壓變換為可變的直流電壓，輸送至直流母線，從而確保直流母線上電壓的穩(wěn)定性以及系統(tǒng)功率的平衡性。在本實施例中，所述光伏變換器21、電池儲能變換器51、電容儲能變換器61可分別為DC/DC變換器。

直流母線通過公共連接點(point of common coupling，PCC)與配電網(wǎng)相連，兩者之間可進(jìn)行傳遞能量的相互傳輸。對于光伏發(fā)電裝置而言，其經(jīng)光伏變換器連接在直流母線上，根據(jù)實際運(yùn)行需要，選擇能充分利用太陽能的最大功率點跟蹤(Maximum Power Point Tracker,MPPT)控制方法。風(fēng)力發(fā)電裝置通過可控整流器逆變器連接到直流母線，根據(jù)風(fēng)速變化，可采用MPPT控制。而電池儲能裝置和電容儲能裝置組成的混合儲能部件，各儲能元件分別經(jīng)雙向DC/DC變換器與直流母線相連，確保直流母線電壓穩(wěn)定以及系統(tǒng)功率處于平衡狀態(tài)。在系統(tǒng)運(yùn)行期間，可根據(jù)負(fù)載重要程度選擇卸載負(fù)載，以維持系統(tǒng)功率平衡。

此外，本發(fā)明還提供一種基于新能源混合供電的港口岸電的能量管理方法，通過將光伏發(fā)電裝置、風(fēng)力發(fā)電裝置、配電網(wǎng)、電池儲能裝置及電容儲能裝置分別與母線連接，從而實現(xiàn)對多種不同途徑的能源的充分利用，進(jìn)而確保母線上電壓的穩(wěn)定性；此外，根據(jù)實時獲取的光伏發(fā)電裝置的輸出功率P_PV、風(fēng)力發(fā)電裝置的輸出功率P_WT、電池儲能裝置的輸出功率變化量ΔP_bat、電容儲能裝置的輸出功率變化量ΔP_SC以及母線上的當(dāng)前電壓U對調(diào)控各個能源裝置的工作情況，可有效降低對配電網(wǎng)的依賴性，同時也可提高供電的可靠性，并能夠達(dá)到節(jié)能減排，減少污染物排放的效果。

如圖2所示，本發(fā)明基于新能源混合供電的港口岸電的能量管理方法包括：

步驟100：檢測所述基于新能源混合供電的港口岸電的能量管理系統(tǒng)中光伏發(fā)電裝置的輸出功率P_PV、風(fēng)力發(fā)電裝置的輸出功率P_WT、電池儲能裝置的輸出功率變化量ΔP_bat、電容儲能裝置的輸出功率變化量ΔP_SC以及母線上的當(dāng)前電壓U；

步驟200：根據(jù)所述光伏發(fā)電裝置的輸出功率P_PV、風(fēng)力發(fā)電裝置的輸出功率P_WT、電池儲能裝置的輸出功率變化量ΔP_bat、電容儲能裝置的輸出功率變化量ΔP_SC以及母線上的當(dāng)前電壓U，調(diào)整所述基于新能源混合供電的港口岸電的能量管理系統(tǒng)的工作模式，控制所述電池儲能裝置、電容儲能裝置的充放電以及所述配電網(wǎng)與所述母線間的電能傳輸。進(jìn)一步地，所述母線為直流母線。

如表1所示，在步驟200中，所述控制所述電池儲能裝置、電容儲能裝置的充放電以及所述配電網(wǎng)與所述母線間的電能傳輸?shù)姆椒òǎ?/p>

(1)當(dāng)(P_WT+P_PV)+△P_bat≥P_load≥P_WT+P_PV或者(1-a)U_R≤U<U_R時，所述能量管理系統(tǒng)工作于模式1，控制電池儲能裝置工作于放電模式；

(2)當(dāng)P_WT+P_PV≥P_load≥(P_WT+P_PV)-△P_bat或者U_R<U≤(1+a)U_R時，所述能量管理系統(tǒng)工作于模式2，控制電池儲能裝置工作于充電模式；

(3)當(dāng)(P_WT+P_PV)+△P_bat+△P_SC≥P_load≥(P_WT+P_PV)+△P_bat或者(1-b)U_R≤U<(1-a)U_R時，所述能量管理系統(tǒng)工作于模式3，控制電池儲能裝置和電容儲能裝置同時工作于放電模式；當(dāng)電池儲能裝置和電容儲能裝置低于設(shè)定值時，并網(wǎng)從配電網(wǎng)中獲取電能，同時向電池儲能裝置和電容儲能裝置充電；

(4)當(dāng)(P_WT+P_PV)-△P_bat≥P_load≥(P_WT+P_PV)-△P_bat-△P_SC或者(1+a)U_R<U≤(1+b)U_R時，所述能量管理系統(tǒng)工作于模式4，控制電池儲能裝置和電容儲能裝置工作于充電模式；當(dāng)電池儲能裝置和電容儲能裝置充滿電后，并網(wǎng)向配電網(wǎng)輸送電能；

(5)當(dāng)P_load≥(P_WT+P_PV)+△P_bat+△P_SC時，或者當(dāng)U<(1-b)U_R時，所述能量管理系統(tǒng)工作于模式5，并網(wǎng)從配電網(wǎng)中獲取電能，同時向電池儲能裝置和電容儲能裝置充電；

(6)當(dāng)(P_WT+P_PV)-△P_bat-△P_SC≥P_load或者(1+b)U_R<U時，所述能量管理系統(tǒng)工作于模式6，并網(wǎng)向配電網(wǎng)輸送電能；

其中，U_R為額定電壓、P_load為負(fù)載需求功率，a、b分別為電壓誤差率，在本實施例中，a的取值為3％，b的取值為5％，但并不以此為限。

表1

本發(fā)明基于新能源混合供電的港口岸電的能量管理方法通過引入多種可再生能源發(fā)電、混合儲能部件儲能，可確保對負(fù)載供電的穩(wěn)定性；通過合理調(diào)控各個能源的工作情況，減少對大電網(wǎng)的依賴，進(jìn)一步提高供電的穩(wěn)定性及可靠性，達(dá)到節(jié)能減排，減少污染物排放的效果。

本說明書中各個實施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。