一种多能源能量调度系统及调度控制方法与流程

本技术涉及一种能源管理系统及方法，属于能源，尤其涉及一种多能源能量调度系统及调度控制方法。

背景技术：

1、多种能源互补的核心理念是融合不同类型的能源，以满足当前和未来的能源需求，其涉及的能源种类包括但不限于太阳能、风能、水能、生物能、地热能和化学能等。由于每种能源都有其独特的特点和限制，将多种能源互补，通过建立联动机制，即可最大限度地利用能源的优势。因此，人们可以通过协调、平衡和整合这些能源，从而在能源消耗和排放方面取得更好的效果，并提高能源效率。

2、目前，多能源系统会集成一些传统的能源方式，具有污染环境、燃料依赖性高、能源利用效率低、工作噪音较大等缺点。此外，目前对于多能源系统也缺少综合控制管理，可能会导致系统不稳定或设备损坏、能源浪费、环境污染、运行成本增加等不利后果。

技术实现思路

1、根据本技术的一个方面，提供了一种基于高温甲醇燃料电池的多能源能量调度系统，该系统针对引入高温甲醇燃料电池作为能源方式之一的多能源系统，将由高温甲醇燃料电池组和储能电池组组成的双电系统作为能量管理的核心，利用内置的多合一dc/dc变换器来调节双电系统的输入输出，以配置整个多能源系统的能量，从而实现对外部功率请求的快速响应。

2、一种基于高温甲醇燃料电池的多能源能量调度系统，该系统包括多合一dc/dc变换器、燃料电池控制器和能量管理模块；

3、所述多合一dc/dc变换器，其输入端连接双电系统，输出端连接高压母线，所述双电系统包括高温甲醇燃料电池组、储能电池组；所述多合一dc/dc变换器通过can与燃料电池控制器连接，用于获取燃料电池控制器回传的控制参数，对所述双电系统的输出功率进行调节；

4、所述燃料电池控制器，用于获取所述双电系统的状态数据，至少包括：电压、电流；

5、所述能量管理模块，用于接收燃料电池控制器采集的双电系统的状态数据，计算并显示功率值；获取控制参数并通过燃料电池控制器控制所述多合一dc/dc变换器；所述控制参数包括以下至少一种：用户根据所述功率值手动输入的控制参数、能量管理模块基于所述功率值进行自适应计算而提供的控制参数。

6、可选地，所述多合一dc/dc变换器为双向dc转换器。

7、可选地，该系统还包括光伏控制器、风电控制器；所述光伏控制器、风电控制器分别用于控制光伏电池组、风力发电机组，所述光伏控制器、风电控制器、多合一dc/dc变换器的输出连接至dc/ac逆变器，为各用电器供电。

8、可选地，当所述高温甲醇燃料电池组中的燃料电池数量不超过给定阈值时，所述能量管理模块的功能和程序耦合在所述燃料电池控制器内部的用于能量管理的程序段；

9、当所述高温甲醇燃料电池组中的燃料电池数量超过给定阈值时，所述能量管理模块位于所述燃料电池控制器的外部。

10、可选地，所述阈值一般为2。当燃料电池数量为2台时，认为燃料电池数量较少。

11、可选地，所述能量管理模块包括以下至少一个单元：环境感知计算单元、实时数据计算单元；

12、所述环境感知计算单元，用于获取天气信息和环境参数，输出对应不同环境的高温甲醇燃料电池组和储能电池组的控制参数的预设值；

13、所述实时数据计算单元，用于在高温甲醇燃料电池组启动状态下，采用如下计算策略对整个多能源系统的运行状态进行计算：

14、pload=vload*aload

15、ppho=vpho*apho

16、pwin=vwin*awin

17、fc_powerreq= pload-ppho*λpho-pwin*λwin

18、pmfc-mid= fc_powerreq*0.5+（β*pmfc-max）*0.5

19、其中，fc_powerreq为高温甲醇燃料电池组的请求功率；pload为负载功率；ppho和λpho分别为光伏电池组的功率及其系数；pwin和λwin分别为风力发电机组的功率及其系数；pmfc-mid和pmfc-max分别为高温甲醇燃料电池组的实际输出请求功率和最大限制功率；λpho和λwin的取值范围均在0~1；β为储能电池组荷电状态的影响因子；

20、根据高温甲醇燃料电池组的输出请求功率pmfc-mid对高温甲醇燃料电池组的对外输出进行调节。

21、可选地，所述环境感知计算单元还用于，在所述控制参数的预设值的基础上，根据所述天气信息和环境参数，确定高温甲醇燃料电池组、储能电池组的工作模式，以控制高温甲醇燃料电池组的工作状态；所述工作模式包括纯电模式、混动模式、燃电模式；所述工作状态包括启动状态、待机状态、关机状态；

22、所述纯电模式为：储能电池组>80%，高温甲醇燃料电池组处于待机状态；

23、所述混动模式为：30%<储能电池组≤80%，高温甲醇燃料电池组处于功率可调区间；

24、所述燃电模式为：储能电池组≤30%，高温甲醇燃料电池组处于最大功率。

25、可选地，所述环境感知计算单元还用于，在风力发电机组和光伏电池组的电力足够时，将高温甲醇燃料电池组的工作状态调整为待机状态或者关机状态。

26、可选地，所述储能电池组荷电状态的影响因子β根据如下公式进行计算：

27、；

28、其中，和分别为储能电池组的最高容量和最低容量，为储能电池组的实时容量。

29、根据本技术的又一个方面，提供了一种基于上述多能源能量调度系统的调度方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

30、（1）对基于高温甲醇燃料电池的多能源系统的各部分发电单元进行状态数据采集，所述发电单元包括双电系统、光伏电池组、风力发电机组；所述双电系统由高温甲醇燃料电池组和储能电池组组成；

31、（2）能量管理模块根据采集的状态数据，计算功率值；

32、（3）能量管理模块获取控制参数，通过燃料电池控制器发送给多合一dc/dc变换器；

33、（4）多合一dc/dc变换器根据所述控制参数对双电系统的输出功率进行调节。

34、可选地，所述步骤（3）中控制参数的获取过程采用如下方式中的任一种；

35、方式一：能量管理模块获取天气信息和环境参数；根据天气信息、环境参数以及双电系统的状态参数，查询能量管理仿真计算结果获得控制参数的预设值，并通过燃料电池控制器传输给多合一dc/dc变换器；其中，所述双电系统的状态参数至少包括电压、电流；

36、多合一dc/dc变换器根据所述预设值控制高温甲醇燃料电池组的对外输出、储能电池组的输入输出；

37、方式二：在高温甲醇燃料电池组启动状态下，能量管理模块采用如下计算策略对整个多能源系统的运行状态进行计算：

38、pload=vload*aload

39、ppho=vpho*apho

40、pwin=vwin*awin

41、fc_powerreq= pload-ppho*λpho-pwin*λwin

42、pmfc-mid= fc_powerreq*0.5+（β*pmfc-max）*0.5

43、其中，fc_powerreq为高温甲醇燃料电池组的请求功率；pload为负载功率；ppho和λpho分别为光伏电池组的功率及其系数；pwin和λwin分别为风力发电机组的功率及其系数；pmfc-mid和pmfc-max分别为高温甲醇燃料电池组的实际输出请求功率和最大限制功率；λpho和λwin的取值范围均在0~1；β为储能电池组荷电状态的影响因子；

44、能量管理模块通过燃料电池控制器将高温甲醇燃料电池组的输出请求功率pmfc-mid发送给多合一dc/dc变换器，从而对高温甲醇燃料电池组的对外输出进行调节；

45、组合方式：能量管理模块先采用方式一对双电系统的输出进行快速调节，再根据方式二对双电系统的能量进行实时调节。

46、可选地，所述方式一还包括：在查询到预设值后，确定高温甲醇燃料电池组、储能电池组的工作模式，以控制高温甲醇燃料电池组的工作状态；所述工作模式包括纯电模式、混动模式、燃电模式；所述工作状态包括启动状态、待机状态、关机状态；

47、所述纯电模式为：储能电池组>80%，高温甲醇燃料电池组处于待机状态；

48、所述混动模式为：30%<储能电池组≤80%，高温甲醇燃料电池组处于功率可调区间；

49、所述燃电模式为：储能电池组≤30%，高温甲醇燃料电池组处于最大功率。

50、可选地，所述储能电池组荷电状态的影响因子β的计算公式如下：

51、；

52、其中，和分别为储能电池组的最高容量和最低容量，为储能电池组的实时容量。

53、本技术能产生的有益效果包括：

54、1）本技术所提供的多能源能量调度系统，利用多合一dc/dc变换器作为双电系统的核心控制器，不仅可以调控高温甲醇燃料电池组的对外输出，还可以调节储能电池组的输入输出电流，使得对于整个双电系统的调节更加准确、迅速。

55、2）本技术所提供的多能源能量调度系统，其能量管理模块预设了能量管理仿真计算结果，可以将其作为控制所述多能源系统的前置输入，从而在此基础上根据运行策略等进行调整，以更加快速地响应外部功率请求。

56、3）本技术所提供的多能源能量调度系统，其能量管理模块提供了多种可实现自动化能量计算的方式：方式一，该模块可以根据采集的天气信息和环境参数，确定高温甲醇燃料电池组、储能电池组的工作模式，该模式的特点是反应迅速；方式二，能量管理模块根据程序内部预设的计算策略确定高温甲醇燃料电池组的输出功率，这种方式的特点是更准确；方式三，将前两种方式结合使用，系统可以实现最优状态的运行。在系统计算完成后，对高温甲醇燃料电池组的工作状态进行控制。本技术利用能量管理模块对系统进行自适应调节，以保证电网在安全稳定的状态下运行。