1.一种可再生能源系统的能量管理方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤S1、检测可再生能源系统各模块的采样信号:可再生能源系统包括光伏模块、风能模块、电网模块、燃料电池模块、电解槽模块、锂电池组模块和储氢罐,判断可再生能源系统中除电网模块以外的其它各模块是否正常运行,如果检测为故障,则停止运行或离网,如果无故障则进行步骤S2;
步骤S2、最大功率追踪:对光伏模块的最大输出功率P光、风能模块的最大输出功率P风进行跟踪,判断光伏模块的最大输出功率P光和风能模块的最大输出功率P风之和的总功率P总是否大于负载功率P负,若P总≤P负,则进行步骤S3,若P总>P负,则向负载供电,同时启动电解槽模块制氢,并对锂电池组模块均衡充电,直到判断为储氢罐、锂电池组模块已满,此时将剩余功率出售;
锂电池组模块均衡充电的步骤为:
步骤a、锂电池组模块由多个锂电池簇组成,估算每个锂电池簇中各个电池单体的电池荷电状态SOC,对SOC进行从大到小排序,并从第一个锂电池簇开始充电;
步骤b、判断锂电池簇中第2个电池单体的SOC是否等于该锂电池簇N个电池单体中SOC的最小值SOCmin,若否,则接入第3个到第N个电池单体充电;若是,则给第2到第N个电池单体充电;
步骤c、判断所有N个电池单体的SOC是否为1从而判断是否充满,若否,则返回步骤a继续均衡,若是,则证明充电均衡已经完成,切除已经充电完成的锂电池簇;
步骤d、重复步骤b和步骤c,对下一个锂电池簇充电,直至锂电池组模块中的多个锂电池簇全部充电完成;
步骤S3、电网模块运行状况判断:检测步骤S1中采集到的电网模块的采样信号,判断电网模块是否运行正常,若判断为否,则启动锂电池组模块均衡放电,同光伏模块及风能模块一起为负载供电;若判断为是,则接入电网或启动燃料电池模块,同光伏模块及风能模块一起为负载供电,并进行步骤S4;
锂电池组模块均衡放电的步骤如下:
步骤A、检测锂电池组模块中各个电池单体的电池荷电状态SOC,当电池单体的电池SOC与标准值的差大于0.005时,判断为锂电池组模块中单个或者多个电池单体处于不一致状态;
步骤B、通过动态规划算法按照锂电池组模块中最大SOC输出进行重构,使得各个电池单体荷电状态在放电时均能趋于一致,锂电池组模块中各个电池单体同时完成放电,动态规划算法的具体步骤如下:步骤B‑1、设计动态规划算法所需的数据结构:数组v[n]存放n个电池单体的荷电状态SOC,每次接入运行的电池单体数量为W,数组C[n+1][W+1]存放每一次迭代的执行结果;数组x[n]表示各个电池单体是否接入运行;
步骤B‑2、初始化:数组C[n+1][W+1]的第0行第0列均设置为0;
步骤B‑3、循环阶段:按照下述方法确定前i个电池单体能够接入运行情况下得到的最优值;
以n个电池单体和1个电池簇放电为例,对于第i个电池单体,其荷电状态SOC为vi;
对于第i个电池单体的决策为“xi=1或xi=0”,i=1,2,…,n,对于xi‑1决策后,序列(x1,x2,…,xi‑1)已经被确定,在决策xi时,问题处于下列两种状态之一:(1)电池簇接入的电池单体已达上限,不允许继续接入第i个电池单体,则xi=0,电池簇的SOC不增加;
(2)电池簇可以接入第i个电池单体,则xi=1,电池簇的SOC增加vi;
以上两种情况下,电池簇SOC的最大值为xi决策后的价值;
令C[i][j]表示子问题 的最优值,即
则 表示电池组均衡充电或放电的子问题 的最优值,如
果i=0或者j=0,则令C[0][j]=C[i][0]=0,1≤i≤n,1≤j≤W,如果j
由此可得最优值的递归定义式如下:
C[0][j]=C[i][0]=0
i=1时,求出C[1][j],1≤j≤W;
i=2时,求出C[2][j],1≤j≤W;
……
i=n时,求出C[n][W],此时,C[n][W]为最优值;
步骤B‑4、电池单体定位,确定各个电池单体接入状态,根据C[n][W]的值向前推,假如C[n][W]>C[n‑1][W],则表明第n个电池单体接入运行,xn=1;否则,第n个电池单体没有接入,xn=0,则前n‑1个电池单体被接入接入运行的电池单体数量为W的电池簇中,依次类推,直到确定第1个电池单体是否被接入运行为止,由此,得到下面的关系式:若C[i][j]=C[i‑1][j],说明第i个电池单体没有接入运行,xi=0;
若C[i][j]>C[i‑1][j],说明第i个电池单体接入运行,xi=1;
步骤S4、用电峰谷进行电解水制氢的收益计算:判断此时是否处于用电峰谷,若判断为否,则单位时间t后继续进行判断;若判断为是,则计算在用电峰谷进行电解水制氢的收益,收益计算公式为:收益=制得的氢能的价值‑氢能转换成本;对计算结果进行判断,当收益大于电费时,启动电解槽模块制氢,直至判断为储氢罐已满;若收益不大于电费时,则不启动电解槽模块。
2.根据权利要求1所述的一种可再生能源系统的能量管理方法,其特征在于:当步骤S2、S3、S4中电解槽模块或燃料电池模块或锂电池组模块被判断为处于运行状态时,依据电费与氢气使用费用的高低控制电解槽模块、燃料电池模块及锂电池组模块运行时的工作状态:当电费高于氢气使用费用时,电解槽模块处于低功率输出状态,燃料电池模块处于最大功率输出状态,锂电池组模块处于低功率充电状态;当电费低于氢气使用费用时,电解槽模块处于最大功率输出状态,燃料电池模块处于低功率输出状态,锂电池组模块处于高功率充电状态。
3.根据权利要求2所述的一种可再生能源系统的能量管理方法,其特征在于:当步骤S2、S3、S4中电解槽模块或燃料电池模块被判断为处于运行状态时,依据电费与氢气使用费用的高低控制电解槽模块及燃料电池模块运行时的热量管理:当电费高于氢气使用费用时为燃料电池模块提供热量使之达到最优工作温度;当电费低于氢气使用费用时为电解槽提供热量使之达到最优工作温度。