本技術(shù)涉及一種能源管理系統(tǒng)及方法，屬于能源，尤其涉及一種多能源能量調(diào)度系統(tǒng)及調(diào)度控制方法。

背景技術(shù)：

1、多種能源互補的核心理念是融合不同類型的能源，以滿足當前和未來的能源需求，其涉及的能源種類包括但不限于太陽能、風(fēng)能、水能、生物能、地?zé)崮芎突瘜W(xué)能等。由于每種能源都有其獨特的特點和限制，將多種能源互補，通過建立聯(lián)動機制，即可最大限度地利用能源的優(yōu)勢。因此，人們可以通過協(xié)調(diào)、平衡和整合這些能源，從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，多能源系統(tǒng)會集成一些傳統(tǒng)的能源方式，具有污染環(huán)境、燃料依賴性高、能源利用效率低、工作噪音較大等缺點。此外，目前對于多能源系統(tǒng)也缺少綜合控制管理，可能會導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定或設(shè)備損壞、能源浪費、環(huán)境污染、運行成本增加等不利后果。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、根據(jù)本技術(shù)的一個方面，提供了一種基于高溫甲醇燃料電池的多能源能量調(diào)度系統(tǒng)，該系統(tǒng)針對引入高溫甲醇燃料電池作為能源方式之一的多能源系統(tǒng)，將由高溫甲醇燃料電池組和儲能電池組組成的雙電系統(tǒng)作為能量管理的核心，利用內(nèi)置的多合一dc/dc變換器來調(diào)節(jié)雙電系統(tǒng)的輸入輸出，以配置整個多能源系統(tǒng)的能量，從而實現(xiàn)對外部功率請求的快速響應(yīng)。

2、一種基于高溫甲醇燃料電池的多能源能量調(diào)度系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多合一dc/dc變換器、燃料電池控制器和能量管理模塊；

3、所述多合一dc/dc變換器，其輸入端連接雙電系統(tǒng)，輸出端連接高壓母線，所述雙電系統(tǒng)包括高溫甲醇燃料電池組、儲能電池組；所述多合一dc/dc變換器通過can與燃料電池控制器連接，用于獲取燃料電池控制器回傳的控制參數(shù)，對所述雙電系統(tǒng)的輸出功率進行調(diào)節(jié)；

4、所述燃料電池控制器，用于獲取所述雙電系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，至少包括：電壓、電流；

5、所述能量管理模塊，用于接收燃料電池控制器采集的雙電系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，計算并顯示功率值；獲取控制參數(shù)并通過燃料電池控制器控制所述多合一dc/dc變換器；所述控制參數(shù)包括以下至少一種：用戶根據(jù)所述功率值手動輸入的控制參數(shù)、能量管理模塊基于所述功率值進行自適應(yīng)計算而提供的控制參數(shù)。

6、可選地，所述多合一dc/dc變換器為雙向dc轉(zhuǎn)換器。

7、可選地，該系統(tǒng)還包括光伏控制器、風(fēng)電控制器；所述光伏控制器、風(fēng)電控制器分別用于控制光伏電池組、風(fēng)力發(fā)電機組，所述光伏控制器、風(fēng)電控制器、多合一dc/dc變換器的輸出連接至dc/ac逆變器，為各用電器供電。

8、可選地，當所述高溫甲醇燃料電池組中的燃料電池數(shù)量不超過給定閾值時，所述能量管理模塊的功能和程序耦合在所述燃料電池控制器內(nèi)部的用于能量管理的程序段；

9、當所述高溫甲醇燃料電池組中的燃料電池數(shù)量超過給定閾值時，所述能量管理模塊位于所述燃料電池控制器的外部。

10、可選地，所述閾值一般為2。當燃料電池數(shù)量為2臺時，認為燃料電池數(shù)量較少。

11、可選地，所述能量管理模塊包括以下至少一個單元：環(huán)境感知計算單元、實時數(shù)據(jù)計算單元；

12、所述環(huán)境感知計算單元，用于獲取天氣信息和環(huán)境參數(shù)，輸出對應(yīng)不同環(huán)境的高溫甲醇燃料電池組和儲能電池組的控制參數(shù)的預(yù)設(shè)值；

13、所述實時數(shù)據(jù)計算單元，用于在高溫甲醇燃料電池組啟動狀態(tài)下，采用如下計算策略對整個多能源系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行計算：

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為高溫甲醇燃料電池組的請求功率；pload為負載功率；ppho和λpho分別為光伏電池組的功率及其系數(shù)；pwin和λwin分別為風(fēng)力發(fā)電機組的功率及其系數(shù)；pmfc-mid和pmfc-max分別為高溫甲醇燃料電池組的實際輸出請求功率和最大限制功率；λpho和λwin的取值范圍均在0~1；β為儲能電池組荷電狀態(tài)的影響因子；

20、根據(jù)高溫甲醇燃料電池組的輸出請求功率pmfc-mid對高溫甲醇燃料電池組的對外輸出進行調(diào)節(jié)。

21、可選地，所述環(huán)境感知計算單元還用于，在所述控制參數(shù)的預(yù)設(shè)值的基礎(chǔ)上，根據(jù)所述天氣信息和環(huán)境參數(shù)，確定高溫甲醇燃料電池組、儲能電池組的工作模式，以控制高溫甲醇燃料電池組的工作狀態(tài)；所述工作模式包括純電模式、混動模式、燃電模式；所述工作狀態(tài)包括啟動狀態(tài)、待機狀態(tài)、關(guān)機狀態(tài)；

22、所述純電模式為：儲能電池組>80%，高溫甲醇燃料電池組處于待機狀態(tài)；

23、所述混動模式為：30%<儲能電池組≤80%，高溫甲醇燃料電池組處于功率可調(diào)區(qū)間；

24、所述燃電模式為：儲能電池組≤30%，高溫甲醇燃料電池組處于最大功率。

25、可選地，所述環(huán)境感知計算單元還用于，在風(fēng)力發(fā)電機組和光伏電池組的電力足夠時，將高溫甲醇燃料電池組的工作狀態(tài)調(diào)整為待機狀態(tài)或者關(guān)機狀態(tài)。

26、可選地，所述儲能電池組荷電狀態(tài)的影響因子β根據(jù)如下公式進行計算：

27、；

28、其中，和分別為儲能電池組的最高容量和最低容量，為儲能電池組的實時容量。

29、根據(jù)本技術(shù)的又一個方面，提供了一種基于上述多能源能量調(diào)度系統(tǒng)的調(diào)度方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

30、（1）對基于高溫甲醇燃料電池的多能源系統(tǒng)的各部分發(fā)電單元進行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集，所述發(fā)電單元包括雙電系統(tǒng)、光伏電池組、風(fēng)力發(fā)電機組；所述雙電系統(tǒng)由高溫甲醇燃料電池組和儲能電池組組成；

31、（2）能量管理模塊根據(jù)采集的狀態(tài)數(shù)據(jù)，計算功率值；

32、（3）能量管理模塊獲取控制參數(shù)，通過燃料電池控制器發(fā)送給多合一dc/dc變換器；

33、（4）多合一dc/dc變換器根據(jù)所述控制參數(shù)對雙電系統(tǒng)的輸出功率進行調(diào)節(jié)。

34、可選地，所述步驟（3）中控制參數(shù)的獲取過程采用如下方式中的任一種；

35、方式一：能量管理模塊獲取天氣信息和環(huán)境參數(shù)；根據(jù)天氣信息、環(huán)境參數(shù)以及雙電系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)，查詢能量管理仿真計算結(jié)果獲得控制參數(shù)的預(yù)設(shè)值，并通過燃料電池控制器傳輸給多合一dc/dc變換器；其中，所述雙電系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)至少包括電壓、電流；

36、多合一dc/dc變換器根據(jù)所述預(yù)設(shè)值控制高溫甲醇燃料電池組的對外輸出、儲能電池組的輸入輸出；

37、方式二：在高溫甲醇燃料電池組啟動狀態(tài)下，能量管理模塊采用如下計算策略對整個多能源系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行計算：

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為高溫甲醇燃料電池組的請求功率；pload為負載功率；ppho和λpho分別為光伏電池組的功率及其系數(shù)；pwin和λwin分別為風(fēng)力發(fā)電機組的功率及其系數(shù)；pmfc-mid和pmfc-max分別為高溫甲醇燃料電池組的實際輸出請求功率和最大限制功率；λpho和λwin的取值范圍均在0~1；β為儲能電池組荷電狀態(tài)的影響因子；

44、能量管理模塊通過燃料電池控制器將高溫甲醇燃料電池組的輸出請求功率pmfc-mid發(fā)送給多合一dc/dc變換器，從而對高溫甲醇燃料電池組的對外輸出進行調(diào)節(jié)；

45、組合方式：能量管理模塊先采用方式一對雙電系統(tǒng)的輸出進行快速調(diào)節(jié)，再根據(jù)方式二對雙電系統(tǒng)的能量進行實時調(diào)節(jié)。

46、可選地，所述方式一還包括：在查詢到預(yù)設(shè)值后，確定高溫甲醇燃料電池組、儲能電池組的工作模式，以控制高溫甲醇燃料電池組的工作狀態(tài)；所述工作模式包括純電模式、混動模式、燃電模式；所述工作狀態(tài)包括啟動狀態(tài)、待機狀態(tài)、關(guān)機狀態(tài)；

47、所述純電模式為：儲能電池組>80%，高溫甲醇燃料電池組處于待機狀態(tài)；

48、所述混動模式為：30%<儲能電池組≤80%，高溫甲醇燃料電池組處于功率可調(diào)區(qū)間；

49、所述燃電模式為：儲能電池組≤30%，高溫甲醇燃料電池組處于最大功率。

50、可選地，所述儲能電池組荷電狀態(tài)的影響因子β的計算公式如下：

51、；

52、其中，和分別為儲能電池組的最高容量和最低容量，為儲能電池組的實時容量。

53、本技術(shù)能產(chǎn)生的有益效果包括：

54、1）本技術(shù)所提供的多能源能量調(diào)度系統(tǒng)，利用多合一dc/dc變換器作為雙電系統(tǒng)的核心控制器，不僅可以調(diào)控高溫甲醇燃料電池組的對外輸出，還可以調(diào)節(jié)儲能電池組的輸入輸出電流，使得對于整個雙電系統(tǒng)的調(diào)節(jié)更加準確、迅速。

55、2）本技術(shù)所提供的多能源能量調(diào)度系統(tǒng)，其能量管理模塊預(yù)設(shè)了能量管理仿真計算結(jié)果，可以將其作為控制所述多能源系統(tǒng)的前置輸入，從而在此基礎(chǔ)上根據(jù)運行策略等進行調(diào)整，以更加快速地響應(yīng)外部功率請求。

56、3）本技術(shù)所提供的多能源能量調(diào)度系統(tǒng)，其能量管理模塊提供了多種可實現(xiàn)自動化能量計算的方式：方式一，該模塊可以根據(jù)采集的天氣信息和環(huán)境參數(shù)，確定高溫甲醇燃料電池組、儲能電池組的工作模式，該模式的特點是反應(yīng)迅速；方式二，能量管理模塊根據(jù)程序內(nèi)部預(yù)設(shè)的計算策略確定高溫甲醇燃料電池組的輸出功率，這種方式的特點是更準確；方式三，將前兩種方式結(jié)合使用，系統(tǒng)可以實現(xiàn)最優(yōu)狀態(tài)的運行。在系統(tǒng)計算完成后，對高溫甲醇燃料電池組的工作狀態(tài)進行控制。本技術(shù)利用能量管理模塊對系統(tǒng)進行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，以保證電網(wǎng)在安全穩(wěn)定的狀態(tài)下運行。