本發(fā)明涉及儲(chǔ)能系統(tǒng)功率分配控制，更具體地說，它涉及考慮soc的儲(chǔ)能系統(tǒng)自適應(yīng)功率分配控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、常見的直流供電系統(tǒng)有變電站應(yīng)急直流供電系統(tǒng)和直流微電網(wǎng)，前者主要用于保障重要負(fù)荷停電后的供電，后者主要應(yīng)用于海島和偏遠(yuǎn)地區(qū)的供電。二者雖然規(guī)模不一樣，但結(jié)構(gòu)類似，均包含dc/dc變流器、ac/dc變流器、直流負(fù)荷、交流負(fù)荷以及儲(chǔ)能系統(tǒng)等。其中，儲(chǔ)能系統(tǒng)的作用是為了維持直流供電系統(tǒng)的功率平衡和直流電壓的穩(wěn)定，以及提高系統(tǒng)控制的靈活性和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。通常儲(chǔ)能系統(tǒng)是由多個(gè)并聯(lián)運(yùn)行的儲(chǔ)能單元構(gòu)成，每個(gè)單元通過dc/dc變流器接入直流母線，其控制的關(guān)鍵和技術(shù)難點(diǎn)是如何在多個(gè)儲(chǔ)能單元之間進(jìn)行功率分配以及實(shí)現(xiàn)荷電狀態(tài)(stateofcharge，soc)的均衡控制。下垂控制具有無需通信、多個(gè)單元共同控制直流電壓和功率、即插即用等優(yōu)點(diǎn)，在儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率分配中得到了廣泛的應(yīng)用。

2、傳統(tǒng)下垂控制的系數(shù)為固定系數(shù)，通常僅考慮儲(chǔ)能單元的容量來設(shè)置下垂系數(shù)，不能根據(jù)soc動(dòng)態(tài)調(diào)整，更不能實(shí)現(xiàn)soc的均衡控制，在功率分配過程中可能會(huì)出現(xiàn)部分儲(chǔ)能單元過度充/放電，部分儲(chǔ)能單元還有充/放電容量的情況，影響儲(chǔ)能單元的壽命。一些研究提出考慮儲(chǔ)能單元soc的功率分配控制，但大多是從soc均衡控制的角度考慮，沒有考慮儲(chǔ)能單元初始soc對(duì)功率分配的影響，導(dǎo)致直流供電系統(tǒng)中儲(chǔ)能單元之間功率分配不合理、荷電狀態(tài)控制不均衡。

3、因此，本技術(shù)提供考慮soc的儲(chǔ)能系統(tǒng)自適應(yīng)功率分配控制方法及系統(tǒng)，解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的是提供考慮soc的儲(chǔ)能系統(tǒng)自適應(yīng)功率分配控制方法及系統(tǒng)，解決現(xiàn)有直流供電系統(tǒng)中儲(chǔ)能單元之間功率分配不合理、荷電狀態(tài)控制不均衡的問題；本技術(shù)通過引入荷電狀態(tài)soc和均衡因子動(dòng)態(tài)優(yōu)化儲(chǔ)能單元的下垂系數(shù)，解決上述問題。

2、本技術(shù)首先提供考慮soc的儲(chǔ)能系統(tǒng)自適應(yīng)功率分配控制方法，包括：獲取儲(chǔ)能系統(tǒng)中各個(gè)儲(chǔ)能單元的充放電狀態(tài)和荷電狀態(tài)；根據(jù)各個(gè)儲(chǔ)能單元的充放電狀態(tài)和荷電狀態(tài)，計(jì)算各個(gè)儲(chǔ)能單元的第一下垂系數(shù)；根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)中所有儲(chǔ)能單元的電荷狀態(tài)計(jì)算系統(tǒng)電荷均值，根據(jù)各個(gè)儲(chǔ)能單元的充放電狀態(tài)、荷電狀態(tài)和系統(tǒng)電荷均值，計(jì)算各個(gè)儲(chǔ)能單元的均衡因子；根據(jù)各個(gè)儲(chǔ)能單元的第一下垂系數(shù)和均衡因子，計(jì)算各個(gè)儲(chǔ)能單元的第二下垂系數(shù)；根據(jù)各個(gè)儲(chǔ)能單元的第二下垂系數(shù)，指導(dǎo)各個(gè)儲(chǔ)能單元的功率分配。

3、采用上述技術(shù)方案，引入荷電狀態(tài)soc和均衡因子動(dòng)態(tài)調(diào)整儲(chǔ)能單元的下垂系數(shù)，從而優(yōu)化其分配的充放電功率，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能單元功率合理分配和soc的快速均衡控制；在放電時(shí)讓初始soc較高的儲(chǔ)能單元分配更小的下垂系數(shù)從而承擔(dān)更多的放電功率，充電時(shí)讓初始soc較低的儲(chǔ)能單元分配更小的下垂系數(shù)從而承擔(dān)更多的充電功率。

4、在一種可能的實(shí)施方式中，根據(jù)各個(gè)儲(chǔ)能單元的充放電狀態(tài)和荷電狀態(tài)，計(jì)算各個(gè)儲(chǔ)能單元的第一下垂系數(shù)；通過如下函數(shù)得到：

5、

6、式中：k′i為放電時(shí)儲(chǔ)能單元i的第一下垂系數(shù)，k″i為充電時(shí)儲(chǔ)能單元i的第一下垂系數(shù)，soci為儲(chǔ)能單元i的荷電狀態(tài)，soc1、soc2、soc3、soc4為分區(qū)值，kmax、k0為常數(shù)。

7、在一種可能的實(shí)施方式中，根據(jù)各個(gè)儲(chǔ)能單元的充放電狀態(tài)、荷電狀態(tài)和系統(tǒng)電荷均值，計(jì)算各個(gè)儲(chǔ)能單元的均衡因子；通過如下函數(shù)得到：

8、

9、式中：δi為放電時(shí)儲(chǔ)能單元i的均衡因子，γi為充電時(shí)儲(chǔ)能單元i的均衡因子，δsoci為儲(chǔ)能單元i的荷電狀態(tài)與系統(tǒng)電荷均值的差值，a為均衡因子的差值調(diào)節(jié)系數(shù)，b為均衡因子冪指數(shù)調(diào)節(jié)系數(shù)。

10、在一種可能的實(shí)施方式中，根據(jù)各個(gè)儲(chǔ)能單元的第一下垂系數(shù)和均衡因子，計(jì)算各個(gè)儲(chǔ)能單元的第二下垂系數(shù)；通過如下函數(shù)得到：

11、

12、式中：ki為儲(chǔ)能單元i的第二下垂系數(shù)，δi為放電時(shí)儲(chǔ)能單元i的均衡因子，k′i為放電時(shí)儲(chǔ)能單元i的第一下垂系數(shù)，γi為充電時(shí)儲(chǔ)能單元i的均衡因子，k″i為充電時(shí)儲(chǔ)能單元i的第一下垂系數(shù)。

13、在一種可能的實(shí)施方式中，根據(jù)各個(gè)儲(chǔ)能單元的第二下垂系數(shù)，指導(dǎo)各個(gè)儲(chǔ)能單元的功率分配；通過如下函數(shù)指導(dǎo)各個(gè)儲(chǔ)能單元的功率分配：

14、vdcref,i＝vdcn-kipbess,i

15、式中：vdcref,i為儲(chǔ)能單元i的直流電壓參考值，vdcn為儲(chǔ)能系統(tǒng)的額定直流電壓，ki為儲(chǔ)能單元i的第二下垂系數(shù)，pbess,i為儲(chǔ)能單元i的功率。

16、本技術(shù)還提供考慮soc的儲(chǔ)能系統(tǒng)自適應(yīng)功率分配控制系統(tǒng)，包括：數(shù)據(jù)獲取單元，用于獲取儲(chǔ)能系統(tǒng)中各個(gè)儲(chǔ)能單元的充放電狀態(tài)和荷電狀態(tài)；第一下垂系數(shù)計(jì)算單元，用于根據(jù)各個(gè)儲(chǔ)能單元的充放電狀態(tài)和荷電狀態(tài)，計(jì)算各個(gè)儲(chǔ)能單元的第一下垂系數(shù)；均衡因子計(jì)算單元，用于根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)中所有儲(chǔ)能單元的電荷狀態(tài)計(jì)算系統(tǒng)電荷均值，根據(jù)各個(gè)儲(chǔ)能單元的充放電狀態(tài)、荷電狀態(tài)和系統(tǒng)電荷均值，計(jì)算各個(gè)儲(chǔ)能單元的均衡因子；第二下垂系數(shù)計(jì)算單元，用于根據(jù)各個(gè)儲(chǔ)能單元的第一下垂系數(shù)和均衡因子，計(jì)算各個(gè)儲(chǔ)能單元的第二下垂系數(shù)；下垂系數(shù)控制單元，用于根據(jù)各個(gè)儲(chǔ)能單元的第二下垂系數(shù)，指導(dǎo)各個(gè)儲(chǔ)能單元的功率分配。

17、在一種可能的實(shí)施方式中，第一下垂系數(shù)計(jì)算單元，具體用于通過如下函數(shù)計(jì)算各個(gè)儲(chǔ)能單元的第一下垂系數(shù)：

18、

19、式中：k′i為放電時(shí)儲(chǔ)能單元i的第一下垂系數(shù)，k″i為充電時(shí)儲(chǔ)能單元i的第一下垂系數(shù)，soci為儲(chǔ)能單元i的荷電狀態(tài)，soc1、soc2、soc3、soc4為分區(qū)值，kmax、k0為常數(shù)。

20、在一種可能的實(shí)施方式中，均衡因子計(jì)算單元，具體用于通過如下函數(shù)得到各個(gè)儲(chǔ)能單元的均衡因子：

21、

22、式中：δi為放電時(shí)儲(chǔ)能單元i的均衡因子，γi為充電時(shí)儲(chǔ)能單元i的均衡因子，δsoci為儲(chǔ)能單元i的荷電狀態(tài)與系統(tǒng)電荷均值的差值，a為均衡因子的差值調(diào)節(jié)系數(shù)，b為均衡因子冪指數(shù)調(diào)節(jié)系數(shù)。

23、在一種可能的實(shí)施方式中，第二下垂系數(shù)計(jì)算單元，具體用于通過如下函數(shù)得到各個(gè)儲(chǔ)能單元的第二下垂系數(shù)：

24、

25、式中：ki為儲(chǔ)能單元i的第二下垂系數(shù)，δi為放電時(shí)儲(chǔ)能單元i的均衡因子，k′i為放電時(shí)儲(chǔ)能單元i的第一下垂系數(shù)，γi為充電時(shí)儲(chǔ)能單元i的均衡因子，k″i為充電時(shí)儲(chǔ)能單元i的第一下垂系數(shù)。

26、在一種可能的實(shí)施方式中，下垂系數(shù)控制單元，具體用于通過如下函數(shù)指導(dǎo)各個(gè)儲(chǔ)能單元的功率分配：

27、vdcref,i＝vdcn-kipbess,i

28、式中：vdcref,i為儲(chǔ)能單元i的直流電壓參考值，vdcn為儲(chǔ)能系統(tǒng)的額定直流電壓，ki為儲(chǔ)能單元i的第二下垂系數(shù)，pbess,i為儲(chǔ)能單元i的功率。

29、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)具有以下有益效果：通過引入儲(chǔ)能單元的soc和均衡因子優(yōu)化下垂系數(shù)，實(shí)現(xiàn)功率的自適應(yīng)分配；充分考慮了儲(chǔ)能單元的soc，能夠在放電時(shí)讓初始soc較大的儲(chǔ)能單元承擔(dān)更多的放電功率，在充電時(shí)讓初始soc較小的儲(chǔ)能單元承擔(dān)更多的充電功率，并在充放電過程中根據(jù)soc的值動(dòng)態(tài)調(diào)整儲(chǔ)能單元的下垂系數(shù)和分配的充放電功率，實(shí)現(xiàn)各儲(chǔ)能單元功率合理分配和soc快速均衡控制，能有效避免因soc不均衡而導(dǎo)致的儲(chǔ)能單元過度放電或充電，延長(zhǎng)儲(chǔ)能單元的壽命，整體控制效果優(yōu)于傳統(tǒng)的下垂控制的功率分配方法。