本發(fā)明涉及微電網(wǎng)，具體涉及一種光儲微電網(wǎng)離網(wǎng)負(fù)荷自適應(yīng)控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

1、邊遠(yuǎn)山區(qū)由于地形復(fù)雜、電網(wǎng)建設(shè)成本高、生態(tài)紅線保護(hù)等原因，電網(wǎng)架構(gòu)較為薄弱，供電可靠性低。在邊遠(yuǎn)山區(qū)建設(shè)以離網(wǎng)運(yùn)行為主的光儲微電網(wǎng)可以解決其供電可靠性問題，降低電網(wǎng)運(yùn)維成本，提升分布式新能源消納能力。

2、在微電網(wǎng)系統(tǒng)中，由各變流器組成的能量路由系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)各端口之間的電能轉(zhuǎn)換，其性能優(yōu)化和效率提升一直是研究的熱點(diǎn)。在離網(wǎng)模式下，微電網(wǎng)內(nèi)逆變器須工作于電壓源模式，以維持穩(wěn)定的交流電壓輸出。此時(shí)，能量路由器內(nèi)部器件的開關(guān)動作一方面將產(chǎn)生開關(guān)損耗；另一方面將引入濾波電感電流紋波，產(chǎn)生電感損耗。受上述損耗的影響，即使在輕、空載下，微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的變流器仍會產(chǎn)生一定損耗。值得注意的是，在普通居民用戶和邊遠(yuǎn)山區(qū)這類應(yīng)用場景下，微電網(wǎng)一天中存在大量輕、空載時(shí)間，持續(xù)且較高的輕、空載損耗會嚴(yán)重消耗儲能電量，降低光儲系統(tǒng)整體效率與供電可靠性。

3、綜上所述，急需一種光儲微電網(wǎng)離網(wǎng)負(fù)荷自適應(yīng)控制系統(tǒng)及控制方法，以降低微網(wǎng)系統(tǒng)在離網(wǎng)運(yùn)行模式下的輕、空載損耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于提供一種光儲微電網(wǎng)離網(wǎng)負(fù)荷自適應(yīng)控制系統(tǒng)，旨在解決如何降低微網(wǎng)系統(tǒng)在離網(wǎng)運(yùn)行模式下的輕、空載損耗的問題，具體技術(shù)方案如下：

2、一種光儲微電網(wǎng)離網(wǎng)負(fù)荷自適應(yīng)控制系統(tǒng)，包括光儲微網(wǎng)能量路由系統(tǒng)和自適應(yīng)控制器；

3、所述光儲微網(wǎng)能量路由系統(tǒng)包括光伏電池、儲能電池、光伏接入變流器、儲能變流器、逆變器和直流母線；多個(gè)光伏電池通過光伏接入變流器連接直流母線，所述光伏接入變流器控制功率從光伏電池向直流母線單向傳輸；多個(gè)儲能電池分別通過儲能變流器連接直流母線，所述儲能變流器控制功率在儲能電池和直流母線之間雙向傳輸；所述直流母線與交流母線之間設(shè)置多個(gè)逆變器；

4、所述自適應(yīng)控制器包括檢測模塊、微處理器和通信模塊；所述檢測模塊用于采樣逆變器連接交流母線的電壓和電流信號；所述通信模塊用于實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制器與光伏接入變流器、各儲能變流器以及各逆變器進(jìn)行通信；所述微處理器用于處理來自光伏接入變流器、檢測模塊、各儲能變流器和各逆變器的信號，并向光伏接入變流器、各儲能變流器、各逆變器發(fā)出控制指令。

5、本發(fā)明還提供了一種所述光儲微電網(wǎng)離網(wǎng)負(fù)荷自適應(yīng)控制系統(tǒng)的控制方法：

6、根據(jù)檢測模塊采樣的電壓和電流信號計(jì)算交流總負(fù)荷，控制投入運(yùn)行的逆變器數(shù)量與交流總負(fù)荷的變化呈正相關(guān)變化；

7、從光伏接入變流器獲得其輸入功率，從儲能變流器獲得該儲能變流器所連接儲能電池的soc信號，通過檢測模塊獲得交流有功負(fù)荷；

8、當(dāng)有光照且光伏接入變流器的輸入功率不低于交流有功負(fù)荷時(shí)，若存在soc值低于socmax的儲能電池，則控制所有儲能變流器投入運(yùn)行，光伏接入變流器做最大功率跟蹤控制，光伏接入變流器供應(yīng)負(fù)載外的剩余功率對soc值低于socmax的儲能電池進(jìn)行充電，soc值達(dá)到socmax的儲能變流器不傳輸功率；若所有儲能電池的soc值均達(dá)到socmax時(shí)，控制光伏接入變流器退出運(yùn)行，控制所有儲能變流器投入運(yùn)行，各儲能變流器按照交流有功負(fù)荷和各儲能變流器額定功率的比值分配輸送功率，運(yùn)行過程中當(dāng)存在投入運(yùn)行的儲能電池的soc值低于閾值socmax_low時(shí)，控制光伏接入變流器重新投入運(yùn)行；其中，socmin<socmax_low<socmax，socmin為儲能電池soc下限值，socmax儲能電池soc上限值；

9、當(dāng)有光照且光伏接入變流器的輸入功率低于交流有功負(fù)荷的保持時(shí)間小于等于時(shí)間閾值t時(shí)，控制soc值高于socmin的儲能電池對應(yīng)的儲能變流器投入運(yùn)行，投入運(yùn)行的各儲能變流器按照與的差值以及各儲能變流器額定功率的比值分配輸送功率；

10、當(dāng)有光照且光伏接入變流器的輸入功率低于交流有功負(fù)荷的保持時(shí)間大于時(shí)間閾值t時(shí)，控制系統(tǒng)進(jìn)入儲能變流器有序投切模式：控制soc值低于socmin的儲能電池所對應(yīng)的儲能變流器退出運(yùn)行，將soc值高于socmin的儲能電池所對應(yīng)的儲能變流器作為備選儲能變流器，根據(jù)輸入功率與交流有功負(fù)荷之間的差值從備選儲能變流器中選擇對應(yīng)數(shù)量的儲能變流器投入運(yùn)行；

11、當(dāng)無光照時(shí)，控制光伏接入變流器和soc值低于socmin的儲能電池所對應(yīng)的儲能變流器退出運(yùn)行，系統(tǒng)進(jìn)入儲能變流器有序投切模式：將soc值高于socmin的儲能電池所對應(yīng)的儲能變流器作為備選儲能變流器，根據(jù)交流有功負(fù)荷從備選儲能變流器中選擇對應(yīng)數(shù)量的儲能變流器投入運(yùn)行。

12、以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，投入運(yùn)行的逆變器數(shù)量與交流總負(fù)荷的變化呈正相關(guān)變化，具體是：

13、將各逆變器按照運(yùn)行效率從高到底進(jìn)行排列并編號，得到排列順序下各逆變器的額定功率依次為、、……、，各逆變器峰值效率對應(yīng)的輸出功率依次為、、……、，其中為逆變器的總數(shù)；

14、根據(jù)交流總負(fù)荷和公式（1）計(jì)算的取值，控制第1號至第號的逆變器投入運(yùn)行；

15、????????????????（1）

16、其中，，表示第號逆變器峰值效率對應(yīng)的輸出功率，為上功率閾值，為下功率閾值。

17、以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，根據(jù)輸入功率與交流有功負(fù)荷之間的差值從備選儲能變流器中選擇對應(yīng)數(shù)量的儲能變流器投入運(yùn)行，具體是：

18、將所有soc值高于socmin的儲能電池所對應(yīng)的儲能變流器按照儲能電池的容量從大到小進(jìn)行排序并編號，得到備選儲能變流器序列一；備選儲能變流器序列一中各儲能變流器的額定功率依次為、、……、，各儲能變流器峰值效率對應(yīng)的輸出功率依次為、、……、，其中表示備選儲能變流器序列一中備選儲能變流器的個(gè)數(shù)；

19、根據(jù)輸入功率與交流有功負(fù)荷之間的差值和公式（2）計(jì)算的取值，控制備選儲能變流器序列一中第1號至第號的儲能變流器投入運(yùn)行；

20、????????????????????（2）

21、其中，，表示第個(gè)備選儲能變流器峰值效率對應(yīng)的輸出功率，表示上功率閾值，表示下功率閾值。

22、以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，當(dāng)輸入功率與交流有功負(fù)荷之間的差值小于等于時(shí)，僅控制輸出功率為的儲能變流器投入運(yùn)行，當(dāng)輸入功率與交流有功負(fù)荷之間的差值進(jìn)一步小于閾值時(shí)，控制輸出功率為的儲能變流器根據(jù)直流母線的電壓波動進(jìn)行間歇工作。

23、以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，根據(jù)交流有功負(fù)荷從備選儲能變流器中選擇對應(yīng)數(shù)量的儲能變流器投入運(yùn)行，具體是：

24、將所有soc值高于socmin的儲能電池所對應(yīng)的儲能變流器按照儲能電池的容量從大到小進(jìn)行排序并編號，得到備選儲能變流器序列二；備選儲能變流器序列二中各儲能變流器的額定功率依次為、、……、，各儲能變流器峰值效率對應(yīng)的輸出功率依次為、、……、，其中表示備選儲能變流器序列二中備選儲能變流器的個(gè)數(shù)；

25、根據(jù)交流有功負(fù)荷和公式（4）計(jì)算的取值，控制備選儲能變流器序列二中第1號至第號的儲能變流器投入運(yùn)行；

26、????????????????????（4）

27、其中，，表示第個(gè)備選儲能變流器峰值效率對應(yīng)的輸出功率，表示上功率閾值，表示下功率閾值。

28、以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，當(dāng)交流有功負(fù)荷小于等于時(shí)，僅控制輸出功率為的儲能變流器投入運(yùn)行，當(dāng)交流有功負(fù)荷進(jìn)一步小于閾值時(shí)，控制輸出功率為的儲能變流器根據(jù)直流母線的電壓波動進(jìn)行間歇工作。

29、以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，控制儲能變流器進(jìn)行間歇工作，具體是：設(shè)置直流母線電壓波動上限和下限，當(dāng)直流母線電壓達(dá)到時(shí)，儲能變流器閉鎖驅(qū)動信號，直流母線電壓下降；當(dāng)直流母線電壓下降到時(shí)，儲能變流器發(fā)出驅(qū)動信號，使得直流母線電壓上升；如此往復(fù)實(shí)現(xiàn)間歇工作。

30、以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，閾值的計(jì)算公式為：

31、?????????????????????（3）

32、其中，為直流母線電容容值，為儲能變流器開關(guān)動作周期。

33、以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述控制方法由所述微處理器執(zhí)行。

34、應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，具有以下有益效果：

35、本發(fā)明提供了能提高光儲微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行綜合效率的負(fù)荷自適應(yīng)控制系統(tǒng)及控制方法，其通過檢測交流負(fù)荷、光伏電池和儲能電池運(yùn)行參數(shù)，優(yōu)化光儲微電網(wǎng)系統(tǒng)中光伏接入變流器、儲能變流器和逆變器的投切狀態(tài)、工作次序和工作模式，移除不必要的變流器損耗，使系統(tǒng)工作在綜合效率更高的區(qū)間內(nèi)，解決現(xiàn)有光儲微電網(wǎng)系統(tǒng)在離網(wǎng)模式下輕、空載損耗過高的問題，進(jìn)而提高光儲系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和離網(wǎng)供電可靠性。

36、除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。