本發(fā)明涉及光伏發(fā)電，尤其涉及一種基于soc改進(jìn)下垂控制的光儲微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法與系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、太陽能被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)、對環(huán)境最友好的能源之一，光伏發(fā)電憑借著清潔、環(huán)保、高效的優(yōu)點(diǎn)在新能源發(fā)電領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。然而，光伏發(fā)電受天氣、光照強(qiáng)度和溫度等因素的影響，其出力具有間歇性、波動性和不可控性等問題。儲能系統(tǒng)既可以存儲超額發(fā)出的電能，又可以在發(fā)電能力較弱時將存儲的電能放出給負(fù)載供電，實(shí)現(xiàn)削峰填谷，很好地解決光伏間歇性發(fā)電等的問題。當(dāng)光伏發(fā)電和儲能結(jié)合起來使用時便組成了光儲微電網(wǎng)。

2、為了從光伏系統(tǒng)中獲取最大發(fā)電功率，提高光伏的轉(zhuǎn)化效率，保證系統(tǒng)工作在最大功率點(diǎn)(maximum?power?point?，mpp)是必要的，最大功率點(diǎn)跟蹤（maximum?power?pointtracking，mppt）控制方法應(yīng)運(yùn)而生。mppt控制方法能夠使光伏系統(tǒng)在不同的天氣條件下通過改變工作電壓而運(yùn)行在輸出最大功率狀態(tài)。

3、在光儲微電網(wǎng)中，為了充分的利用光伏發(fā)電，光伏端口一般采用mppt控制，而儲能一般采用下垂控制以維持直流母線電壓的恒定。應(yīng)用下垂控制的光儲直流微電網(wǎng)系統(tǒng)具備很好的可靠性和即插即用性能，更加便于系統(tǒng)的擴(kuò)容。當(dāng)然，下垂控制也存在局限性，直流母線電壓會隨著功率的變化而偏離額定值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決采用傳統(tǒng)下垂控制時，光儲微電網(wǎng)直流母線電壓會隨著功率的變化而偏離額定值的技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于soc改進(jìn)下垂控制的光儲微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法與系統(tǒng)。

2、本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于soc改進(jìn)下垂控制的光儲微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法，應(yīng)用于基于soc改進(jìn)下垂控制的光儲微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括多個光儲微電網(wǎng)單元和直流負(fù)載，每個所述光儲微電網(wǎng)單元包括光伏陣列、儲能電池；每個所述光伏陣列通過直流升壓變換器與所述直流負(fù)載的直流母線連接，每個所述儲能電池通過雙向直流-直流變換器也與所述直流負(fù)載的直流母線連接，方法包括：

4、獲取直流母線電壓，判斷所述直流母線電壓是否大于直流母線電壓上限閾值；

5、在所述直流母線電壓小于所述直流母線電壓上限閾值的情況下，控制每個光儲微電網(wǎng)單元工作于第一模式，所述第一模式中的光伏陣列使用變步長擾動觀察法實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤，所述第一模式中的儲能電池使用二次電壓補(bǔ)償?shù)南麓箍刂品匠陶{(diào)節(jié)直流母線電壓；所述二次電壓補(bǔ)償?shù)南麓箍刂品匠虨椋?/p>

6、

7、其中，為直流母線參考電壓，為直流母線額定電壓，為二次電壓補(bǔ)償量，為下垂系數(shù)，為儲能電池雙向dc/dc變換器輸出電流；為直流母線的上限閾值電壓，為儲能電池放電電流的額定值；

8、在所述直流母線電壓大于或等于所述直流母線電壓上限閾值的情況下，控制每個光儲微電網(wǎng)單元工作于第二模式，所述第二模式中的光伏陣列使用穩(wěn)壓控制方法調(diào)節(jié)直流母線電壓，所述第二模式中的儲能電池處于空閑狀態(tài)或恒充電狀態(tài)。

9、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于soc改進(jìn)下垂控制的光儲微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括多個光儲微電網(wǎng)單元和直流負(fù)載，每個所述光儲微電網(wǎng)單元包括光伏陣列、儲能電池；每個所述光伏陣列通過直流升壓變換器與所述直流負(fù)載的直流母線連接，每個所述儲能電池通過雙向直流-直流變換器也與所述直流負(fù)載的直流母線連接；

10、每個所述光儲微電網(wǎng)單元在直流母線電壓小于所述直流母線電壓上限閾值的情況下，工作于第一模式，所述第一模式中的光伏陣列使用變步長擾動觀察法實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤，所述第一模式中的儲能電池使用二次電壓補(bǔ)償?shù)南麓箍刂品匠陶{(diào)節(jié)直流母線電壓；所述二次電壓補(bǔ)償?shù)南麓箍刂品匠虨椋?/p>

11、

12、其中，為直流母線參考電壓，為直流母線額定電壓，為二次電壓補(bǔ)償量，為下垂系數(shù)，為儲能電池雙向dc/dc變換器輸出電流；為直流母線的上限閾值電壓，為儲能電池放電電流的額定值；

13、每個所述光儲微電網(wǎng)單元在所述直流母線電壓大于或等于所述直流母線電壓上限閾值的情況下，工作于第二模式，所述第二模式中的光伏陣列使用穩(wěn)壓控制調(diào)節(jié)直流母線電壓，所述第二模式中的儲能電池處于空閑狀態(tài)或恒充電狀態(tài)。

14、本發(fā)明實(shí)施例具有如下有益效果：

15、本實(shí)施例將光儲微電網(wǎng)分為兩種模式運(yùn)行。在第一模式中，光伏陣列以變步長擾動觀察法工作于mppt模式實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤，以提高對光伏發(fā)電的利用率。儲能電池采用基于電池剩余容量soc的改進(jìn)下垂控制（即二次電壓補(bǔ)償?shù)南麓箍刂品匠蹋?，通過引入二次電壓補(bǔ)償量，依據(jù)儲能電池的soc對直流母線電壓進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)在功率變化下直流母線電壓維持在額定值附近，位于閾值范圍內(nèi)，保證了光儲微電網(wǎng)的正常運(yùn)行。在第二模式中，光伏陣列使用穩(wěn)壓控制以調(diào)節(jié)直流母線電壓為母線電壓上限閾值，儲能電池則處于空閑狀態(tài)或恒充電狀態(tài)。兩種模式根據(jù)母線電壓與母線電壓上限閾值的大小關(guān)系自行實(shí)現(xiàn)無縫切換，從而實(shí)現(xiàn)光儲微電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制，保證光儲微電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

技術(shù)特征：

1.一種基于soc改進(jìn)下垂控制的光儲微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，應(yīng)用于基于soc改進(jìn)下垂控制的光儲微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括多個光儲微電網(wǎng)單元和直流負(fù)載，每個所述光儲微電網(wǎng)單元包括光伏陣列、儲能電池；每個所述光伏陣列通過直流升壓變換器與所述直流負(fù)載的直流母線連接，每個所述儲能電池通過雙向直流-直流變換器也與所述直流負(fù)載的直流母線連接，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于soc改進(jìn)下垂控制的光儲微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述第一模式中的儲能電池使用二次電壓補(bǔ)償?shù)南麓箍刂品匠陶{(diào)節(jié)直流母線電壓，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于soc改進(jìn)下垂控制的光儲微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述第一模式中的儲能電池使用二次電壓補(bǔ)償?shù)南麓箍刂品匠陶{(diào)節(jié)直流母線電壓，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于soc改進(jìn)下垂控制的光儲微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述第一模式中的儲能電池還使用如下方式控制儲能電池的充放電電流，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于soc改進(jìn)下垂控制的光儲微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述第一模式中的儲能電池和光伏陣列還使用如下方式進(jìn)行功率分配，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于soc改進(jìn)下垂控制的光儲微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述第二模式中的儲能電池和光伏陣列還使用如下方式進(jìn)行功率分配，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于soc改進(jìn)下垂控制的光儲微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述第二模式中的光伏陣列使用穩(wěn)壓控制方法調(diào)節(jié)直流母線電壓，包括：

8.一種基于soc改進(jìn)下垂控制的光儲微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括多個光儲微電網(wǎng)單元和直流負(fù)載，每個所述光儲微電網(wǎng)單元包括光伏陣列、儲能電池；每個所述光伏陣列通過直流升壓變換器與所述直流負(fù)載的直流母線連接，每個所述儲能電池通過雙向直流-直流變換器也與所述直流負(fù)載的直流母線連接；

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于soc改進(jìn)下垂控制的光儲微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一模式中的儲能電池使用二次電壓補(bǔ)償?shù)南麓箍刂品匠掏ㄟ^電壓和電流控制器調(diào)節(jié)直流母線電壓。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于soc改進(jìn)下垂控制的光儲微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第二模式中的光伏陣列通過電壓和電流控制器使用穩(wěn)壓控制方法調(diào)節(jié)直流母線電壓。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于SoC改進(jìn)下垂控制的光儲微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法與系統(tǒng)。其中，方法包括在直流母線電壓小于直流母線電壓上限閾值的情況下，控制每個光儲微電網(wǎng)單元工作為第一模式，光伏陣列使用變步長擾動觀察法實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤，儲能電池使用二次電壓補(bǔ)償?shù)南麓箍刂品匠陶{(diào)節(jié)直流母線電壓；在直流母線電壓大于或等于直流母線電壓上限閾值的情況下，控制每個光儲微電網(wǎng)單元工作為第二模式，光伏陣列使用穩(wěn)壓控制方法調(diào)節(jié)直流母線電壓，儲能電池處于空閑狀態(tài)或恒充電狀態(tài)。本發(fā)明提供的方案能提高光伏發(fā)電的利用率，同時避免了儲能電池的過充電和過放電，延長電池的使用壽命，實(shí)現(xiàn)光儲微電網(wǎng)模式的無縫切換，保證光儲微電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

技術(shù)研發(fā)人員：陳燕東,吳龍榜,謝志為,羅聰,謝佳偉,屈思卓
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19