混合儲能直流微網(wǎng)分層控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請涉及一種電網(wǎng)控制方法，特別的，涉及一種混合儲能直流微網(wǎng)分層控制方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為緩解能源供應(yīng)緊張形勢，減少溫室氣體排放，以光伏、風(fēng)力發(fā)電為代表的分布式 發(fā)電（DistributedGeneration,DG)方式逐漸受到重視。但分布式電源本身存在的間歇性 和不穩(wěn)定性等問題，為實現(xiàn)在中低壓范圍內(nèi)對DG進(jìn)行靈活高效利用，將分布式電源、負(fù)荷、 儲能裝置以及控制系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合并通過可控接口與大電網(wǎng)進(jìn)行連接的微網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。
[0003] 直流微網(wǎng)運(yùn)行控制的主要目標(biāo)為維持微網(wǎng)系統(tǒng)功率平衡，穩(wěn)定直流母線電壓。直 流微網(wǎng)中常用的控制方法有主從控制方法、外特性下垂控制方法、以及多代理系統(tǒng)控制方 法等。
[0004] 主從控制方法中，采用一個換流器控制電壓，起到功率平衡的作用，其他換流器按 需要輸出定功率。主從換流器間往往需要通信。
[0005] 下垂控制法基于電力電子技術(shù)的"即插即用"與"對等"控制方法，通過微電源的 下垂特性進(jìn)行控制，使負(fù)載在各個微電源之間實現(xiàn)按比例動態(tài)分配。
[0006]多代理控制是把集中系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成幾個較小的簡單地實體處理的分布式系統(tǒng)，將控 制權(quán)分散到微電網(wǎng)各元件，根據(jù)微電網(wǎng)的調(diào)度自行改變運(yùn)行狀態(tài)的分布式協(xié)調(diào)控制方式。
[0007] 主從控制方法，過分依賴主換流器的穩(wěn)定運(yùn)行，一旦主換流器故障，反應(yīng)機(jī)制較為 復(fù)雜；電壓下垂控制方法，在電網(wǎng)功率發(fā)生波動時，網(wǎng)絡(luò)自動調(diào)節(jié)的過程中，會存在電壓波 動問題，即網(wǎng)絡(luò)電壓與額定電壓之間存在偏差；多代理控制方法，多個代理之間的通信，使 得通?目網(wǎng)絡(luò)較為復(fù)雜。
[0008]因此，如何能夠用簡單快捷的方法實現(xiàn)對于多個微網(wǎng)單元的控制，克服現(xiàn)有技術(shù) 控制方法的缺陷，成為現(xiàn)有技術(shù)亟需解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提出一種混合儲能直流微網(wǎng)分層控制方法，能夠使得系統(tǒng)具有 較高的安全性、穩(wěn)定性及可靠性。一
[0010] 為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0011] -種混合儲能直流微網(wǎng)分層控制方法，其中，所述直流微網(wǎng)，包括光伏發(fā)電單元、 混合儲能單元、負(fù)荷單元、聯(lián)網(wǎng)接口單元和直流母線，上述各單元分別和直流母線連接；其 中所述光伏發(fā)電單元中光伏電池發(fā)出直流電，經(jīng)光伏DC/DC換流器與直流母線5連接；所述 混合儲能單元中的蓄電池經(jīng)蓄電池雙向DC/DC換流器與直流母線連接，超級電容器經(jīng)超級 電容雙向DC/DC換流器與直流母線連接；負(fù)荷單元中的直流負(fù)荷和交流負(fù)荷分別經(jīng)直流負(fù) 荷DC/DC換流器和交流負(fù)荷DC/AC換流器與直流母線連接，聯(lián)網(wǎng)接口單元中的交流電網(wǎng)經(jīng) 過交流電網(wǎng)AC/DC換流器與直流母線連接，其中各個換流器能夠受控開閉，以維持所述直 流微網(wǎng)的正常運(yùn)行。
[0012] 優(yōu)選地，通過采集聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行模式參數(shù)Gflag、直流母線電壓Ud。和蓄電池的荷電狀態(tài) S0C，對直流微網(wǎng)的工作狀態(tài)進(jìn)行劃分，針對不同的工作狀態(tài)對所述換流器進(jìn)行控制。
[0013] 優(yōu)選地，對于直流微網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行模式參數(shù)Gflag，當(dāng)Gflag為1時，表示微網(wǎng)處于聯(lián)網(wǎng) 運(yùn)行模式，當(dāng)Gflag為0時，則微網(wǎng)處于孤島運(yùn)行模式；
[0014] 對于直流母線電壓Ud。，設(shè)置4個臨界值UH1、UH2、1^和Uu，將Ud。變化范圍進(jìn)行劃 分，并作為系統(tǒng)工作狀態(tài)間進(jìn)行切換的參考值，UH1、UH2分別選取為1. 05Ud。。和1. 10Ud。。，Uu、 UL2分別選取為0· 95Ud。。和0· 90Ud。。，其中Ud。。為直流母線額定電壓；
[0015] 對于蓄電池，采用蓄電池S0C上限值SOCmax和下限值SOCmin作為其充放電截止 判斷條件：若SOOSOCmax，不再進(jìn)行充電操作，若S0C〈S0Cmin，則停止放電，30(：_和SOCmin 選取分別為10 %和90%。
[0016] 優(yōu)選地，系統(tǒng)功率達(dá)到平衡時，直流母線電壓能夠保持穩(wěn)定，并滿足：
[0017] PG+PPV =PLoad+PB+Pc^
[0018] 其中，為交流主網(wǎng)向微網(wǎng)注入功率，PPV為光伏發(fā)電單元輸出功率，P^為負(fù)荷的 功率，pB為蓄電池放電功率，pe為超級電容器放電功率，pjppe均以從直流母線流向儲能 單元為正。
[0019] 優(yōu)選地，采用分層控制的方法，對直流微網(wǎng)進(jìn)行控制，根據(jù)控制任務(wù)以及控制對象 的不同分為系統(tǒng)控制層和換流器控制層；
[0020] 系統(tǒng)控制層包括中央控制器，采集聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行模式參數(shù)Gflag、直流母線電壓Ud。和蓄 電池的荷電狀態(tài)S0C判斷直流微網(wǎng)的當(dāng)前運(yùn)行模式，以給出直流微網(wǎng)各個單元控制方式， 向換流器控制層發(fā)出控制指令，以控制換流器的工作，協(xié)調(diào)各個單元的工作模式；
[0021] 換流器控制器，包括各個換流器，所述換流器接收來自中央控制器的控制指令，選 擇對應(yīng)的控制方式，產(chǎn)生能夠作用于換流器開關(guān)的驅(qū)動信號，調(diào)節(jié)換流器的輸出功率和電 壓，完成相應(yīng)控制功能，被控制的換流器包括光伏DC/DC換流器、蓄電池雙向DC/DC換流器、 超級電容雙向DC/DC換流器和交流電網(wǎng)AC/DC換流器。
[0022] 優(yōu)選地，光伏DC/DC換流器控制為：光伏發(fā)電單元通過光伏DC/DC換流器接入微網(wǎng) 直流母線，光伏發(fā)電單元可以工作在最大功率追蹤（MPPT)和恒壓輸出兩種模式，并根據(jù)系 統(tǒng)層控制要求，在兩種模式間進(jìn)行切換。
[0023] 優(yōu)選地，蓄電池雙向DC/DC換流器控制為：將Ps+Ppr^P^比較后，采用滯環(huán)電流 控制器提供階段式蓄電池充放電電流的參考電流IBraf，參考電流IBraf與蓄電池實際電流IB 進(jìn)行比較后形成ΛI(xiàn)B，經(jīng)PI調(diào)節(jié)器產(chǎn)生控制信號輸出，經(jīng)調(diào)制生成PWM波形，驅(qū)動蓄電池雙 向DC/DC換流器開關(guān)器件，從而實現(xiàn)對蓄電池的充放電控制。
[0024] 優(yōu)選地，在功率差額微小波動時蓄電池?zé)o法實現(xiàn)無差調(diào)節(jié)，通過超級電容器調(diào)節(jié) 剩余功率差額；
[0025] 對于超級電容雙向DC/DC換流器的控制，采用外電壓和內(nèi)電流的雙環(huán)控制策略， 直流電壓環(huán)根據(jù)實際母線電壓與其參考值比較后經(jīng)PI調(diào)節(jié)器產(chǎn)生超級電容器放電電流參 考值I&rf，作為電流環(huán)的參考值，超級電容器電流環(huán)根據(jù)實際充放電電流I。與其參考值I 進(jìn)行比較經(jīng)PI調(diào)節(jié)器產(chǎn)生控制信號輸出，并經(jīng)調(diào)制生成PWM波形，控制超級電容雙向DC/DC 換流器開關(guān)開斷，從而實現(xiàn)對超級電容器的充放電控制。
[0026] 優(yōu)選地，交流電網(wǎng)AC/DC換流器的控制為：交流電網(wǎng)AC/DC換流器需要實現(xiàn)輸出直 流電壓恒壓控制，并調(diào)節(jié)交流側(cè)電壓電流波形，滿足相應(yīng)的功率因素要求。
[0027] 本發(fā)明采用了采用系統(tǒng)層和換流器層的分層控制方式，中央控制器給出各種運(yùn)行 狀態(tài)下各個換流器工作方式控制指令，從而實現(xiàn)系統(tǒng)層控制。各個單元換流器控制電路根 據(jù)指令選擇相應(yīng)工作方式，控制換流器開關(guān)器件的開斷，完成電壓電流控制功能，從而實現(xiàn) 換流器層控制，各換流器能夠根絕直流微網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的不同調(diào)節(jié)自身控制方式，有效維持 網(wǎng)絡(luò)電壓穩(wěn)定和功率平衡。
[0028] 本發(fā)明充分利用了換流器對網(wǎng)絡(luò)的控制作用，相對主從控制，減少了對主換流器 的過分依賴；相對多代理系統(tǒng)控制方式，通信更為簡單；相對電壓下垂控制方式，網(wǎng)絡(luò)電 壓更加穩(wěn)定可控。
【附圖說明】
[0029] 圖1是根據(jù)本發(fā)明具體實施例的混合儲能直流微網(wǎng)模型圖；
[0030] 圖2(a)是根據(jù)本發(fā)明具體實施例的聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)示意圖； 圖2(b)是根據(jù)本發(fā)明具體實施例的孤島運(yùn)行狀態(tài)示意圖；
[0031] 圖3是根據(jù)本發(fā)明具體實施例的直流微網(wǎng)分層控制結(jié)構(gòu)圖；
[0032] 圖4是根據(jù)本發(fā)明具體實施例的蓄