[发明专利]一种计及储能荷电状态的改进下垂控制方法

说明书

所属技术领域

本发明属于分布式电源优化控制领域，具体涉及计及储能荷电状态的改进下垂控制方法。

背景技术

微电网是一种可将分布式电源（Distributed Generation，DG）、储能、负荷结合起来的小型电网结构。微电网供电方式为分布式发电技术提供了新的方向，但与此同时也对接口变换器技术提出了新的要求。因为分布式电源具有响应速度慢、惯性小等特点，使得微电网系统整体表现出的抗扰动能力较差，当系统中存在功率不平衡时，频率会迅速发生变化。因此，如何保证可控DG能够快速响应并合理分配负荷波动成为了保证微电网稳定运行的关键问题。

下垂控制仿照传统电网中发电机的功频特性关系对DG的逆变器进行控制，使得并联运行的逆变器可以通过各自的有功下垂系数自动分配负荷的变化量，而减小系统对通信环节的依赖程度。然而传统下垂控制策略中的下垂系数是固定不变的，负荷波动较大时，可能会导致系统失稳。因此合理的控制策略显得极其重要，该领域迫切需要一种可以动态调节下垂系数，使得发电系统可以根据自身发电能力来调整出力大小的改进控制方法。

发明内容

本发明针对现有传统下垂控制策略在实际工程中可能遇到的问题，提出了一种计及储能荷电状态的改进下垂控制方法，用于根据电源储能系统的SOC（state of charge，荷电状态）来对有功下垂系数进行动态修正，使得各电源可以根据自身发电能力来合理承担负荷，并可以通过有功下垂系数的整定来均衡各电源储能系统的SOC，从而满足分布式电源运行过程中的实际需求，可广泛应用于微电网控制运行相关领域的科学研究和工程应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种计及储能荷电状态的改进下垂控制方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1，选取微电网中某个电源系统i作为研究对象，把剩余电源等效为一个等值电源j，把微电网化简成由2个电源构成的并联系统；

步骤2，对步骤1所得并联系统进行动态稳定性分析，通过对网络、负荷以及逆变器的模型分析，建立并联系统的小信号分析模型，根据状态方程的特征根确定有功下垂系数的极限值；

步骤3，保持传统下垂控制方法中的无功下垂系数k_q不变，利用一个与输出有功功率、无功功率以及SOC相关的函数对有功下垂系数k_p进行动态修正，利用改进后的控制方程对逆变器输出电压的幅值和频率进行控制；

步骤4，结合储能配置容量比例系数和储能最大放电深度，确定初始有功下垂系数的限值，从而确定具体控制方程，对微电网合理运行进行控制。

本发明的优点和积极效果是：

本发明的计及储能荷电状态的改进下垂控制方法，在传统下垂控制策略的基础上，把储能系统的SOC也作为本地信息应用于控制方程之中，通过负荷变化的判断来调整SOC对有功下垂系数的影响关系，使得无论负荷增大或减小，发电裕度充足的电源系统都可以承担较多的负荷，并且通过对有功下垂系数的整定，实现均衡多个储能单元SOC的目的。本发明提出的方法可以有效地根据储能SOC实现负荷功率的合理分配，并且可以均衡各电源储能系统的SOC，对保证微电网系统内各分布式电源安全可靠的运行具有重要作用。

附图说明

图1为微电网结构图；

图2为并联系统等效电路图；

图3为有功下垂系数变化时特征值轨迹图；

图4（a）—图4（c）为算例1仿真结果图，其中，图4（a）为储能系统SOC曲线，图4（b）为DG1有功出力曲线，图4（c）为DG2有功出力曲线。

图5（a）—图5（b）为算例2负荷增大后的仿真结果图，其中，图5（a）为两储能系统SOC变化曲线，图5（b）为两发电系统有功出力曲线。

图6（a）—图6（b）为算例2负荷减小后的仿真结果图，其中，图6（a）为两储能系统SOC变化曲线，图6（b）为两发电系统有功出力曲线。

具体实施方式

下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明。

如无特殊说明，文中各公式变量下标表征某个分布式电源的对应参数。

实施例1

如图1是本实施例的微电网结构图，各DG发电单元通过电力电子转换接口接入微电网，为了保证发电系统出力稳定，在逆变器直流侧配置了储能单元。

计及储能荷电状态的改进下垂控制方法包括如下步骤：