[发明专利]一种直流微网中储能系统虚拟电池开路电压的计算方法

说明书

本发明提出一种直流微网中储能系统虚拟电池开路电压的计算方法，属于直流微网控制领域。该方法将储能系统中每个储能单元与DC/DC控制器等效为一个满足Rint等效电路模型的虚拟电池；获取直流母线电压的安全工作上下限及获得每个储能单元的实际容量；通过测试，获取储能系统中实际容量最小的储能单元虚拟电池的充放电开路电压曲线，进而得到其余储能单元虚拟电池的充放电开路电压曲线，最终获得每个储能单元虚拟电池充放电开路电压值。本发明可使直流微网内不同储能单元自动地根据自身特性进行功率分配，且无需中央控制器进行协调，可实现储能单元的即插即用，增加了系统的稳定性与鲁棒性，延长了储能单元的寿命。

技术领域

本发明属于直流微网控制领域，特别涉及一种直流微网中储能系统虚拟电池开路电压 的计算方法。

背景技术

大规模电动汽车大功率充电势必会对电网带来巨大的冲击，影响电网的峰谷平衡，威 胁电网的稳定运行。微电网作为新型分布式配电组织形式与能源结构，既可以缓解大规模 电动汽车充电对大电网的影响，又适应电动汽车充电随机性与分散性的特点，是城市间电 动汽车充电基础设施建设的重要解决方案与发展趋势。

但大规模分布式可再生能源接入电网又会带来能量损耗、电能质量等问题，可再生能 源微电网的技术又可以解决以上的问题，因此发展具有协同增效功能的“光储充”可再生 能源微电网用于电动汽车充电，既是我国交通电气化与能源低碳化的发展交叉点，又是大 规模电动汽车充电与大规模可再生能源并网问题的共同解决方案。

直流微网相对于交流微网主要有以下三个方面的优势：在微网系统效率方面，光伏电 池、储能电池、电动汽车均为直流充放电设备，直流微网系统相比于交流网可减少电力电 子设备在电能转换过程中带来的能量损失，提升能量利用率并减少设备投资；在微网可靠 运行方面，直流微网相比于交流微网更便于实现多个分布式电源同时并网的问题，无需考 虑各个电源之间的频率和相位的同步问题，只需控制直流微网电压即可保证系统的稳定可 靠运行；在微网电能质量方面，由于直流微网不存在无功、谐波等对电能质量造成影响的 因素，直流微网更适合应对波动性和间歇性较大的可再生能源发电以及敏感负荷突变的应 用场景，可提供更高质量的电能供给。因此，直流微网更适合作为面向电动汽车充电的光 储充系统的解决方案。

为了应对微网系统中复杂多变的工况环境，保证微网系统内各个部件之间的协调稳定 运行与向微网内负荷的可靠电能供给，直流微网系统需要制定相应合理有效的控制策略， 维持直流微网母线电压的稳定与电源负荷之间的能量平衡，储能系统作为直流微网系统中 必不可少的组件，既需要协调发电侧与负荷侧之间的能量与功率平衡，又需要维持母线电 压的稳定保证直流微网的稳定运行。由此可见，直流微网中储能系统的设计与控制既是直 流微网中的关键技术，更是直流微网稳定运行的基本保障。目前关于直流微网中储能系统 设计与控制领域的专利较少，考虑到与交流微网控制中的关联性，目前直流微网中储能系 统的控制多采用电压-电流下垂控制技术，但传统下垂控制中储能系统开路电压多为基于 经验得到的某一固定值，无法实现多个储能单元的功率分配也未考虑储能单元自身的功率 特性。专利201510510693.3、201510683104.1、201611073301.2均采用下垂控制的方法 控制微网内微源的输出电压与微源之间的功率分配，但均未考虑储能微源的开路电压的动 态变化对系统功率分配的影响。

发明内容

本发明的目的是为了填补已有技术的空白之处，提出一种直流微网中储能系统虚拟电 池开路电压的计算方法。本发明可使直流微网内不同储能单元自动地根据自身特性进行功 率分配，且无需中央控制器进行协调，可实现储能单元的即插即用，增加了系统的稳定性 与鲁棒性，延长了储能单元的寿命。

本发明提出一种直流微网中储能系统虚拟电池开路电压的计算方法，其特征在于，包 括以下步骤：

1)将储能系统中每个储能单元与该储能单元DC/DC控制器作为一个整体，等效为一 个满足Rint等效电路模型的虚拟电池；