[发明专利]基于混合储能与电动汽车充电站的孤岛微网能量控制方法

权利要求书

1.一种基于混合储能与电动汽车充电站的孤岛微网能量控制方法，其特征是，所述方法将孤岛运行模式下交直流混合微网中可再生能源发电系统的发电量与负荷需求电量进行比较，并实时测量微网系统中电动汽车充电站和混合储能系统的荷电状态(SOC)，然后根据上述信息，以稳定直流母线电压与控制混合储能系统和电动汽车充电站荷电状态为控制目标，调节可再生能源发电系统的运行状态并生成电动汽车充电站、混合储能系统的双向DC/DC变换器的电流指令值；

控制按以下步骤进行：

a.电动汽车充电站及混合储能系统中蓄电池和超级电容电流指令值的计算：

①对微网内的直流母线电压进行实时检测，得到直流母线电压实际值v_dc，v_dc与直流母线电压指令值v_{dc_ref}相比较，得到直流母线电压误差信号；

②直流母线电压误差信号先经过直流母线电压PI控制器，得到总电流指令值i_{_ref}，再经过滑动平均滤波器(MAF)，得到直流母线平均电流分量指令值i_{_avg}，i_{_ref}与i_{_avg}的差值为直流母线瞬态与振荡电流分量指令值i_{_T}、i_{_O}；令直流母线瞬态与振荡电流分量指令值之和为平抑直流母线电压功率波动的超级电容器电流指令值i_{sc_r1}；

③将直流母线平均电流分量指令值i_{_avg}与预先设定好的电流分配比例系数λ相乘，得到稳定直流母线电压的电动汽车充电站电流指令值i_{ev_r1}；直流母线平均电流分量指令值i_{_avg}与电动汽车充电站电流指令值i_{ev_r1}的差值即为稳定直流母线电压的蓄电池电流指令值i_{b_r1}；λ为电流分配比例系数，取值为0到1之间的常数；

④对电动汽车充电站及蓄电池的荷电状态进行实时检测，分别得到电动汽车充电站与蓄电池荷电状态实际值SOC_ev、SOC_b，二者与各自的荷电状态指令值SOC_{ev_ref}、SOC_{b_ref}相比较，得到控制电动汽车充电站与蓄电池SOC的电流信号i_{ev_r2}、i_{b_r2}；

b.实时采集微网各单元的电量信息，比较孤岛运行模式下交直流混合微网中可再生能源发电系统的发电量与负荷需求电量，若可再生能源发电系统的发电量大于交、直流负荷需求电量，则能量控制系统运行在发电主导模式；若可再生能源发电系统的发电量小于交、直流负荷需求电量，则能量控制系统运行在负荷主导模式，可再生能源发电系统在MPPT下运行；

c.能量控制系统运行在发电主导模式时，实时测量微网系统中电动汽车充电站和蓄电池的荷电状态，并根据测量结果确定电动汽车充电站和混合储能系统的电流指令值：

①若蓄电池与电动汽车充电站的荷电状态均在设定的正常范围内，其各自的双向DC/DC变换器工作在充电状态，电动汽车充电站、蓄电池与超级电容器的电流指令值分别为i_{ev_r}＝i_{ev_r1}、i_{b_r}＝i_{b_r1}、i_{sc_r}＝i_{sc_r1}；

②若蓄电池SOC达到其上限阈值，电动汽车充电站SOC未达到其上限阈值，则电动汽车充电站、蓄电池与超级电容器的电流指令值分别为i_{ev_r}＝i_{_avg}、i_{b_r}＝0、i_{sc_r}＝i_{_ref}-i_{_avg}；

③若电动汽车充电站SOC达到上限阈值，蓄电池SOC未达到上限阈值，则电动汽车充电站、蓄电池与超级电容器的电流指令值分别为i_{ev_r}＝0、i_{b_r}＝i_{_avg}、i_{sc_r}＝i_{_ref}-i_{_avg}；

④若蓄电池和电动汽车充电站的SOC均达到其上限阈值，可再生能源发电系统MPPT模式禁用，令其输出功率等于全部负荷需求电量，电动汽车充电站、蓄电池和超级电容器电流指令值分别为i_{ev_r}＝0、i_{b_r}＝0、i_{sc_r}＝0；

⑤若蓄电池和电动汽车充电站的SOC均低于其下限阈值，则电动汽车充电站、蓄电池和超级电容器电流指令值分别为i_{ev_r}＝i_{ev_r1}+i_{ev_r2}、i_{b_r}＝i_{b_r1}+i_{b_r2}、i_{sc_r}＝i_{sc_r1}；

d.能量控制系统运行在负荷主导模式下时，实时测量微网系统中电动汽车充电站和蓄电池的荷电状态，并根据测量结果确定电动汽车充电站和混合储能系统的电流指令值：

①若蓄电池与电动汽车充电站的荷电状态均在设定的正常范围内，电动汽车充电站、蓄电池和超级电容器的双向DC/DC变换器均工作在放电状态，它们的电流指令值分别为i_{ev_r}＝i_{ev_r1}、i_{b_r}＝i_{b_r1}、i_{sc_r}＝i_{sc_r1}；

②若蓄电池SOC达到下限阈值，电动汽车充电站SOC未达到下限阈值，则电动汽车充电站提供剩余负荷的电力需求以维持直流电压，同时令电动汽车充电站为蓄电池充电至其SOC指令值，此时电动汽车充电站、蓄电池和超级电容器电流指令值分别为i_{ev_r}＝i_{ev_r1}+i_{b_r2}、i_{b_r}＝0、i_{sc_r}＝i_{sc_r1}；

③若电动汽车充电站SOC达到下限阈值，蓄电池SOC未达到下限阈值，则蓄电池提供剩余负荷的电力需求以维持直流电压，同时令蓄电池为电动汽车充电站充电至其SOC指令值，此时电动汽车充电站、蓄电池和超级电容器电流指令值分别为i_{ev_r}＝0、i_{b_r}＝i_{ev_r2}+i_{b_r1}、i_{sc_r}＝i_{sc_r1}；

④若蓄电池和电动汽车充电站的SOC均达到下限阈值，则启动减载模式，电动汽车充电站、蓄电池和超级电容器电流指令值分别为i_{ev_r}＝0、i_{b_r}＝0、i_{sc_r}＝0。

2.根据权利要求1所述的一种基于混合储能与电动汽车充电站的孤岛微网能量控制方法，其特征是，所述可再生能源发电系统为光伏发电系统。