[发明专利]一种直流微电网群储能优化及协调控制方法

摘要

本发明涉及一种直流微电网群储能优化及协调控制方法，当多个子微网并联运行时，各子微网内储能系统根据各储能系统的最大充放电功率及其剩余电量SOC来自动调整功率分配，可以平滑分布式发电功率波动并改善母线电压质量的同时提高了储能系统的安全性。当各子微网储能系统不能有效缓冲系统功率供需时，需要连接储能电站来控制母线电压稳定。本发明采用模糊控制来调整储能电站中各储能单元下垂控制器的虚拟阻抗，以实现不同储能单元间功率的自动分配和SOC的平衡，对模糊输入进行分段，并对不同范围的模糊输入分别采用模糊控制加快SOC的平衡速度，采用母线电压反馈控制方法对由于下垂控制引起的母线电压跌落进行补偿，提高了母线电压质量。

主权项

1.一种直流微电网群储能优化及协调控制方法，其特征在于，多个子微网和大容量储能电站通过直流母线连接，构成直流微电网群，每个子微网包括分布式发电系统、小容量储能系统和负荷，采用两层协调控制直流微电网群稳定运行，底层采用分散控制：子微网中分布式发电系统采用MPPT控制光伏以最大功率输出电能；子微网内的小容量储能系统采用功率控制方法来自动分配负荷功率需求且达到安全容量限制时与子微网断开以保护储能；负荷根据具体要求直接或通过DC/DC变流器进行功率变换后连接至直流母线；储能电站中各储能单元采用不同储能单元的剩余容量差值按大小进行分段，每段进行模糊下垂控制动态分配负荷功率，并通过电压反馈控制补偿下垂控制引起的母线电压跌落；上层控制采用集中控制：根据各子微网的母线电压波动范围来控制各子微网间及与储能电站间的并联运行，将系统运行划分为4个工作模式：1)直流微电网群离网运行且各子微网独立运行；2)直流微电网群离网运行且多子微网并联运行；3)直流微电网群离网运行且子微网与储能电站并联运行；4)直流微电网群并网运行时交流主网稳压；所述上层控制中的4个工作模式，具体如下：工作模式1)：各子微网独立稳定运行，各分布式发电系统由MPPT控制最大功率发电，子微网内的小容量储能系统用来控制各子微网母线电压稳定和平衡其功率供需，小容量储能系统需提供的功率为：Pbattery_x+Pload_x＝PDG_x，Pbattery_x表示第x个子微网中小容量储能系统的充放电功率，Pload_x表示第x个子微网中负荷功率，PDG_x表示第x个子微网中分布式发电系统的发电功率；工作模式2)：各子微网中分布式发电系统和小容量储能系统仍不能满足负荷用电时，母线电压波动将会超出允许范围之外，这时母线电压升高和电压跌落的子微网可通过断路器并联运行，各子微网满足如下功率平衡，其中，u表示并联运行子微网的个数,且1≤u≤3；工作模式3)：各子微网并联运行后仍不能平衡系统功率供需，母线电压出现较大波动，子微网与储能电站并联运行，此时，系统满足如下功率平衡，其中，PESS表示储能电站的充放电功率，u表示并联运行子微网的个数,且1≤u≤3，该模式下，储能电站吸收或放出功率来控制母线电压稳定，且储能电站采用模糊下垂控制储能电站内各储能单元剩余容量的充放电平衡，通过引入电压反馈控制来补偿由下垂控制和扰动引起的电压跌落；工作模式4)：直流微电网群通过并网逆变器与交流主网相连接，交流主网此时维持母线电压稳定并对储能电站及子微网中小容量储能系统充电，此时，交流主网需提供各分布式发电系统之外的功率需求，Pgrid＝PDG‑Pload‑Pbattery‑PESS，PDG为直流微电网群中分布式发电系统的发电总功率，Pload为直流微电网群的负荷总功率，Pbattery为所有子微网小容量储能系统充放电总功率，PESS表示储能电站的充放电功率，Pgrid表示交流主网与直流微电网群交换功率值，各分布式发电系统在MPPT控制下按最大功率进行发电，各小容量储能系统若未充满则处于充电状态；所述并联运行的子微网中小容量储能系统的充放电功率通过下式控制：ζ＝(bx)′Pbattery_x，其中ζ为常数且‑1≤ζ≤1，V_dc为直流母线电压，P_{DG_x}和分别是第x个子微网中分布式发电系统实际发电功率和最大发电功率，u表示并联运行子微网的个数且1≤u≤3,三个子微网独立运行时u＝1，其中，SOCx*和SOCx分别是第x个子微网中小容量储能系统荷电状态的参考值和瞬时值，λ为常数，第x个子微网中小容量储能系统的下垂系数式中，为第x个子微网中小容量储能系统的最大允许充放电功率，式中，和分别为第x个子微网中小容量储能系统荷电状态的最小和最大安全容量限制。