[發明專利]一種考慮不匹配線阻的低壓微電網儲能系統下垂控制方法

有效

• 申請號: 201711347343.5
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108092306B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 米陽;蔡杭誼;韓云昊;符楊;陳鑫;喻思;蘇向敬;黃玲玲;魏書榮
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/32
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 翁惠瑜

本發明涉及一種考慮不匹配線阻的低壓微電網儲能系統下垂控制方法，包括：動態虛擬阻抗控制步驟；SOC下垂控制步驟；其中，在所述低壓微電網儲能系統滿足SOC均衡條件時，由所述動態虛擬阻抗控制步驟切換至所述SOC下垂控制步驟。與現有技術相比，本發明能夠消除不匹配線路阻抗對有功功率分配精度的影響，使得孤島低壓微電網儲能系統在傳統下垂控制放電過程中SOC均衡。

技術領域

本發明屬于微網下垂控制優化策略設計技術領域，尤其是涉及一種考慮不匹配線阻的低壓微電網儲能系統下垂控制方法。

背景技術

隨著全球范圍內的能源問題和環境問題的日益加劇，微電網受到了各國學者廣泛的關注。微電網是由分布式電源、負荷、儲能裝置、電力電子變換器、監控和保護裝置等構成的中小型發配電，實現了分布式電源(distributed generation,DG)的靈活控制。由于DG的輸出功率具有間歇性與隨機性特征，其安全性與可靠性較弱。因此，需增加電池儲能系統(battery energy storage system,BESS)以保障微電網功率平衡。儲能系統由蓄電池儲能單元(battery energy storage unit，BESU)組成。

BESU在充放電過程中由于負荷功率分配不均會導致SOC出現差異。SOC不平衡會導致BESU過充電或過放電，使SOC超過安全運行范圍，縮短BESU使用壽命；SOC不平衡嚴重時會使蓄電池發生過熱現象，甚至發生火災，對系統安全可靠運行構成威脅。因此必須對各BESU進行協調控制，實現負荷功率在各單元之間的動態均衡分配。

為此，很多文章都提出了各自解決SOC均衡問題的方法。文獻“直流微電網儲能系統中帶有母線電壓跌落補償功能的負荷功率動態分配方法”(陸曉楠,孫凱,黃立培,等.中國電機工程學報,2013,33(16):37-46)和“State-of-Charge Balance Using AdaptiveDroop Control for Distributed Energy Storage Systems in DC MicrogridApplications”(Lu X,Sun K,Guerrero J M,et al.IEEE Transactions on IndustrialElectronics,2013,61(6):2804-2815)公開的直流微電網中，采用自適應下垂控制，利用下垂系數反比于SOC的n次方，實時改變下垂系數，實現SOC均衡。放電時下垂系數mp正比于1/SOCn，n越大SOC均衡速度越高，均分精度越低。文獻“基于多組儲能動態調節的獨立直流微電網協調控制”(米陽,吳彥偉,紀宏澎,等.電力自動化設備,2017(5):170-176)和“Intelligent Distributed Generation and Storage Units for DC Microgrids—ANew Concept on Cooperative Control Without Communications Beyond DroopControl”(Diaz N L,T,Vasquez J C,et al.IEEE Transactions on SmartGrid,2014,5(5):2476-2485)利用模糊控制器，SOC偏差于輸出電壓偏差為模糊控制器的輸入量，輸出量為虛擬阻抗，實時改變輸出功率，實現SOC均衡，但模糊控制器設計較為復雜，工程上較難實現。文獻“孤島電網中多儲能設備SOC一致性優化策略”(王煒信,段建東,張潤松,等.電工技術學報,2015,30(23):126-135)和“孤島運行交流微電網中分布式儲能系統改進下垂控制方法”(陸曉楠,孫凱,黃立培,等.電力系統自動化,2013,37(1):180-185)在交流微電網中，提出以SOC的自適應調節各儲能單元的下垂系數，實現負荷功率在各儲能之間的動態分配和SOC均衡，但均分精度較低且缺少足夠的算例驗證。上述文獻中提出的SOC均衡控制策略均沒有考慮線路阻抗，然而在實際工程中，不匹配的線路阻抗將會對功率分配有很大的影響，造成BESU的SOC無法實現均衡，尤其是在交流微電網中。文獻“微電網分布式儲能單元荷電狀態平衡和電壓恢復”(孫孝峰,郝彥叢,王寶誠,等.中國電機工程學報,2016,36(15):4047-4054)考慮了線路阻抗對SOC均衡的影響，同時利用本地脈沖序列協調控制實現SOC平衡和電壓恢復，但是缺少具體消除線路阻抗影響的控制細節。