[發明專利]一種直流微網中基于荷電狀態的多儲能單元協調控制方法

有效

• 申請號: 201810684244.4
• 申請日: 2018-06-28
• 公開（公告）號: CN108649593B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 毛玲;王璨;趙晉斌
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 宣慧蘭

本發明涉及一種直流微網中基于荷電狀態的多儲能單元協調控制方法，所述直流微網包括分別通過變流器與直流母線連接的光伏系統、負載及儲能系統，所述儲能系統包括多個儲能單元，該方法包括：當直流微網中直流母線的電壓發生波動時，通過控制儲能系統的總輸出功率維持直流母線的電壓穩定，其中，儲能系統中的各儲能單元根據自身的荷電狀態實現各自的輸出功率分配。與現有技術相比，本發明通過動態調整各儲能單元的充放電功率，可以保證儲能單元間的SOC均衡，維持母線電壓的穩定，同時可以防止儲能單元的過充或者過放，延遲儲能單元的壽命，具有方法簡單、可擴展性好、魯棒性強等優點，且易于在實際系統中實現。

技術領域

本發明涉及直流微電網技術領域，尤其是涉及一種直流微網中基于荷電狀態的多儲能單元協調控制方法。

背景技術

隨著現代電力系統發展，新能源及微電網得到廣泛關注。日前，微電網工程主要以交流微電網的形式存在，由于無諧波、同步及無功損耗等問題，直流微網得到了越來越多的重視。直流微網中由于光伏、風電等分布式電源具有波動性、不可預測性及間歇性，往往需要配置儲能系統抑制功率的波動以維持母線電壓穩定。考慮到直流微電網中因電源及負載的分布性，配置的儲能系統通常由多個并聯接入直流母線的分布式儲能單元構成。儲能系統協調控制的目標是儲能單元功率怎樣合理地被分配，與此同時，為了防止儲能單元的過充或者過放，需要平衡各個儲能單元間的荷電狀態(State-of-charge,SOC)。

現有的直流微網中儲能系統的協調控制策略主要有集中式控制及分布式控制兩種方式。集中式控制由中央處理器基于強通信方式采集各個儲能信息實現功率的分配，分布式控制基于弱的通信方式或者不需要通信實現各個儲能單元的功率分配。相比于集中式控制分布式控制魯棒性強，而且控制簡單更實用于簡單直流微網中儲能系統的功率分配。通常分布式控制采用電壓-功率下垂控制，其原理是采集直流母線的電壓，利用虛擬阻抗調整參考電壓的值實現儲能系統的功率分配，這種傳統下垂控制因線性阻抗的存在功率分配精度不高，且未考慮儲能單元間的SOC均衡的問題。在2013年33期的《中國電機工程學報上》第16卷中，陸曉楠等人提出了一種直流微網基于儲能單元SOC帶有電壓補償功能的改進的下垂控制方法，通過設置下垂系數與SOC的n次方成反比實現儲能單元間功率的動態分配及SOC的均衡，但是該方法隨著儲能單元的增加變得復雜不易實現。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種直流微網中基于荷電狀態的多儲能單元協調控制方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種直流微網中基于荷電狀態的多儲能單元協調控制方法，所述直流微網包括分別通過變流器與直流母線連接的光伏系統、負載及儲能系統，所述儲能系統包括多個儲能單元，該方法包括：當直流微網中直流母線的電壓發生波動時，通過控制儲能系統的總輸出功率維持直流母線的電壓穩定，其中，儲能系統中的各儲能單元根據自身的荷電狀態實現各自的輸出功率分配。

優選的，所述儲能系統的總輸出功率為：

P_s＝-ΔuSC_iU_DC

其中，P_s表示儲能系統的總輸出功率，Δu為直流母線的電壓參考值與瞬時值的差值，S表示拉普拉斯算子，C_i為第i個儲能單元的電力電子變換器輸出電容，U_DC為直流母線的瞬時電壓。

優選的，所述儲能單元的輸出功率為：

其中，P_i表示參與輸出功率分配的第i個儲能單元的輸出功率，P_s表示儲能系統的總輸出功率，N表示參與輸出功率分配的儲能單元的個數，μ_i表示第i個儲能單元的SOC均衡系數。

優選的，所述第i個儲能單元的SOC均衡系數為：