[發(fā)明專利]一種離散式發(fā)電、儲(chǔ)能、供電系統(tǒng)協(xié)同控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911412094.2
• 申請(qǐng)日: 2019-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110994686B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂冬翔;呼文韜;李釧;孫子路;左志強(qiáng);張志成;程曉強(qiáng);曹世卓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中電科能源有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;H02J3/32
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標(biāo)代理有限公司 12101
• 代理人: 蒙建軍

1.一種離散式發(fā)電、儲(chǔ)能、供電系統(tǒng)協(xié)同控制方法，其特征在于，至少包括如下步驟：

S1、設(shè)計(jì)離散式控制器；具體為：

離散式控制器中目標(biāo)函數(shù)和約束條件的計(jì)算公式，目標(biāo)函數(shù)為：

其中：x_i是第i個(gè)電源控制模塊電池的荷電狀態(tài)，V_i是內(nèi)部母線電壓，Q_i是電池容量，P_i為光伏電池功率，u_i為單通道對(duì)外輸出電流；i＝1,2,…,N表示電源控制模塊的編號(hào)，T為采樣周期；

定義I_PV＝[I_PV1,I_PV2,…,I_PVN]^T，其中則上式表示的離散數(shù)學(xué)模型可以表示為向量形式：

x(k+1)＝x(k)+TΘ(I_PV-u)；

其中：u＝[u₁u₂,…,u_N]^T，控制器輸入量u為各個(gè)通道的對(duì)外 輸出電流；

對(duì)于單個(gè)電源控制模塊，電池充電功率P_Bat與光伏功率P_PV、輸出到負(fù)荷功率P_out之間的關(guān)系為：

P_Bat＝P_PV-P_out

當(dāng)充電倍率為1時(shí)，電池SOC與電流之間滿足如下關(guān)系：

或：

其中：Q是電池容量， T為采樣周期；

S2、抗飽和處理；具體為：

在控制器算法執(zhí)行的過(guò)程中，根據(jù)系統(tǒng)具體的運(yùn)行狀態(tài)及各個(gè)單元收到的約束進(jìn)行控制量的二次調(diào)整，在控制器各個(gè)單元不會(huì)產(chǎn)生飽和問(wèn)題的基礎(chǔ)上，每個(gè)電源控制器以及整個(gè)能源系統(tǒng)層間單元會(huì)向著儲(chǔ)能元件均衡一致的方向運(yùn)行；

在控制器飽和處理過(guò)程中，考慮電源控制器所受到的四個(gè)方面的約束：電池充放電電流的約束，基于電池荷電狀態(tài)對(duì)于充放電要求的約束，基于底層輸出管理模塊安全性考慮對(duì)輸出能力的約束以及對(duì)下垂系數(shù)的約束；其中：

電池充放電電流的約束以及基于電池荷電狀態(tài)對(duì)于充放電要求的約束均可以通過(guò)直接對(duì)控制輸入量電流進(jìn)行研究處理解決，而對(duì)于基于底層輸出管理模塊安全性考慮的對(duì)各個(gè)控制器輸出能力的約束，需要將控制輸入量折算到輸出能力的維度上，進(jìn)行考慮；具體為：

考慮電池充放電電流的上下界、儲(chǔ)能單元的荷電狀態(tài)以及光伏能源的輸出電流，計(jì)算當(dāng)前情況下各個(gè)通道的上界與下界；其中，荷電狀態(tài)低的通道輸出電流上界限制在光伏輸入電流之下，荷電狀態(tài)高的通道輸出電流下界限制在光伏輸入電流之上；

在全范圍內(nèi)進(jìn)行第一次飽和處理過(guò)程：削峰填谷輸出為調(diào)整后的電流；在這一過(guò)程中，對(duì)處于系統(tǒng)中的每個(gè)輸出通道進(jìn)行判斷調(diào)整，首先進(jìn)行削峰操作：當(dāng)系統(tǒng)中的一號(hào)電源控制器與四號(hào)電源控制器的原輸出電流超過(guò)該通道計(jì)算出的實(shí)時(shí)輸出電流上界，則將對(duì)應(yīng)通道超出上界部分的輸出電流削掉，該通道的輸出電流與上界相等；同時(shí)根據(jù)電池電壓計(jì)算出減少的功率，以及在上界范圍內(nèi)可以增加輸出電流的通道所折算的功率，對(duì)每個(gè)在上界范圍內(nèi)的輸出電流進(jìn)行調(diào)整的通道進(jìn)行處理，使其按照減少的功率與可調(diào)節(jié)的功率比值增加輸出電流，使各個(gè)通道的輸出電流均保證在上界范圍之內(nèi)；然后進(jìn)行填谷操作：首先檢查標(biāo)記出各個(gè)通道中超出輸出電流下界的通道，二號(hào)電源控制器與三號(hào)電源控制器，并計(jì)算出需要減少的功率以及可調(diào)整的輸出功率范圍，若可調(diào)整的輸出功率范圍滿足減少的功率所需，即調(diào)整低于下限的各個(gè)通道的輸出電流增加為下界，并將其他可調(diào)整通道的輸出電流按比例減少，若可調(diào)整的輸出功率范圍不滿足減少的功率所需，即代表此時(shí)光伏輸入功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于負(fù)載功率，通過(guò)調(diào)整光伏供電電源的運(yùn)行模式為恒功率模式以降低輸出功率；

隨后根據(jù)第一次全范圍飽和處理調(diào)整后的各個(gè)通道輸出電流，計(jì)算得到各個(gè)通道需要指定的出力系數(shù)，考慮出力系數(shù)受到的具體約束，進(jìn)行飽和調(diào)整；具體為：

人為選取出力系數(shù)的上界，根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的負(fù)荷功率以及人為選取的約束系數(shù)0.9，計(jì)算出對(duì)應(yīng)于各個(gè)模塊的出力上限，檢查每個(gè)模塊對(duì)應(yīng)的各個(gè)通道折算后的出力系數(shù)是否超出上界并標(biāo)記，如果某個(gè)模塊中出現(xiàn)了出力系數(shù)超出上界的情況，則結(jié)合對(duì)SOC、充放電電流的約束以及每個(gè)通道出力系數(shù)的上界，計(jì)算該通道內(nèi)輸出電流的上界；在此過(guò)程中，如果某個(gè)通道計(jì)算所得的上界低于下界，則對(duì)應(yīng)重設(shè)該通道的下界,同時(shí)改變對(duì)應(yīng)通道光伏為恒功率模式，降低該通道的光伏功率輸入；將MPPT光伏控制模式做出相應(yīng)調(diào)整后，根據(jù)新計(jì)算出來(lái)的輸出電流上下界進(jìn)行最后一次飽和過(guò)程調(diào)整，此次調(diào)整的通道是對(duì)發(fā)生了出力系數(shù)超出出力系數(shù)上界的對(duì)應(yīng)模塊的三個(gè)通道之間進(jìn)行調(diào)整；

進(jìn)行最終檢驗(yàn)，檢查各通道輸出電流是否滿足約束條件，各通道出力系數(shù)是否在上界以內(nèi)，如果每個(gè)通道電流仍不滿足條件，代表此時(shí)系統(tǒng)一定無(wú)法均衡，則向上位機(jī)回報(bào)具體錯(cuò)誤類型，系統(tǒng)停止工作。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離散式發(fā)電、儲(chǔ)能、供電系統(tǒng)協(xié)同控制方法，其特征在于，在S2中，在進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換過(guò)程中，占空比小于100％，加入軟約束限制系統(tǒng)的輸出能力調(diào)整范圍。