[發明專利]一種離散式發電、儲能、供電系統協同控制方法

有效

• 申請號: 201911412094.2
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN110994686B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 呂冬翔;呼文韜;李釧;孫子路;左志強;張志成;程曉強;曹世卓
• 申請（專利權）人: 中電科能源有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/32
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 蒙建軍

本發明公開了一種離散式發電、儲能、供電系統協同控制方法，屬于發電系統管控技術領域，其特征在于，包括：步驟一、設計離散控制器設計；步驟二、抗飽和處理；在進行電壓轉換過程中，占空比小于100％，加入軟約束限制系統的輸出能力調整范圍。本發明在控制方法設計時考慮的約束包括：a、對電池充放電電流的約束；b、基于SOC(荷電狀態)的限制；c、對輸出能力的約束；d、對下垂系數的約束；通過采用上述技術方案，本發明主要應用于提供發電?儲能?供電系統的硬件控制，能夠提高能源系統的運行效率，并保證能源系統在該狀態下穩定正常工作。

技術領域

本發明屬于發電系統管控技術領域，特別是涉及一種離散式發電、儲能、供電系統協同控制方法。

背景技術

能源系統管理控制技術，發電-儲能-供電是大部分并網、孤島式微電網的基本工作模式，此種模式針對純電類能源系統，包括但不限于新能源汽車、太陽能飛機、新能源產業園等，在整個系統中最重要的是對發電系統的管理和控制，分布式發電具有能效高、污染小、可靠性高、安裝地點靈活等優點，但同時又存在輸出功率波動性強、控制復雜等不足，控制方法是影響能源系統分布式發電工作效率的關鍵。為了有效整合分布式發電的優勢，需要在發電系統中采用合理的控制方法。

目前的解決方案：目前對于分布式控制方法的設計思路通常為基于連續系統模型的分布式控制設計，該方法在實驗室仿真環境下會有反饋準確，連續性高的優點，有利于前期對能源系統發電效果的建模仿真計算。

現有技術存在的問題：

現有技術在實際操作中存在著硬件工作中會出現邊界特性和飽和特性，即實際操作中受限于控制器的追蹤速度與電腦工作狀態，難以對電池充電和放電狀態做實時追蹤和反饋，根據理論分析及實驗結果發現，采用基于連續系統模型的控制器會出現以下問題：

(1)均衡性調節不理想；

只有通過限制各個通道的電池電流，控制各個通道的放電速度，最終才能保證所有電源控制器在同層級的一致性調節以及不同層級間的均衡性調節。

(2)頻繁飽和導致系統不能正常運行；

對于系統在控制器運行下的頻繁飽和導致系統不能正常運行問題，從系統實際運行所受到的約束出發進行分析。考慮到實際的電源控制器在運行時，由于硬件以及軟件所帶來的硬約束和軟約束，在不考慮這些約束的情況下，控制器的控制輸入不可避免地會超出約束，導致系統進入飽和狀態。

發明內容

本發明解決的問題：克服現有技術的不足，提供一種離散式發電、儲能、供電系統協同控制方法，保證能源系統穩定高效運行。

本發明的技術方案如下：

一種離散式發電、儲能、供電系統協同控制方法，包括如下步驟：

S1、設計離散式控制器；具體為：

離散式控制器中目標函數和約束條件的計算公式，目標函數為：

其中：x_i是第i個電源控制模塊電池的荷電狀態，V_i是內部母線電壓，Q_i是電池容量，P_i為光伏電池功率，u_i為單通道對外輸出電流；i＝1,2,…,N表示電源控制模塊的編號，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學模型可以表示為向量形式：

x(k+1)＝x(k)+TΘ(I_PV-u)