[發明專利]一種戶用型能量路由器的控制方法

有效

• 申請號: 202110635927.2
• 申請日: 2021-06-08
• 公開（公告）號: CN113472016B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 謝路耀;張震;陳怡;張芝鑫
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H02J3/48
• 分類號: H02J3/48;H02J3/32;H02J3/24;H02J3/00
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

1.一種戶用型能量路由器的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步驟：

S1：構建能量路由器底層控制策略，包含光伏控制、混合儲能控制以及逆變器控制；

S2：采用一種基于虛擬電阻的預同步控制，實現能量路由器并網和離網兩種工況的無縫切換；

S3：構建能量管理策略，將能量路由器劃分為不同工作模式，各模式采取不同的優化調度方法；

在所述步驟S3中，能量路由器的能量管理及工作模式包括以下內容：

S3-1.離網狀態時的工作模式，如下：

1)常規模式

SOC_bat為蓄電池的荷電狀態，SOC_min和SOC_max表示蓄電池的放電下限和充電上限，P_ESS為正表示蓄電池進行充電，P_ESS-max和P_min1分別為儲能充放電功率上限和下限；

當儲能蓄電池功率和荷電狀態處于合理范圍，即：SOC_min＜SOC_bat＜SOC_max且P_min1＜P_ESS＜P_ESS-max，系統無需任何操作；

2)限功率模式

當P_ESS＞P_ESS-max時，光伏發電系統退出MPPT控制，在限功率模式下運行，功率限制值為：

P_lim＝0.9P_ESS-max+P_Load 式(14)

在功率不超限的情況下，當0＜P_ESS＜P_ESS-max、80％＜SOC_bat＜90％時，儲能達到充電上限，光伏發電系統退出MPPT控制，在限功率模式下運行，功率限制為：

P_lim＝9(0.9-SOC_bat)P_ESS-max+P_Load 式(15)

3)投切負載模式

P_min1和P_min2分別為三級負荷投切預設值和二級負荷投切預設值，且滿足P_min2＜P_min1；當P_ESS＜P_min1時，系統進入投切負載模式，斷開三級負荷開關；當P_ESS＞P_min1+ΔP₁時，ΔP₁為一個回環預設值，閉合三級負荷開關；當P_ESS＜P_min2＜P_min1時，斷開二級負荷開關；當P_ESS＞P_min2+ΔP₁時，閉合二級負荷開關；

當P_min1＜P_ESS＜0、SOC_bat＜30％時，系統進入投切負載模式，此時蓄電池荷電狀態達到1級警戒，斷開三級負荷開關；當P_min1＜P_ESS＜0、SOC_bat＞30％+ΔSOC時，ΔSOC為一個回環預設值，閉合三級負荷開關；當P_min1＜P_ESS＜0、SOC_bat＜20％時，此時蓄電池荷電狀態達到放電最低下限，斷開二級負荷開關；當P_min1＜P_ESS＜0、SOC_bat＞20％+ΔSOC時，閉合二級負荷開關；

S3-2.并網狀態時根據預測電價來調節電網功率，使經濟效益最大化；

優化設置：將一天分為N個時段，調度時間為t＝{1,2,3,4.....,N,N＝24}；

1)約束條件

設P_b^t、P_s^t分別為在t時段的購電功率和售電功率，P_b^max、P_s^max分別為在t時刻的購電功率上限和售電功率上限，則主網購售電具有如下約束：

設P_ch^t和P_dch^t分別t時刻的充放電功率，P_ch^max、P_dch^max分別為充放電功率最大值約束，u_ch、u_dch只可取0或1，用來構建充放電互補約束，則儲能充放電的功率約束為：

設微電網安裝了總存儲能量為s_max的儲能裝置，s_t表示在時段t的存儲能量，s_max，s_min分別為電儲能能量最大值、最小值，η_c、η_d分別為充放電效率系數，則儲能的能量約束為：

假設P_pv^t為t時段光伏的預測發電功率，P_Load^t為t時段的預測負荷功率，則功率平衡約束為：

P_b^t+P_dch^t+P_pv^t＝P_s^t+P_ch^t+P_Load^t 式(19)

2)目標函數

設電網購售電成本函數為C(P_b,P_s)和儲能充放電壽命成本函數為C(P_ch,P_dch)，分別為時隙t中微電網和主電網設置的電力采購價格，c_s表示充放電壽命的攤銷成本系數，則成本函數為：

總成本函數為：

C_total＝C(P_b,P_s)+C_s(P_ch,P_dch) 式(21)

3)優化求解

基于分支定界法原理：對規劃問題的所有可行解空間進行查找，通過將可行解空間進行分割成小的分支，為每一個分支的解計算一個下界，從而尋找到最終的最優解，這也是分支定界法的三個步驟：分支、松弛和下界；

調用CPLEX求解器和Yalmip工具箱進行優化調度求解，使式(22)總成本目標函數達到最小值，最終得到儲能充放電的日優化調度曲線：

minC_total＝[C(P_b,P_s)+C_s(P_ch,P_dch)]_min 式(22)。