[發明專利]一種基于數字儲能的直流微電網系統的控制方法

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• 申請號: 202111210312.1
• 申請日: 2021-10-18
• 公開（公告）號: CN113949055A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 張鑫;李艷萍;孫江濤;彭曉宇;李超
• 申請（專利權）人: 煙臺東方能源科技有限公司
• 主分類號: H02J1/14
• 分類號: H02J1/14;H02J3/32
• 代理公司: 煙臺雙聯專利事務所(普通合伙) 37225
• 代理人: 申國棟

本發明公開了一種基于數字儲能的直流微電網系統的控制方法，包括：系統正常運行時，PCS1的輸出功率為功率設定值，PCS2的輸出功率為系統功率不平衡量與所述功率設定值的差值；直流負荷發生突變時，PCS1的輸出功率進行自動調節，瞬間輸出響應功率用于補給直流負荷突變導致的功率不平衡，實現瞬時系統功率平衡；EMS下發控制命令調節PCS2的輸出功率，PCS1的輸出功率自動恢復為功率設定值，實現穩態系統功率平衡；還包括根據電池SOC等相關參數動態控制儲能系統的充放電過程,有效抑制母線電壓波動。本發明通過設置合理的功率響應機制及充放電控制策略，實現微電網系統的功率穩定和電壓穩定，保證了微電網的穩定運行。

技術領域

本發明涉及微電網智能控制技術領域，具體涉及一種基于數字儲能的直流微電網系統的控制方法。

背景技術

微電網是一種由微電源、負荷、儲能系統和控制裝置等構成的系統單元，傳統的微電網通常包括交流微電網和直流微電網系統。與交流微電網相比，直流微電網具備獨特性、多樣性、可控性和交互性，并以連接形式簡單、無需考慮電壓頻率相位、成本和損耗小等特點占據相對優勢，然而直流微電網涉及儲能、發電等直流負荷系統等，系統的智能化控制和穩定運行是一個非常嚴峻的課題。

直流微網孤島運行時，網內功率平衡與否嚴重影響系統的供電質量，嚴重時甚至導致系統失穩。如果電壓波動較大，網內各系統的控制效果和穩定性就會降低，同時對負荷端的供電影響很大，如何協調控制直流微電網系統功率穩定和電壓穩定成為當務之急。

發明內容

本發明提出了一種基于數字儲能的直流微電網系統的控制方法，其目的是：通過設置合理的功率響應機制及充放電控制策略，實現微電網系統的功率穩定和電壓穩定，保證微電網的穩定運行。

本發明技術方案如下：

一種基于數字儲能的直流微電網系統的控制方法，所述直流微電網系統包括儲能管理平臺、EMS、PCS、儲能系統、光伏系統和直流負荷，所述PCS連接于交流變壓器和直流母線之間，所述儲能系統、光伏系統和直流負荷分別連接于所述直流母線，所述儲能管理平臺通過EMS采集PCS、儲能系統、光伏系統和直流負荷的信號并下發控制命令，所述PCS包括并行的PCS1和PCS2。系統正常運行時，PCS1的輸出功率為功率設定值，PCS2的輸出功率為系統功率不平衡量P_i與所述功率設定值的差值；直流負荷發生突變時，PCS1的輸出功率進行自動調節，瞬間輸出響應功率用于補給直流負荷突變導致的功率不平衡，實現瞬時系統功率平衡，EMS計算功率不平衡量P_i并下發控制命令調節PCS2的輸出功率，PCS1的輸出功率自動恢復為功率設定值，實現穩態系統功率平衡。

進一步地，所述直流微電網系統的控制方法還包括儲能系統的充放電控制方法，所述儲能系統的充放電控制方法包括如下步驟：

第一，利用下式計算第i個電池單元SOC與所有電池單元平均SOC的比率η_i：

其中，n為儲能系統內電池單元的個數，SOC_i為第i個電池單元的荷電狀態。

第二，利用下式計算第i個電池單元的修正下垂系數K’_Ai：

其中，K_Ai為第i個電池單元的初始下垂系數，I_A(i)為母線側電流。

第三，利用下式計算第i個電池單元的輸出電壓U_dc(i)：

其中，U_H1為下垂充電的電壓閾值，I_Amin為系統功率嚴重過剩時的電壓閾值，U_L1為下垂放電的電壓閾值，I_Amax為系統功率嚴重不足時的電流閾值。