本发明专利技术公开了一种直流微电网互联储能系统能量管理的分布式控制方法，属于电网控制技术领域。本发明专利技术利用低带宽通信网络在互联直流微电网中的各个储能系统之间建立信息上的交互，使得储能单元能根据自身的剩余容量及额定容量分担互联系统的负载功率或以充电的方式吸收微源过剩的能量，防止储能单元过度充放电而影响使用寿命，提高整个直流微电网群的可靠性。本发明专利技术同时通过讨论控制策略中调整因子γ的取值大小，建立系统离散控制模型，研究了储能系统剩余容量对互联系统稳定性的影响。
A Distributed Control Method for Energy Management of DC Microgrid Interconnected Energy Storage System
【技术实现步骤摘要】
一种直流微电网互联储能系统能量管理的分布式控制方法
本专利技术涉及一种直流微电网互联储能系统能量管理的分布式控制方法,属于电网控制
技术介绍
微电网是集分布式电源、储能装置、电力电子变换装置、相关负荷和监控、保护装置为一体的小规模发配电系统。其孤岛运行时能够更有效的利用可再生能源，并网时则将它们更好的融入大电网中。新时代的需求促使技术的发展，而技术的发展又催生了新的能源结构、形式的出现、成熟。最大功率点跟踪控制(MPPT)提高了光伏发电、风力发电等可再生能源的发电效率；电流源型并网逆变器(CSI)和虚拟同步发电机技术(VSG)的出现使得大规模的可再生能源并网成为可能；下垂控制(DroopControl)和分层控制的出现又使得微电网内部的各单元能够协同高效运行。在这样的背景下，随着微电网数量的增多，微电网的互联必将成为一种趋势。互联能够进一步提高能效，满足可持续发展需求；同时微电网结构简单，互联可能性大，尤其是直流微电网互联的可能性。直流微电网凭借其结构简单、电能质量高、控制难度低等优势，具有较大的发展潜力。从单微电网到微电网的互联也提出了具体的技术要求：即互联控制技术。而在互联微电网中储能系统在能量管理方面起着至关重要的作用，虽然针对单微网的储能系统控制，已有不少成熟的方法，但对互联微电网中储能系统的协调配合机理还有挖掘。
技术实现思路
本专利技术提出了一种直流微电网互联储能系统能量管理的分布式控制方法，基于二阶一致性算法，各单元通过低带宽通信与相邻单元信息交互，获得相邻微电网储能系统的输出电流和剩余容量等信息，使各直流微电网中储能单元根据自身的剩余容量及额定容量分担互联系统的负载功率或以充电的方式吸收微源过剩的能量，以防止储能单元过度充放电而影响使用寿命，提高整个直流微电网群的可靠性。本专利技术为解决其技术问题采用如下技术方案：一种直流微电网互联储能系统能量管理的分布式控制方法，包括如下步骤：步骤一：采集互联系统中相邻直流微电网储能系统的充放电电流瞬时值，并根据所述电流瞬时值计算各个直流微电网储能系统的剩余容量SOC的大小；步骤二：根据获得的相邻直流微电网储能系统充放电电流瞬时值与剩余容量瞬时值，与自身输出电流及剩余容量进行比较，获得控制量ui；步骤三：控制量ui经过比例积分调节器获得电压修正量δi2,并与电压二次控制的电压修正量δi1及电压参考值作和，获得MGi母线参考电压；步骤四：参考电压值通过下垂控制以及储能单元变换器的电压电流双闭环控制得到调制信号；步骤五：将所述调制信号调制得到脉冲波，利用所述脉冲波控制各个储能变换器功率管的开通和关断。步骤一中根据所述电流瞬时值计算各个直流微电网储能系统的剩余容量SOC的大小的方法包括：采用电流积分法计算储能系统SOC，表达式为其中iLi为蓄电池输出电流，ηi为充放电效率，Ci为第i个储能单元的容量，SOCi(t)为t时刻蓄电池剩余容量，SOCi(0)为蓄电池剩余容量初始值。步骤二的具体过程如下：各直流微电网自身储能系统剩余电量SOCi与相邻直流微电网储能系统剩余电量SOCj作差后乘以调整因子γ，再加上自身输出电流标幺值与相邻直流微电网输出电流标幺值的差值，经比例放大器bij环节后，得到控制量ui。步骤三中所述电压修正量δi1通过以下方法获得：节点i下一时刻的平均母线电压与母线电压额定值比较得到的差值经PI调节器得到电压补偿量δi1。步骤四的具体过程如下：引入虚拟电阻rd作为下垂系数，将电压参考值与输出电流和下垂系数的乘积作差得到新的电压参考值Vref，电压参考值Vref再与电压采样实时值vdci(k)相减经过电压比例积分调节器后得到电流环的参考值。本专利技术的有益效果如下：本专利技术通过引入二阶一致性算法，利用低带宽通信网络在互联直流微电网中的各个储能系统之间建立信息上的交互，使得储能单元能根据自身的剩余容量及额定容量分担互联系统的负载功率或以充电的方式吸收微源过剩的能量，防止储能单元过度充放电而影响使用寿命，提高整个直流微电网群的可靠性。同时讨论了控制策略中调整因子γ的取值大小对互联系统稳定性的影响。附图说明图1为本专利技术对应互联微电网结构示意图。图2为本专利技术中控制策略的控制框图。图3为各微电网蓄电池容量相同时，各ESU输出电流及MG3母线电压vdc3。图4为各微电网蓄电池容量相同时，各联络线上的电流及MG3母线电压vdc3的实验波形图。图5为各微电网蓄电池容量不同时，各ESU输出电流及MG3母线电压vdc3。图6为各微电网蓄电池容量不同时，各联络线上的电流及MG3母线电压vdc3的实验波形图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例使本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提出了一种直流微电网互联储能系统能量管理的分布式控制方法。首先说明的是，本专利技术中所描述的实施例包含一个三直流微电网互联系统。每个直流微电网配置有光伏单元、储能系统及相应直流负荷。在互联系统运行的过程中，存在着各个微电网储能系统互联互供的情况，这时候需要对不同的储能系统做出具有针对性的控制策略，让整个互联系统中储存的电能能够得到最大化利用。当需要对各个储能系统进行功率调度时，该分布式控制方法具体包括以下几个步骤：步骤A.采集互联系统中相邻直流微电网储能系统的充放电电流瞬时值。步骤B.根据所述电流瞬时值计算各个直流微电网储能系统的SOC(剩余容量)的大小。步骤C.根据获得的相邻直流微电网储能系统充放电电流瞬时值与剩余容量瞬时值，与自身输出电流及剩余容量进行比较，获得控制量ui。步骤D.控制量ui经过比例积分调节器获得电压修正量δi2,并与电压二次控制的电压修正量δi1及电压参考值作和，获得MGi母线参考电压。步骤E.参考电压值通过下垂控制以及储能单元变换器的电压电流双闭环控制得到调制信号。将所述调制信号调制得到脉冲波，利用所述脉冲波控制各个储能变换器功率管的开通和关断。下面以一个具体例子来说明该实施例的分布式控制过程：首先需说明的是本实施例中的互联直流微电网包含三个配置、参数相同的直流微电网MG1,MG2,MG3，它们之间通过物理的连接线两两相连，每个直流微电网中含有储能系统、光伏单元，通过DC/DC(直流/直流)电力电子变换器接入直流母线。图1给出了微电网互联后的结构图。从通信的角度上看每一个直流微电网代表一个智能体系统(Agent)，每个智能体中都带有独立的处理器，负责采样数据的传输和控制方法的运行。控制器在接收外部离散信号的同时也会采集本地物理设备的运行状态信息(包括电压、电流等)，其次控制器需要对收集到的信息按照设定的算法进行处理并给本地设备发送控制指令，保证整个系统的高效运行。为了说明所提出的分布式控制策略的有效性，使每个微电网带载大小不同，MG1,MG2,MG3所带负载分别为15.4Ω,10.2Ω,5.4Ω。每个智能体首先采集本地储能系统充放电电流的瞬时值，并通过通信线路获得相邻微电网储能系统本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种直流微电网互联储能系统能量管理的分布式控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：采集互联系统中相邻直流微电网储能系统的充放电电流瞬时值，并根据所述电流瞬时值计算各个直流微电网储能系统的剩余容量SOC的大小；步骤二：根据获得的相邻直流微电网储能系统充放电电流瞬时值与剩余容量瞬时值，与自身输出电流及剩余容量进行比较，获得控制量ui；步骤三：控制量ui经过比例积分调节器获得电压修正量δi2,并与电压二次控制的电压修正量δi1及电压参考值作和，获得MGi母线参考电压；步骤四：参考电压值通过下垂控制以及储能单元变换器的电压电流双闭环控制得到调制信号；步骤五：将所述调制信号调制得到脉冲波，利用所述脉冲波控制各个储能变换器功率管的开通和关断。
【技术特征摘要】
1.一种直流微电网互联储能系统能量管理的分布式控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：采集互联系统中相邻直流微电网储能系统的充放电电流瞬时值，并根据所述电流瞬时值计算各个直流微电网储能系统的剩余容量SOC的大小；步骤二：根据获得的相邻直流微电网储能系统充放电电流瞬时值与剩余容量瞬时值，与自身输出电流及剩余容量进行比较，获得控制量ui；步骤三：控制量ui经过比例积分调节器获得电压修正量δi2,并与电压二次控制的电压修正量δi1及电压参考值作和，获得MGi母线参考电压；步骤四：参考电压值通过下垂控制以及储能单元变换器的电压电流双闭环控制得到调制信号；步骤五：将所述调制信号调制得到脉冲波，利用所述脉冲波控制各个储能变换器功率管的开通和关断。2.根据权利要求1所述的一种直流微电网互联储能系统能量管理的分布式控制方法，其特征在于，步骤一中根据所述电流瞬时值计算各个直流微电网储能系统的剩余容量SOC的大小的方法包括：采用电流积分法计算储能系统SOC，表达式为其中iLi为蓄电池输出电流，ηi为充放电效率，Ci为第i个储能单元的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王愈，吴雏清，陈新，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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