一种光储高渗透直流微网的功率平衡协同调控方法技术

本发明专利技术公开了一种光储高渗透直流微网的功率平衡协同调控方法，在直流微网环境下，系统控制由各节点的本地控制实现，适应于高渗透的光储接入，当发生负载接入/退出、光伏系统输出功率、储能系统输入输出功率及容量变化时，光伏系统与储能系统协调控制直流母线电压，保持三者间功率平衡，并在保证直流母线电压无静差稳定在额定值为前提下，对系统中多个储能单元进行协调控制，充分考虑了储能系统各储能单元的容量平衡，实现电流的合理分配，同时灵活切换光伏系统工作在MPPT和Off-MPPT状态，且两种状态下均能保证光伏系统利用率和直流微网系统稳定性。

【技术实现步骤摘要】

【技术保护点】
一种光储高渗透直流微网的功率平衡协同调控方法，该方法通过直流微网实现，所述直流微网中，多个光伏电源构成光伏系统、多个储能单元构成储能系统；储能单元通过双向Buck‑Boost变换器与直流母线连接，光伏电源通过单向Boost变换器与直流母线连接，其特征在于，包括以下步骤：(1)各储能单元在本地获取荷电状态，工作电压，工作电流；各光伏电源在本地获取输出电压，输出电流；同时，各节点(包括各储能单元和各光伏电源)共享直流母线电压Udc；(2)利用电压反馈ΔUdc＝UN‑Udc，判断Udc的偏离方向，若ΔUdc大于0，Udc跌落，若ΔUdc小于0，Udc超调；其中UN为直流母线的额定电压；并计算Udc偏离UN的偏差时间td；(3)若|ΔUdc|≤US或td≤tS、，储能系统能控制Udc，进入步骤(3.1)；若|ΔUdc|＞US，且td＞tS，则储能系统失去对Udc的控制：Udc超调时进入步骤(3.2)，Udc跌落时，进入步骤(3.3)；其中，US为母线的安全偏离电压，tS为Udc偏离UN的安全时间；(3.1)直流母线电压Udc和各个储能单元输出/输入电流Is构成的的双闭环控制输出给定双向Buck‑Boost变换器的控制信号；Buck‑Boost变换器根据控制信号调节Udc，使得Udc＝UN；具体包括如下步骤：(3.1.1)将UN‑Udc作为外环控制的输入，并将外环控制输出量Ui*作为储能系统电流给定信号：Ui*=K1(UN-Udc)+K2∫0t(UN-Udc)dt]]>其中K1、K2为比例系数，t为系统运行时间；(3.1.2)通过以下方式得到Isn的参考值Irefn，其中Isn为储能单元输出/输入电流，n表示不同储能单元编号：储能单元输出功率，且SoCmin<SoC(n)<SoCmax时：若SoC(n)≤SoCmin，储能单元退出储能系统；储能单元输入功率，且SoCmin<SoC(n)<SoCmax时：若SoC(n)≥SoCmax，储能单元退出储能系统；其中m，l为比例系数，SoCmax为储能单元荷电量上限值，SoCmin为储能单元荷电量下限值，SoC(n)为编号为n的储能单元的荷电量；(3.1.3)限幅电路限制储能单元输出/输入电流Isn，Isn的参考值为Irefn，使得|Irefn|≤Imax；当|Irefn|＝Imax时，储能单元达到输入/输出功率饱和状态，其中Imax为限幅电路幅值；(3.1.4)内环控制输出与频率为f的三角波通过比较器，产生DC/DC变换器中IGBT的PWM控制信号，调节外环母线电压Udc；(3.1.5)重复步骤(3.1.1)～(3.1.4)，直到Ui*稳定，Udc＝UN；(3.2)光伏系统通过电压变步长扰动法，在脱离最大功率跟踪(Off‑MPPT)状态下，调整其输出功率，控制Udc，使得Udc＝UN；具体包括如下步骤：(3.2.1)采集光伏电源输出电压Upv(k)以及母线电压Udc(k)，k代表采样序号；(3.2.2)计算母线电压误差Uerror＝UN‑Udc(k)，并判断Uerror是否大于零，Uerror>0则光伏系统功率偏低，应朝着Udc增加的方向调节，反之，光伏系统功率偏高，应朝着Udc降低的方向调节，Udc(k)表示第k次采样的母线电压值；(3.2.3)比较相邻两时刻Udc的大小，判断上一次Udc变化方向；(3.2.4)R＝Uerror*[Udc(k)‑Udc(k‑1)]，若R>0，则说明电压扰动方向正确，无需改变，反之，则电压扰动方向需反向；(3.2.5)比较相邻两时刻光伏电压Upv的大小，判断上一次Upv变化方向，ΔUpv＝Upv(k)‑Upv(k‑1)，若R>0，ΔUpv>0，则光伏参考电压Upv*变化方向N＝1，若R>0，ΔUpv<0，则光伏参考电压Upv*变化方向N＝‑1；若R<0，ΔUpv>0，则N＝‑1，若R<0，ΔUpv<0，则N＝1，若Uerror＝0时，N＝0；(3.2.6)计算下一次光伏输出参考电压：Upv*(k+1)＝Upv*(k)+N×D(k)其中D(k)为可变步长，(3.2.7)将步骤(3.2.6)得到的Upv*输入到单向Boost变换器中双闭环控制器的外环，调节母线电压Udc；(3.2.8)重复步骤(3.2.1)～(3.2.7)，直到Uerror＝0，N＝0，Udc＝UN；(3.3)将直流母线上的负荷依据《供配电系统设计规范》(GB50052‑2009)中的负荷重要性标准进行分级；使光伏系统工作在MPPT状态下，并逐级卸载，直到Udc稳定在额定值安全范围(UN‑US≤Udc≤UN+US)内。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨强，曾红梅，赵海麟，刘德才，颜文俊，
申请(专利权)人：浙江大学，大唐山东烟台电力开发有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33