一种荷电状态相关的直流电网母线电压辅助控制方法技术

本发明专利技术涉及电力系统运行与控制技术领域，特别涉及一种荷电状态相关的直流电网母线电压辅助控制方法，可以根据电池储能装置自身的荷电状态SOC有选择性地进行电压控制，将各个电池储能装置的荷电状态SOC引入控制流程，通过计算各个电池储能装置是否投入电压控制及投入顺序和输出功率，实现自动分配各电池储能装置的输出功率，且控制策略全程自动完成不依赖装置间通讯。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统运行与控制
，特别涉及一种荷电状态相关的直流电网母线电压辅助控制方法。
技术介绍
随着传统化石能源日渐枯竭，全球气候变化和环境污染问题日益严重，为了满足人类社会日益增长的能源需求，减轻环境负担，亟待开发清洁、低碳、可持续的绿色能源，同时实现电能替代，降低对化石能源的消耗。太阳能、风能等可再生能源储量丰富，是理想的替代能源，可通过分布式发电的方式加以开发，具有不易受地域局限、转化效率高和有利于资源充分利用等优势，可提高能源供应可靠性。电动汽车的推广可以有效减少石油消耗，通过V2G技术使电动汽车电池与电网互动，作为电池储能装置参与电网调节，有助于提高可再生能源利用率和电网经济性。所以分布式电源和电动汽车近年来得到了各国政府和工业界的大力推动，发展迅速。直流电网是未来配电网发展新方向之一，近年来受到学术界的广泛关注，并有示范工程投入应用。直流电网的优势之一就是灵活开放，取消了直流电源和充放电装置接入的逆变环节，大幅降低分布式发电入网成本，能够适应其大量接入。目前，直流电网的运行控制技术仍在研究开发阶段，在电压控制方面主要是研究如何在各可控功率源间合理分配功率，实现电网电压稳定。目前已有直流电压偏差控制策略、直流电压斜率控制策略和电压偏差斜率控制策略等，可实现多个AC/DC换流站参与多端直流输电电压控制，具有不依赖换流站间通讯即可实现主从切换和功率分配的优点。对于分布式电源和电动汽车接入直流电网，一般包括一个AC/DC换流器、若干电池储能装置(专用储能装置或电动汽车双向充放电装置)以及若干不受控的分布式发电装置。其中，电池储能装置自身的荷电状态SOC是影响电压偏差门槛和投入延时的重要因素。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种荷电状态相关的直流电网母线电压辅助控制方法，可以根据电池储能装置自身的荷电状态SOC有选择性地进行电压
控制，并能够自动分配各电池储能装置的输出功率，且控制策略全程自动完成不依赖装置间通讯。本专利技术的技术方案为：一种荷电状态相关的直流电网母线电压辅助控制方法，应用于各个电池储能装置上，具体步骤如下：步骤1测量直流母线电压UB，判断UB是否大于UHN+(UMAX–UHN)·SOC；若是则执行步骤2，若否则执行步骤3。步骤2延时TD·SOC后再次判断UB是否大于UHN+(UMAX–UHN)·SOC；若是则利用公式1计算电池储能装置功率输出P若否则令电池储能装置功率输出P＝PC。步骤3判断UB是否小于ULN–(ULN–UMIN)(1–SOC)；若是则执行步骤3-a，若否则执行步骤3-b。步骤3-a延时TD(1–SOC)后再次判断UB是否小于ULN–(ULN–UMIN)(1–SOC)；若是则利用公式2计算电池储能装置功率输出P若否则令电池储能装置功率输出P＝PC。步骤3-b令电池储能装置功率输出P＝PC。其中，UB为直流母线电压，单位kV；UMAX为直流母线最高工作电压，单位kV；UMIN为直流母线最低工作电压，单位kV；UHN、ULN为预设电压且UHN>ULN，单位kV；TD为预设时间，单位ms；SOC为储能装置荷电状态，单位为％；PC为电池储能装置的正常充放电功率，单位kW；PMAX为电池储能装置的最大输出功率，单位kW；PMIN为电池储能装置的最小输出功率，单位kW；PMAX或PMIN为负值时表示电池储能装置吸收功率。本专利技术的有益效果：本专利技术适用于直流并网的多个电池储能装置。当直流电网控制直流母线电压的AC/DC换流器因退出运行或满功率运行而失去电压控制能力时，电池储能装置可以根据本专利技术提供的技术方案输出功率，从而参与直流
母线电压的辅助控制。本专利技术的有益效果在于可以根据电池储能装置的荷电状态，有选择性地按照先后次序投入直流母线电压的辅助控制，并在进行辅助控制的电池储能装置间合理分配输出功率。附图说明图1为典型的分布式电源直流接入系统组成示意图。图2为本专利技术的流程示意图。图3为本专利技术的功率-电压曲线图。具体实施方式图1为一个典型的分布式电源直流接入系统，包括1个直流母线，1个AC/DC换流器，2个电池储能装置和2个光伏发电装置。AC/DC换流器为电压源换流器，用作交流电网和直流接入系统间的能量交换接口；电池储能装置直接接入直流母线，可以控制其在额定范围内发出或吸收功率；光伏发电装置可以就地直接接入直流母线，也可以通过一段直流线路接入，其发电功率由自然条件决定，不进行控制。AC/DC换流器正常运行时控制直流母线电压为额定电压UN，电池储能装置按照充电计划运行在定功率控制模式下，功率为PC；当AC/DC换流器因故障退出运行或功率达到上下限而失去电压控制能力时，直流母线电压由本专利技术所述的方法通过电池储能装置进行调节。图2为本专利技术技术方案的流程图，图3为参照本专利技术技术方案执行电压调节的功率-电压曲线图。图3根据图2所描述的原理绘制，其中，由代表PMAX、PMIN、UMAX、UMIN的虚线所包围的矩形为电池储能装置的最大运行范围，UN为额定电压。例如功率-电压曲线ABCD：B点纵坐标对应UHN+(UMAX–UHN)·SOC，C点纵坐标对应ULN–(ULN–UMIN)(1–SOC)，当UB在此电压范围内时，功率—电压曲线为线段BC，电池储能装置不进行电压控制，输出功率P为正常充放电功率PC；当UB超过并在延时TD·SOC后仍然超过UHN+(UMAX–UHN)·SOC时，电池储能装置进行电压辅助控制，输出功率随电压升高而等比例减小(可以为负)，若母线电压达到UMAX时输出功率减到最小PMIN，功率—电压曲线为线段AB；当UB低于并在延时TD(1–SOC)后仍然低于ULN–(ULN–UMIN)(1–SOC)时，电池储能装置进行电压辅助控制，输出功率随电压降低而等比例增大，当母线电压达到UMIN时输出功率增到最大PMAX，功率—电压曲线为线段CD。当电池储能装置SOC增大时，B点、C点垂直向上移动，BC曲线在图中左侧阴影部分移动；当电池储能装置SOC减小时，B点、C点垂直向下移动，BC曲线在图中右侧阴影部分移动。当直流母线上接入多个电池储能装置时，可实现电池储能装置根据自身SOC情况，有选择地参与辅助电压控制：当母线电压UB较高需要向下调压时，SOC较小的电池储能装置优先调节；当母线电压UB较低需要向上调压时，SOC较大的电池储能装置优先调节。延时与SOC相关可以使多个不同SOC的电池储能装置在时限TD内先后参与辅助控制，防止大量电池储能装置同时投入产生电压振荡。实施例给定UN为10kV(UN为AC/DC换流器正常运行时直流母线的额定电压)，PMAX为50kW，PMIN为–50kW，UMAX为11kV，UMIN为9kV，UHN为10.5kV，ULN为9.5kV，TD为200ms。电池储能装置#1的SOC为20％，PC为–5kW，则当UB大于10.6kV时进行电压辅助控制，延时40ms；当UB小于9.1kV时进行电压辅助控制，延时160ms。电池储能装置#2的SOC为80％，PC为1kW，则当UB大于10.9kV时进行电压辅助控制，延时160ms；当UB小于9.4kV时进行电压辅助控制，延时40ms。若直流母线电压UB为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种荷电状态相关的直流电网母线电压辅助控制方法，其特征在于其应用于各个电池储能装置上，具体步骤如下：步骤1测量直流母线电压UB，判断UB是否大于UHN+(UMAX–UHN)·SOC；若是则执行步骤2，若否则执行步骤3；步骤2延时TD·SOC后再次判断UB是否大于UHN+(UMAX–UHN)·SOC；若是则利用公式1计算电池储能装置功率输出P若否则令电池储能装置功率输出P＝PC；步骤3判断UB是否小于ULN–(ULN–UMIN)(1–SOC)；若是则执行步骤3‑a，若否则执行步骤3‑b；步骤3‑a延时TD(1–SOC)后再次判断UB是否小于ULN–(ULN–UMIN)(1–SOC)；若是则利用公式2计算电池储能装置功率输出P若否则令电池储能装置功率输出P＝PC；步骤3‑b令电池储能装置功率输出P＝PC；其中，UB为直流母线电压，单位kV；UMAX为直流母线最高工作电压，单位kV；UMIN为直流母线最低工作电压，单位kV；UHN、ULN为预设电压且UHN>ULN，单位kV；TD为预设时间，单位ms；SOC为储能装置荷电状态，单位为％；PC为电池储能装置的正常充放电功率，单位kW；PMAX为电池储能装置的最大输出功率，单位kW；PMIN为电池储能装置的最小输出功率，单位kW；PMAX或PMIN为负值时表示电池储能装置吸收功率。...

【技术特征摘要】
1.一种荷电状态相关的直流电网母线电压辅助控制方法，其特征在于其应用于各个电池储能装置上，具体步骤如下：步骤1测量直流母线电压UB，判断UB是否大于UHN+(UMAX–UHN)·SOC；若是则执行步骤2，若否则执行步骤3；步骤2延时TD·SOC后再次判断UB是否大于UHN+(UMAX–UHN)·SOC；若是则利用公式1计算电池储能装置功率输出P若否则令电池储能装置功率输出P＝PC；步骤3判断UB是否小于ULN–(ULN–UMIN)(1–SOC)；若是则执行步骤3-a，若否则执行步骤3-b；步骤3-a延时TD(1–SOC)后再次判断UB是否小于ULN–(ULN–UMIN...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭捷，胡文平，王磊，周文，马慧卓，
申请(专利权)人：国网河北省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，河北省电力建设调整试验所，
类型：发明
国别省市：河北;13