直流微网储能分级自适应协调控制方法技术

本发明专利技术涉及一种直流微网储能分级自适应协调控制方法，可再生能源和储能系统通过各自的控制器进行电能转换后接直流母线上，直流负荷通过直流母线提取电能，可再生能源包含光伏发电和风力发电，储能系统由各个可充放电储能单元并联组成，可再生能源以最大功率跟踪模式给直流母线供电，储能系统的变流器依靠下垂控制器来调节母线电压，储能系统中各个可充放电储能单元采用虚拟电阻动态调整，使各个储能单元能量平衡，弥补母线电压偏差。并且各储能单元在荷电状态平衡的过程中，即不需要依赖于通信线的储能间信息传递，又使得其平衡效果优于无通信的储能平衡。另外下垂控制造成的母线电压偏差得到了很大程度的降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微电网协调控制器的设计技术，特别涉及一种直流微网储能分级自适应协调控制方法。
技术介绍
随着微电网中可再生能源使用的增加，有关于可再生能源(renewableenergysources，RES)、储能系统(energystoragesystems，ESS)以及负荷间三者间协同工作的问题逐步增多。近年来，因为直流微电网没有无功功率、谐波电流、直流/交流转换的损耗等交流微电网中存在的问题，所以有关直流微电网方面的研究逐渐增加(文献1：T.Vandoorn，J.Vasquez，J.DeKooning，J.Guerrero，andL.Vandevelde.Microgrids：Hierarchicalcontrolandanoverviewofthecontrolandreservemanagementstrategies[J].IEEEInd.Electron，2013，7(4)：42–55)。可再生能源的间断性以及不可预测的负荷波动，会导致瞬时功率不平衡从而影响微网的运行。因此，需要两个或者多个能量存储系统来提供更多的能量支撑和系统的亢余性，从而保证微电网的可靠性、安全性和稳定性(文献2：H.Kakigano，Y.Miura，andT.Ise.DistributionvoltagecontrolforDCmicrogridsusingfuzzycontrolandgain-schedulingtechnique[J].IEEETrans.PowerElectron，2013，28(5)：2246–2258和文献3：T.Dragiˇcevi′c，J.Guerrero，J.Vasquez，andD.Skrlec.Supervisorycontrolofanadaptive-droopregulatedDCmicrogridwithbatterymanagementcapability[J].IEEETrans.PowerElectron，2013，29(2)：695–706)。另外，当储能系统充满电时，可再生能源发出的功率可能造成系统的不稳定，因此储能系统和可再生能源的协调工作是必不可少的，这就需要可再生能源不再处于最大功率跟踪模式并尤其维持母线电压的稳定。由于当多个储能系统的存在时，为了使得能量在各分布式储能单元之间均衡分布，因此在充电过程中，荷电状态低的优先级别高，同样，在放电过程中，荷电状态高的优先级别高，进而确保各单元存储的能量平衡(文献4：Y.-K.Chen，Y.-C.Wu，C.-C.Song，andY.-S.Chen.DesignandimplementationofenergymanagementsystemwithfuzzycontrolforDCmicrogridsystems[J].IEEETrans.PowerElectron，2013，28(4)：1563–1570和文献5：J.Vasquez，J.Guerrero，M.Savaghebi，J.Eloy-Garcia，andR.Teodorescu.Modeling，analysis，anddesignofstationary-referenceframedroop-controlledparallelthree-phasevoltagesourceinverters[J].IEEETrans.Ind.Electron，2013，60(4)：1271–1280)。通常情况下，对于直流母线上并联的两个或多个储能单元的直流/直流转换器采用电压下垂控制可以确保各储能之间的均流(文献6：P.KarlssonandJ.Svensson.DCbusvoltagecontrolforadistributedpowersystem[J].IEEETrans.PowerElectron，2003，18(6)：405–1412和文献7：J.Schonberger，R.Duke，andS.Round.DC-bussignaling:Adistributedcontrolstrategyforahybridrenewablenanogrid[J].IEEETrans.Ind.Electron，2006，53(5)：1453–1460)。在下垂控制策略中固定不变的虚拟电阻可确保各变流器之间平等或按比例的分流，但是这种方法不适用于不同可再生能源工作需求的电力电子变换器控制，例如：光伏发电系统和风力发电机，储能系统，特别是不同荷电状态的分布式电池组。在文献3中通过自适应地调整下垂控制器中的虚拟电阻可以良好实现的能量存储平衡，但是其母线电压并不稳定。其他作者提出的算法是，每当检测到不同蓄电池组之间的荷电状态差异时，便基于一个常系数来调整电池的电流(文献8：Y.Zhang，H.J.Jia，andL.Guo.Energymanagementstrategyofislandedmicrogridbasedonpowerflowcontrol[C].Proc.IEEEPESInnov.SmartGridTechnol.(ISGT)，Washington，DC，USA，2012)。但这种方法需要使用集中控制器，并且使用一个常系数可能会导致系统缓慢的接近平衡点或者在平衡点处产生振荡，而且并没有考虑直流母线的电压偏差。在文献9：X.Luetal.SoC-baseddroopmethodfordistributedenergystorageinDCmicrogridapplications[C].Proc.IEEEInt.Symp.Ind.Electron.(ISIE)，Hangzhou，China，2012中提出基于储能系统荷电状态调整下垂控制器的方法，但仅仅考虑储能对负载放电的情况。文献10：XiaonanLu，KaiSun，JosepM.Guerrero，JuanC.VasquezandLipeiHuang.Double-QuadrantState-of-Charge-BasedDroopControlMethodforDistributedEnergyStorageSystemsinAutonomousDCMicrogrids[J].IEEETrans.SmartGrid，2015，6(1)：147–157将下垂系数按照储能荷电状态的高阶次方进行动态调整，可以使储能之间功率达到平衡，但其荷电状态的计算过于依赖功率差额等其他变量。文献11：NelsonL.Diaz，TomislavDragiˇcevi′c，JuanC.VasquezandJosepM.Guerrero.IntelligentDistributedGenerationandStorageUnitsforDCMicrogrids—ANewConceptonCooperativeControlWithoutCommunicationsBeyondDroopControl[J].IEEETrans.SmartGrid，2014，5(5)：2476–2484提出各个储能独立自治的模糊算法，可以实现功率自动的按照储能荷电状态分配，但其最终的功率平衡难以实现。
技术实现思路
本专利技术是针对直流微电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流微网储能分级自适应协调控制方法，可再生能源和储能系统通过各自的控制器进行电能转换后接直流母线上，直流负荷通过直流母线提取电能，可再生能源包含光伏发电和风力发电，储能系统由各个可充放电储能单元并联组成，可再生能源以最大功率跟踪模式给直流母线供电，储能系统的变流器依靠下垂控制器来调节母线电压，其特征在于，储能系统中各个可充放电储能单元采用虚拟电阻动态调整，使各个储能单元能量平衡，弥补母线电压偏差。

【技术特征摘要】
1.一种直流微网储能分级自适应协调控制方法，可再生能源和储能系统通过各自的控制器进行电能转换后接直流母线上，直流负荷通过直流母线提取电能，可再生能源包含光伏发电和风力发电，储能系统由各个可充放电储能单元并联组成，可再生能源以最大功率跟踪模式给直流母线供电，储能系统的变流器依靠下垂控制器来调节母线电压，其特征在于，储能系统中各个可充放电储能单元采用虚拟电阻动态调整，使各个储能单元能量平衡，弥补母线电压偏差。2.根据权利要求1所述直流微网储能分级...

【专利技术属性】
技术研发人员：米阳，纪宏澎，符杨，韩云昊，吴彦伟，刘红业，李战强，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海;31