一种直流微电网系统及其孤岛运行控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种直流微电网系统及其孤岛运行控制方法，在直流微电网系统处于孤岛模式下，当储能单元为负荷供电时，如果现投入供电的储能单元所提供的功率不能满足负荷的功率需求，根据当前储能单元的输出功率和直流母线的电压确定下一个储能单元投入稳压模式；当储能单元充电时，如果现投入充电的储能单元不能满足充电的功率需求时，根据当前储能的输出功率和直流母线的电压下一个储能单元投入稳压模式。本发明专利技术提供的技术方案，根据直流微电网系统中负荷的实际功率需求和充电时实际的充电功率需求，改变储能单元的工作模式，从而增加了储能单元的可调节容量，从而解决了采用单一主控电源供电而造成的供电可靠性差的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及分布式发电微电网
，具体涉及一种直流微电网系统及其孤岛运行控制方法。
技术介绍
近年来，由于环境污染和能源紧缺的双重问题，新能源发电技术在研究、开发和利用上都取得了很大的进步，尤其是风力发电技术和光伏发电技术，由于其原始能源清洁无污染而得到了大力的开发。微电网是指由分布式电源、储能设备、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇聚成的小型发电系统，使一种能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，其中储能设备包括多个储能单元，每个储能单元包括一个储能元件和一个PCS(即储能DC/DC变流器)。微电网目前可划分为交流微电网和直流微电网两类，其中直流微电网相对交流微电网，不存在频率、相位和无功功率等复杂控制，可靠性和可控性都有很大的提高，并且可以方便接入直流性质的微电源和直流负荷，因此在新能源发电和智能电网
，直流微电网具有广阔的发展前景。直流微电网具有联网和孤岛两种运行模式，其中孤岛模式是指直流微电网不与大电网并联运行，此时如果分布式电源所提供的功率不能满足负荷的功率需求，储能设备放电，为负荷提供功率；如果分布式电源所提供的功率大于负荷的功率需求，则对储能单元进行充电。目前的直流微电网孤岛运行的控制方法中，负荷的用电都由单一的主控电源来进行均衡，这就对主控电源具的可调节容量要求较高，但是主控电源的容量不可能做到无限大，因此其可调节容量是有限的。由于主控电源是单一的，因此系统的稳定性、可靠性完全依赖于该主控电源，一旦系统内的功率需求超出了其可调节容量，或者该主控电源出现故障，就会导致直流母线电压失控，甚至造成整个微电网系统的崩溃，对整个电网都会造成影响，因此这种方法的可靠性较差。
技术实现思路
本专利技术提供一种直流微电网系统及其孤岛运行控制方法，用于解决上述直流微电网在孤岛模式下，由于采用单一主控电源而造成的供电可靠性差的问题。一种直流微电网系统的孤岛运行控制方法，在直流微电网系统处于孤岛模式下，当储能单元为负荷供电时，如果现投入供电的储能单元所提供的功率不能满足负荷的功率需求，根据当前储能的输出功率和直流母线的电压下一个储能单元投入稳压模式；当储能单元充电时，如果现投入充电的储能单元不能满足充电的功率需求时，根据当前储能的输出功率和直流母线的电压下一个储能单元投入稳压模式。本专利技术提供的一种直流微电网系统及其孤岛运行控制方法，根据直流微电网系统中负荷的实际功率需求和充电时实际的充电功率需求，改变储能单元的工作模式，从而增加了直流微电网系统主电源的可调节容量，并且当其中某个储能单元出现故障时，将其后级储能单元投入稳压模式即可，从而解决了采用单一主控电源供电而造成的供电可靠性差的问题。进一步的，所述当前投入的储能单元所提供的功率不能满足负荷的功率需求时，根据直流母线电压确定下一个储能单元工作模式的方法如下：(1)当前投入的储能单元放电功率没有达到放电功率最大值Pmax时，该储能单元作为主控电源，将直流母线的电压稳定在UN；(2)当前投入的储能单元放电功率达到放电功率最大值Pmax时，该储能装置的输出功率维持在Pmax不变，直流母线电压将下降；(3)当直流母线的电压降到下偏参考电压UL时，下一个储能单元作为主控电源，将直流母线的电压稳定在UL。进一步的，所述当现投入的储能单元不能满足充电的功率需求时，根据直流母线电压确定下一个储能单元工作模式的方法如下：(1)当前投入的储能单元充电功率没有达到充电功率最大值Pmin时，该储能单元作为主控电源，将直流母线的电压稳定在UN；(2)当现前投入的储能单元的充电功率达到充电功率最大值Pmin时，该储能单元的充电功率维持在Pmin不变，直流母线电压将上升；(3)当直流母线的电压升上偏参考电压到UH时，下一个储能单元作为主控电源，维持直流母线的上偏电压在UH。进一步的，当储能单元为负荷供电时，如果切除最后投入的储能单元也能满足负荷的需求时，根据直流母线电压或内环电流最后投入的储能单元退出稳压模式；当储能单元充电时，如果切除最后投入的储能单元也能满足充电的功率需求时，根据直流母线的电压或者内环电流最后投入的储能单元退出稳压模式。进一步的，所述当储能单元充电或者为负荷供电时，根据公式Idc_ref＝Max[Idc_ref1，Min(Idc_ref2，Idc_ref3)]确定下一个储能单元的工作模式；其中Idc_ref为下一个储能单元的内环电流参考值；Idc_ref1为直流母线的下偏差参考值UL与实际电压值Udc的差值经过第一PI控制器处理后，所得到的电流值；Idc_ref2为功率设定值Pref与实际功率值P的差值经过第二PI控制器处理后，所得到的电流值；Idc_ref3为直流母线的上偏差参考值UH与实际电压值Udc的差值经过第三PI控制器处理后，所得到的电流值；公式Min[Idc_ref2,Idc_ref3]表示取Idc_ref2和Idc_ref3中较小的电流值；公式Idc_ref＝Max[Idc_ref1，Min(Idc_ref2，Idc_ref3)]表示Idc_ref取Idc_ref1和Min[Idc_ref2,Idc_ref3]中较大的电流值；当Idc_ref＝Idc_ref1时，投入下一个储能单元进行放电来稳定直流母线电压；当Idc_ref＝Idc_ref2时，执行储能单元处于充电状态或放电状态，且能够满足负荷的功率需求或充电的功率需求；当Idc_ref＝Idc_ref3时，投入下一个储能单元进行充电来稳定直流母线电压。采用公式Idc_ref＝Max[Idc_ref1，Min(Idc_ref2，Idc_ref3)]控制储能单元的工作状态，不仅为判断储能单元的工作状态提供了依据，而且将储能单元的功率控制和电压控制进行了一体化，便于对他们进行统一的控制。一种直流微电网系统，包括直流母线，直流母线连接有负荷、分布式电源和多个储能单元；在直流微电网系统处于孤岛模式下，当储能单元为负荷供电时，如果现投入供电的储能单元所提供的功率不能满足负荷的功率需求，根据当前储能的输出功率和直流母线的电压下一个储能单元投入稳压模式；当储能单元充电时，如果现投入充电的储能单元不能满足充电的功率需求时，根据当前储能的输出功率和直流母线的电压下一个储能单元投入稳压模式。进一步的，所述当前投入的储能单元所提供的功率不能满足负荷的功率需求时，根据直流母线电压确定下一个储能单元工作模式的方法如下：(1)当前投入的储能单元放电功率没有达到放电功率最大值Pmax时，该储能单元作为主控电源，将直流母线的电压稳定在UN；(2)当前投入的储能单元放电功率达到放电功率最大值Pmax时，该储能单元的输出功率维持在Pmax不变，直流母线电压将下降；(3)当直流母线的电压降到下偏参考电压UL时，下一个储能单元作为主控电源，将直流母线的电压稳定在UL。进一步的，所述当前投入的储能单元不能满足充电的功率需求时，根据直流母线电压确定下一个储能单元工作模式的方法如下：(1)当前投入的储能单元充电功率没有达到充电功率最大值Pmin时，该储能单元作为主控电源，将直流母线的电压稳定在UN；(2)当前投入的储能单元的充电功率达到充电功率最大值Pmin时，该储能单元的充电功率维持在Pmin不变，直流母线电压将上升；(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流微电网系统的孤岛运行控制方法，其特征在于，在直流微电网系统处于孤岛模式下，当储能单元为负荷供电时，如果现投入供电的储能单元所提供的功率不能满足负荷的功率需求，根据当前储能的输出功率和直流母线的电压下一个储能单元投入稳压模式；当储能单元充电时，如果现投入充电的储能单元不能满足充电的功率需求时，根据当前储能的输出功率和直流母线的电压下一个储能单元投入稳压模式。

【技术特征摘要】
1.一种直流微电网系统的孤岛运行控制方法，其特征在于，在直流微电网系统处于孤岛模式下，当储能单元为负荷供电时，如果现投入供电的储能单元所提供的功率不能满足负荷的功率需求，根据当前储能的输出功率和直流母线的电压下一个储能单元投入稳压模式；当储能单元充电时，如果现投入充电的储能单元不能满足充电的功率需求时，根据当前储能的输出功率和直流母线的电压下一个储能单元投入稳压模式。2.根据权利要求1所述的一种直流微电网系统的孤岛运行控制方法，其特征在于，所述当前投入的储能单元所提供的功率不能满足负荷的功率需求时，根据直流母线电压确定下一个储能单元工作模式的方法如下：(1)当前投入的储能单元放电功率没有达到放电功率最大值Pmax时，该储能单元作为主控电源，将直流母线的电压稳定在UN；(2)当前投入的储能单元放电功率达到放电功率最大值Pmax时，该储能单元的输出功率维持在Pmax不变，直流母线电压将下降；(3)当直流母线的电压降到下偏参考电压UL时，将下一个储能单元作为主控电源，将直流母线的电压稳定在UL。3.根据权利要求1所述的一种直流微电网系统的孤岛运行控制方法，其特征在于，所述当前投入的储能单元不能满足充电的功率需求时，根据直流母线电压确定下一个储能单元工作模式的方法如下：(1)当前投入的储能单元充电功率没有达到充电功率最大值Pmin时，该储能单元作为主控电源，将直流母线的电压稳定在UN；(2)当前投入的储能单元的充电功率达到充电功率最大值Pmin时，该储能单元的充电功率维持在Pmin不变，直流母线电压将上升；(3)当直流母线的电压升到上偏参考电压到UH时，将下一个储能单元作为主控电源，维持直流母线的上偏电压在UH。4.根据权利要求1所述的一种直流微电网系统的孤岛运行控制方法，其特征在于，当储能单元为负荷供电时，如果切除最后投入的储能单元也能满足负荷的需求时，根据直流母线电压和内环电流最后投入的储能单元退出稳压模式；当储能单元充电时，如果切除最后投入的储能单元也能满足充电的功率需求时，根据直流母线的电压和内环电流最后投入的储能单元退出稳压模式。5.根据权利要求1所述的一种直流微电网系统的孤岛运行控制方法，其特征在于，所述当储能单元充电或者为负荷供电时，根据公式Idc_ref＝Max[Idc_ref1，Min(Idc_ref2，Idc_ref3)]确定下一个储能单元的工作模式；其中Idc_ref为下一个储能单元的内环电流参考值；Idc_ref1为直流母线的下偏差参考值UL与实际电压值Udc的差值经过第一PI控制器处理后，所得到的电流值；Idc_ref2为功率设定值Pref与实际功率值P的差值经过第二PI控制器处理后，所得到的电流值；Idc_ref3为直流母线的上偏差参考值UH与实际电压值Udc的差值经过第三PI控制器处理后，所得到的电流值；公式Min[Idc_ref2,Idc_ref3]表示取Idc_ref2和Idc_ref3中较小的电流值；公式Idc_ref＝Max[Idc_ref1，Min(Idc_ref2，Idc_ref3)]表示Idc_ref取Idc_ref1和Min[Idc_ref2,Idc_ref3]中较大的电流值；当Idc_ref＝Idc_ref1时，投入下一个储能单元进行放电来稳定直流母线电压；当Idc_ref＝Idc_ref2时，执行储能单元处于充电状态或放电状态，且能够满足负荷的功率需求或充电的功率需求；当Idc_ref＝Idc_ref3时，投入下一个储能单元进行充电来稳定直...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢卫华，毋炳鑫，李献伟，张磊，刘长运，王毅，刘德贵，王雷涛，许丹，
申请(专利权)人：许继集团有限公司，国家电网公司，国网山东省电力公司电力科学研究院，许昌许继软件技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41