一种直流微网群功率协调控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种直流微网群功率协调控制方法及系统，包括微网内部的协调控制和微网间的协调控制，微网内部采用基于电压分层的微网控制方法，根据母线电压所在区域的不同分为不同的控制模式，由高到低分别由光伏变换器、储能和负载变换器工作在电压源模式，维持母线电压的稳定；微网间的控制策略将微网的功率状态分为功率盈余、自给自足和功率缺额三种，每种状态可对应设计一种微网并网端口的控制曲线，并控制并网端口按照控制曲线运行，实现微网间的功率的协调控制；本发明专利技术中的群控制策略无需与其他微网之间进行通信，能够提升系统的稳定性。稳定性。稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种直流微网群功率协调控制方法及系统


[0001]本专利技术属于新能源并网及控制
，具体涉及一种直流微网群功率协调控制方法及系统。

技术介绍

[0002]近些年来，在国家政策的大力推动下，我国风电、太阳能等可再生能源发电技术迅速发展，装机容量持续快速增长，分布式电源接入的渗透率也越来越高。微电网通过将分布式电源、储能、负荷等集成在一起，再接入配电网中，可减少分布式发电的波动性对配网造成的冲击。相比交流微电网，直流微电网可更高效可靠地接纳风、光等分布式可再生能源发电系统、储能单元、电动汽车及其他直流用电负荷。并且可仅通过微网的母线电压反应功率波动，不存在交流微网的频率波动、相位不同步和无功功率等问题。
[0003]但由于分布式发电的波动性，使得单个直流微网运行时存在负荷供电可靠性低和分布式发电利用率不高的缺点。随着直流微网的发展，区域内多个微网的存在使微网之间的互联成为可能，多个微网的区域自治消纳和广域对等互联，可最大程度适应接入的分布式能源的动态特性，提升新能源发电的利用率。直流微网的协调控制是实现微网稳定运行的前提条件，而微网群分散协同的能量管理可实现多微网供需关系的动态平衡。
[0004]基于母线电压将系统的运行模式分为三种，分别为光伏降功率稳压模式、储能稳压充电和储能稳压放电模式，设计了单个微网时不同工况下的协调控制策略，但没有考虑多个储能或多个光伏同时存在的情况下功率分配的问题。现有采用了一种连接到直流公共母线的一种多微网拓扑，设计基于微网内部的功率情况进行多微网协调控制的策略，但只适用于两个微网并联的情况，不具有拓展性。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种直流微网群功率协调控制方法及系统，实现多微网间的能量协调控制和功率的优化管理，提升分布式发电的利用率和负载供电的可靠性，且无需与其他微网之间进行通信，提升系统的稳定性。
[0006]本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种直流微网群功率协调控制方法，设计基于母线电压分层的直流微网内的协调控制策略，确定直流微网内部的功率情况；对直流微网内部的功率情况进行分类，将直流微网的状态划分为功率缺额、自给自足和功率盈余三种状态；设计功率缺额、自给自足和功率盈余状态下直流微网并网变换器并网端口的控制曲线；采样公共母线的电压U
CB
，判断公共母线电压U
CB
位于控制曲线的区域，根据区域判断并网变换器采用功率环控制或者电压环控制，通过驱动信号控制并网变换器运行，实现直流微网群的协调控制。
[0008]具体的，基于母线电压分层的直流微网内的协调控制策略中，根据电压设计储能变换器和光伏变换器的控制曲线，储能变换器控制曲线中，当直流微网的母线电压U
dc
在U
up
<U
dc
<U
max
时，储能工作在限流充电模式，充电功率达到最大；当电压U
dc
在U
min
<U
dc
<U
up
时，储能工作在下垂模式，根据光伏和负载的功率情况选择自身输出功率，维持母线电压稳定；当电压U
dc
<U
min
时，储能工作在限流放电模式，放电功率达到最大，U
up
为U
*
至U
max
的某一值，U
*
为母线的额定电压，U
max
为母线电压的最大值，U
min
为母线电压的最小值；
[0009]光伏变换器控制曲线中，当直流微网的母线电压U
dc
在U
up
<U
dc
<U
max
时，光伏工作在限功率工作模式，根据储能所能吸收的最大功率和负载所消耗的功率判断自身为维持微网功率平衡所需处于的工作状态，维持母线电压的稳定；当电压U
dc
<U
up
时，光伏工作在最大功率点跟踪模式，输出所能输出的最大功率，光伏的利用率达到最大；
[0010]当U
dc
>U
min
时，负载工作在正常工作模式；当U
dc
<U
min
时，负载工作在降功率模式。
[0011]进一步的，储能变换器的控制曲线为：
[0012][0013]其中，U
dc
为直流微网的母线电压，P
b
为储能的功率，P
b_min
为储能所能吸收的最大功率，其值为负，P
b_max
为储能所能放出的最大功率，电压值U
down
选取为直流母线的额定电压值，U
min
为0.95U
down
,U
max
为1.05U
down
；
[0014]光伏变换器的控制曲线为：
[0015][0016]其中，U
dc
为直流微网的母线电压，P
pv
为光伏向外输出的功率，P
pv_mppt
为光伏在某一光照和温度下的所能输出的最大功率。
[0017]进一步的，直流微网的工作模式具体为：
[0018]模式一、U
up
<U
dc
≤U
max
：
[0019]储能工作在限流充电模式，充电功率达到最大，负载工作在正常工作模式，光伏工作在限功率模式，光伏作为稳压单元维持微网的功率平衡；
[0020]模式二、U
down
<U
dc
≤U
up
：
[0021]储能工作在稳压充电模式，负载工作在正常工作模式，光伏工作在最大功率点跟踪模式，储能作为稳压单元维持微网的功率平衡；
[0022]模式三、U
min
<U
dc
≤U
down
：
[0023]储能工作在稳压放电模式，负载工作在正常工作模式，光伏工作在最大功率点跟踪模式，储能作为稳压单元维持微网的功率平衡；
[0024]模式四、U
dc
≤U
min
：
[0025]储能工作在限流放电模式，放电功率达到最大，负载工作在降功率运行模式，光伏工作在最大功率点跟踪模式，负载作为稳压单元维持直流微网的功率平衡。
[0026]具体的，功率盈余为：
[0027]P
pv_mppt
‑
P
load
+P
b_min
＞0
[0028]自给本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流微网群功率协调控制方法，其特征在于，设计基于母线电压分层的直流微网内的协调控制策略，确定直流微网内部的功率情况；对直流微网内部的功率情况进行分类，将直流微网的状态划分为功率缺额、自给自足和功率盈余三种状态；设计功率缺额、自给自足和功率盈余状态下直流微网并网变换器并网端口的控制曲线；采样公共母线的电压U
CB
，判断公共母线电压U
CB
位于控制曲线的区域，根据区域判断并网变换器采用功率环控制或者电压环控制，通过驱动信号控制并网变换器运行，实现直流微网群的协调控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于母线电压分层的直流微网内的协调控制策略中，根据电压设计储能变换器和光伏变换器的控制曲线，储能变换器控制曲线中，当直流微网的母线电压U
dc
在U
up
<U
dc
<U
max
时，储能工作在限流充电模式，充电功率达到最大；当电压U
dc
在U
min
<U
dc
<U
up
时，储能工作在下垂模式，根据光伏和负载的功率情况选择自身输出功率，维持母线电压稳定；当电压U
dc
<U
min
时，储能工作在限流放电模式，放电功率达到最大，U
up
为U
*
至U
max
的某一值，U
*
为母线的额定电压，U
max
为母线电压的最大值，U
min
为母线电压的最小值；光伏变换器控制曲线中，当直流微网的母线电压U
dc
在U
up
<U
dc
<U
max
时，光伏工作在限功率工作模式，根据储能所能吸收的最大功率和负载所消耗的功率判断自身为维持微网功率平衡所需处于的工作状态，维持母线电压的稳定；当电压U
dc
<U
up
时，光伏工作在最大功率点跟踪模式，输出所能输出的最大功率，光伏的利用率达到最大；当U
dc
>U
min
时，负载工作在正常工作模式；当U
dc
<U
min
时，负载工作在降功率模式。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，储能变换器的控制曲线为：其中，U
dc
为直流微网的母线电压，P
b
为储能的功率，P
b_min
为储能所能吸收的最大功率，其值为负，P
b_max
为储能所能放出的最大功率，电压值U
down
选取为直流母线的额定电压值，U
min
为0.95U
down
,U
max
为1.05U
down
；光伏变换器的控制曲线为：其中，U
dc
为直流微网的母线电压，P
pv
为光伏向外输出的功率，P
pv_mppt
为光伏在某一光照和温度下的所能输出的最大功率。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，直流微网的工作模式具体为：模式一、U
up
<U
dc
≤U
max
：储能工作在限流充电模式，充电功率达到最大，负载工作在正常工作模式，光伏工作在限功率模式，光伏作为稳压单元维持微网的功率平衡；
模式二、U
down
<U
dc
≤U
up
：储能工作在稳压充电模式，负载工作在正常工作模式，光伏工作在最大功率点跟踪模式，储能作为稳压单元维持微网的功率平衡；模式三、U
min
<U
dc
≤U
down
：储能工作在稳压放电模式，负载工作在正常工作模式，光伏工作在最大功率点跟踪模式，储能作为稳压单元维持微网的功率平衡；模式四、U
dc
≤U
min
：储能工作在限流放电模式，放电功率达到最大，负载工作在降功率运行模式，光伏工作在最大功率点跟踪模式，负载作为稳压单元维持直流微网的功率平衡。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，功率盈余为：P
pv_mppt
‑
P
load
+P
b_min
＞0自给自足为：P
pv_mppt
‑
P
load
+P
b_min
＜0＜P
pv_mppt
‑
P
load
+P
b_max

【专利技术属性】
技术研发人员：李胜文，刘翼肇，王金浩，常潇，陈昱同，王中杰，杨洋，胡帆，闫佳璇，王翌琛，丛林，赵金，
申请(专利权)人：西安交通大学国网山西省电力公司，
类型：发明
国别省市：