一种基于数字储能的直流微电网系统的控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数字储能的直流微电网系统的控制方法，包括：系统正常运行时，PCS1的输出功率为功率设定值，PCS2的输出功率为系统功率不平衡量与所述功率设定值的差值；直流负荷发生突变时，PCS1的输出功率进行自动调节，瞬间输出响应功率用于补给直流负荷突变导致的功率不平衡，实现瞬时系统功率平衡；EMS下发控制命令调节PCS2的输出功率，PCS1的输出功率自动恢复为功率设定值，实现稳态系统功率平衡；还包括根据电池SOC等相关参数动态控制储能系统的充放电过程,有效抑制母线电压波动。本发明专利技术通过设置合理的功率响应机制及充放电控制策略，实现微电网系统的功率稳定和电压稳定，保证了微电网的稳定运行。保证了微电网的稳定运行。保证了微电网的稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字储能的直流微电网系统的控制方法


[0001]本专利技术涉及微电网智能控制
，具体涉及一种基于数字储能的直流微电网系统的控制方法。

技术介绍

[0002]微电网是一种由微电源、负荷、储能系统和控制装置等构成的系统单元，传统的微电网通常包括交流微电网和直流微电网系统。与交流微电网相比，直流微电网具备独特性、多样性、可控性和交互性，并以连接形式简单、无需考虑电压频率相位、成本和损耗小等特点占据相对优势，然而直流微电网涉及储能、发电等直流负荷系统等，系统的智能化控制和稳定运行是一个非常严峻的课题。
[0003]直流微网孤岛运行时，网内功率平衡与否严重影响系统的供电质量，严重时甚至导致系统失稳。如果电压波动较大，网内各系统的控制效果和稳定性就会降低，同时对负荷端的供电影响很大，如何协调控制直流微电网系统功率稳定和电压稳定成为当务之急。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出了一种基于数字储能的直流微电网系统的控制方法，其目的是：通过设置合理的功率响应机制及充放电控制策略，实现微电网系统的功率稳定和电压稳定，保证微电网的稳定运行。
[0005]本专利技术技术方案如下：
[0006]一种基于数字储能的直流微电网系统的控制方法，所述直流微电网系统包括储能管理平台、EMS、PCS、储能系统、光伏系统和直流负荷，所述PCS连接于交流变压器和直流母线之间，所述储能系统、光伏系统和直流负荷分别连接于所述直流母线，所述储能管理平台通过EMS采集PCS、储能系统、光伏系统和直流负荷的信号并下发控制命令，所述PCS包括并行的PCS1和PCS2。系统正常运行时，PCS1的输出功率为功率设定值，PCS2的输出功率为系统功率不平衡量P
i
与所述功率设定值的差值；直流负荷发生突变时，PCS1的输出功率进行自动调节，瞬间输出响应功率用于补给直流负荷突变导致的功率不平衡，实现瞬时系统功率平衡，EMS计算功率不平衡量P
i
并下发控制命令调节PCS2的输出功率，PCS1的输出功率自动恢复为功率设定值，实现稳态系统功率平衡。
[0007]进一步地，所述直流微电网系统的控制方法还包括储能系统的充放电控制方法，所述储能系统的充放电控制方法包括如下步骤：
[0008]第一，利用下式计算第i个电池单元SOC与所有电池单元平均SOC的比率η
i
：
[0009][0010]其中，n为储能系统内电池单元的个数，SOC
i
为第i个电池单元的荷电状态。
[0011]第二，利用下式计算第i个电池单元的修正下垂系数K
’
Ai
：
[0012][0013]其中，K
Ai
为第i个电池单元的初始下垂系数，I
A
(i)为母线侧电流。
[0014]第三，利用下式计算第i个电池单元的输出电压U
dc
(i)：
[0015][0016]其中，U
H1
为下垂充电的电压阈值，I
Amin
为系统功率严重过剩时的电压阈值，U
L1
为下垂放电的电压阈值，I
Amax
为系统功率严重不足时的电流阈值。
[0017]第四，储能系统根据电池的SOC动态调整下垂系数，通过EMS设定U
H1
、U
H2
、I
Amin
、U
L1
、U
L2
、I
Amax
相应的阈值参数，将每个电池单元的充电直流电压控制在U
H1
和U
H2
之间，放电电压控制在U
L1
和U
L2
之间。其中，U
H2
为系统进入功率严重过剩控制的电压阈值，U
L2
为系统进入功率严重不足控制的电压阈值。
[0018]进一步地，所述功率设定值大于0，且小于PCS1的额定功率。
[0019]进一步地，系统运行过程中，储能系统的放电功率设定为：PCS1的设定功率值、储能系统BMS上传给EMS的支撑微电网系统的最大放电值、直流微电网系统总交换功率限值与光伏系统发电功率值的差值三者之中的最小值。
[0020]进一步地，所述功率设定值为充电功率设定值P
xzc
或放电功率设定值P
xzf
。
[0021]EMS计算功率不平衡量P
i
的方法为：
[0022]P
i
＝P
cn
+P
gf
+P
f
[0023]系统处于充电状态时，EMS通过控制命令下发给PCS2的充电功率值P
out1
为：
[0024]P
out1
＝P
i
‑
P
xzc
[0025]系统处于放电状态时，EMS通过控制命令下发给PCS2的放电功率值P
out2
为：
[0026]P
out2
＝P
i
‑
P
xzf
[0027]其中，P
cn
为储能系统的输出功率，P
gf
为光伏系统的输出功率，P
f
为直流负荷。
[0028]进一步地，将一天之内的24个小时划分为若干个时间段，在不同的时间段分别控制储能系统的充放电状态，EMS计算系统功率不平衡量，判断系统当前处于充电状态还是放电状态。
[0029]当系统处于放电状态时，EMS给PCS1下发放电功率设定值P
xzf
，给PCS2下发放电功率值P
out2
；当系统处于充电状态时，EMS给PCS1下发充电功率设定值P
xzc
，给PCS2下发充电功率值P
out1
。
[0030]进一步地，所述直流微电网系统的控制方法还包括空调智能化控制方法，所述空调智能化控制方法包括：
[0031]当电池单体最高温度高于制冷开始温度时，空调开始制冷。
[0032]当电池单体最高温度低于制冷停止温度时，空调停止制冷。
[0033]充电状态下，当电池单体最低温度低于第一制热开始温度时，空调开始制热，当电
池单体最低温度高于第一制热停止温度时，空调停止制热。
[0034]待机或放电状态下，当电池单体最低温度低于第二制热开始温度时，空调开始制热，当电池单体最低温度高于第二制热停止温度时，空调停止制热。
[0035]相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
[0036](1)采用合理的功率响应机制，系统直流负荷发生突变时，PCS1能够跟踪瞬时功率的变化进行输出功率的自动调节，从而达到直流系统功率平衡；EMS根据系统的功率设定值及运行状态计算功率不平衡量并调节PCS2的输出功率，实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字储能的直流微电网系统的控制方法，所述直流微电网系统包括储能管理平台、EMS、PCS、储能系统、光伏系统和直流负荷，所述PCS连接于交流变压器和直流母线之间，所述储能系统、光伏系统和直流负荷分别连接于所述直流母线，所述储能管理平台通过EMS采集PCS、储能系统、光伏系统和直流负荷的信号并下发控制命令，其特征在于：所述PCS包括并行的PCS1和PCS2，系统正常运行时，PCS1的输出功率为功率设定值，PCS2的输出功率为系统功率不平衡量P
i
与所述功率设定值的差值；直流负荷发生突变时，PCS1的输出功率进行自动调节，瞬间输出响应功率用于补给直流负荷突变导致的功率不平衡，实现瞬时系统功率平衡；EMS计算功率不平衡量P
i
并下发控制命令调节PCS2的输出功率，PCS1的输出功率自动恢复为功率设定值，实现稳态系统功率平衡。2.如权利要求1所述的基于数字储能的直流微电网系统的控制方法，其特征在于：还包括储能系统的充放电控制方法，所述储能系统的充放电控制方法包括如下步骤：第一，利用下式计算第i个电池单元SOC与所有电池单元平均SOC的比率η
i
：其中，n为储能系统内电池单元的个数，SOC
i
为第i个电池单元的荷电状态；第二，利用下式计算第i个电池单元的修正下垂系数K
′
Ai
：其中，K
Ai
为第i个电池单元的初始下垂系数，I
A
(i)为母线侧电流；第三，利用下式计算第i个电池单元的输出电压U
dc
(i)：其中，U
H1
为下垂充电的电压阈值，I
Amin
为系统功率严重过剩时的电压阈值，U
L1
为下垂放电的电压阈值，I
Amax
为系统功率严重不足时的电流阈值；第四，储能系统根据电池的SOC动态调整下垂系数，通过EMS设定U
H1
、U
H2
、I
Amin
、U
L1
、U
L2
、I
Amax
相应的阈值参数，将每个电池单元的充电直流电压控制在U
H1
和U
H2
之间，放电电压控制在U
L1
和U
L2
之间；其中，U
H2
为系统进入功率严重过剩控制的电压阈值，U
L2
为系统进入功率严重不足控制的电压阈值。3.如权利要求1所述的基于数字储能的直流微电网系统的控制方...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫，李艳萍，孙江涛，彭晓宇，李超，
申请(专利权)人：烟台东方能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：