【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微电网领域，尤其涉及一种电氢耦合的交直流混联微网多级分层控制系统。
技术介绍
1、随着新能源行业的发展，储能以及涉及到光伏、风电、氢能多能融合在微电网中的应用范围越来越广泛，这提高了对于整个系统的控制架构的要求。交直流混合微电网能够更加高效地将分布式电源、储能装置、各类负荷整合到配电网中。目前常用的交直流混合微电网控制思路有主从控制、分层控制和对等控制，常用的控制策略为并网模式下sts静态转换开关闭合，交流母线电压及频率由外部电网维持，同时向各个交流负荷供能，储能侧变流器(pcs)装置工作在并网pq模式，同时稳定直流侧母线电压，直流下级各dcdc和acdc装置根据ems控制架构指令运行；离网模式下sts静态转换开关断开，pcs工作在独立逆变vf模式稳定交流测电压，由超级电容器及蓄电池通过dcdc装置来稳定直流母线电压，同时依据风电、光伏的实时运行情况进行调节。但该种控制策略中pcs需要同时进行交流测的有功、无功调节、并离网切换等调节(系统在pcs稳定直流母线和dcdc稳定直流母线两种模式下切换)，降低了系统的稳定性和可靠性。同时，由于新能源发电的不确定性，对储能容量的需求也更高。
2、同时，氢能作为一种二次能源的接入，能够充分利用系统闲置资源，提高系统的经济型与稳定性。因此在将微网通过电能源流和氢能源流实现互联的基础上，开发一种能够对各部分进行精准控制的交直流混联微电网控制架构极其重要。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的不足，本申请提出了一种电氢
2、本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种电氢耦合的交直流混联微网多级分层控制系统，系统包括：全局优化层ems、本地控制层mgcc、微源控制层mc和负荷控制层lc；
4、所述微源控制层mc包括外部电网、风力发电单元、光伏发电单元、储能电站、电解水制氢单元和氢燃料电池模块；
5、所述负荷控制层lc包括电负荷和氢负荷；
6、所述本地控制层mgcc包括柔性多状态开关；所述柔性多状态开关与外部电网、风力发电单元、光伏发电单元、储能电站、电解水制氢单元、氢燃料电池模块电性连接；
7、所述全局优化层ems包括控制器、多能源管理系统和氢能源管理模块构成；所述控制器与柔性多状态开关和氢能源管理模块信号连接，所述多能源管理系统与柔性多状态开关信号连接；所述氢能源管理模块分别与电解水制氢单元、氢燃料电池模块和氢负荷信号连接。
8、进一步，外部电网、风力发电单元、光伏发电单元、储能电站均通过导线连接至交流母线，进而连接至柔性多状态开关，将电能输入柔性多状态开关；柔性多状态开关通过交、直流母线分别连接电解水制氢单元和氢燃料电池模块，调控功率流向，为电解水制氢单元和氢燃料电池模块的工作供能。
9、进一步，所述微源控制层mc和所述负荷控制层lc均与交流母线或者直流母线连接，交流母线之间通过柔性多状态开关连接，交流母线还与直流母线连接。
10、进一步，当一侧交流母线的发电量大于本地负荷需求量时，多能源管理系统将控制信号输入柔性多状态开关，对柔性多状态开关调控交流母线间的功率流向，将能量输入另一侧交流母线。
11、进一步，控制器将母线电压波动信号输入柔性多状态开关，对柔性多状态开关进行电能充放控制；控制器将光/风出力与负载需求的偏差信号、储氢罐压力状况信号输入氢能源管理模块，对氢能源管理模块中电解水制氢单元、氢燃料电池模块和氢负荷的运行状态进行控制。
12、进一步，氢能源管理模块接受控制器的输入，对输入信号进行判断，分别对电解水制氢单元进行工作模式控制，即制氢或停机；对氢燃料电池模块进行工作状态控制，即释放能量或吸收能量；对氢负荷进行投切控制。
13、进一步，电解水制氢单元、氢燃料电池模块和氢负荷之间通过氢输送管依次连接，将电解水制氢单元制备的氢气输入氢燃料电池模块，将氢燃料电池模块用于氢负荷供能。
14、进一步，电负荷为交流负荷和直流负荷。
15、进一步，氢负荷则用于氢动力卡车、氢燃料电池汽车。
16、进一步，交流母线与直流母线连接，实现了“sop互联”，利用柔性多状态开关连接交直流微网，在交直流母线间进行功率流动，实现现有能源共享。
17、本专利技术的有益效果：
18、(1)本系统将新能源发电和电解水制氢相结合，进一步提高了电网对新能源发电承载能力，使光伏和风电得到更加充分的开发利用，减少了系统的弃风弃光。同时可以解决新能源发电的不确定性导致的储能需求增加问题。
19、(2)利用新能源发电供给本地负载后的冗余量储氢制氢，制氢功率可调，即开即停，能够根据不同的负荷需求进行调整，操作灵活。
20、(3)氢燃料电池能够在新能源发电不足以支撑负载需求时补足系统功率缺额，降低了系统对外部电网的依赖，提升了系统在孤岛运行状态下的稳定性。
21、(4)电能层自平衡通过新能源发电供给蓄电池、传统交直流负载和直流充电桩等新型负载实现；氢能层自平衡通过制氢单元供给氢动力集卡、氢动力叉车、氢动力堆高机等氢负载，同时以一定比例储存氢气来实现；电能流和氢能流之间的交互平衡主要由发电冗余量制氢和氢燃料电池回馈系统功率缺额来实现。
22、(5)分层控制架构能从更精细的时间尺度上(24h内、小时级、分钟级、秒级、毫秒级)通过负荷/功率预测、母线侧二次控制、储能平抑、氢储补偿、内部功率互补、负荷投切等手段缓解因负荷波动造成的微网系统稳定性降低的问题，提升了微网系统的可靠性和灵活性。
23、(6)通过柔性多状态开关的连接，能够在不同电压等级的交流母线间实现负荷不间断转供，再一侧短路时能够实现限流，故障情况下能够实现故障隔离。同时，交流微网和直流微网可被视为一个统一的微电网，其中所需的负载功率可由混合微电网中的现有能源共享。因此，已安装的电力储备可以共同支持多个微电网，并减少每个微电网的储备电力。
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1.一种电氢耦合的交直流混联微网多级分层控制系统，其特征在于，系统包括：全局优化层EMS、本地控制层MGCC、微源控制层MC和负荷控制层LC；
2.根据权利要求1所述的一种电氢耦合的交直流混联微网多级分层控制系统，其特征在于，外部电网、风力发电单元、光伏发电单元、储能电站均通过导线连接至交流母线，进而连接至柔性多状态开关，将电能输入柔性多状态开关；柔性多状态开关通过交、直流母线分别连接电解水制氢单元和氢燃料电池模块，调控功率流向，为电解水制氢单元和氢燃料电池模块的工作供能。
3.根据权利要求1所述的一种电氢耦合的交直流混联微网多级分层控制系统，其特征在于，所述微源控制层MC和所述负荷控制层LC均与交流母线或者直流母线连接，交流母线之间通过柔性多状态开关连接，交流母线还与直流母线连接。
4.根据权利要求3所述的一种电氢耦合的交直流混联微网多级分层控制系统，其特征在于，当一侧交流母线的发电量大于本地负荷需求量时，多能源管理系统将控制信号输入柔性多状态开关，对柔性多状态开关调控交流母线间的功率流向，将能量输入另一侧交流母线。
5.根据权利
6.根据权利要求1-5中任意一项权利要求所述的一种电氢耦合的交直流混联微网多级分层控制系统，其特征在于，氢能源管理模块接受控制器的输入，对输入信号进行判断，分别对电解水制氢单元进行工作模式控制，即制氢或停机；对氢燃料电池模块进行工作状态控制，即释放能量或吸收能量；对氢负荷进行投切控制。
7.根据权利要求6所述的一种电氢耦合的交直流混联微网多级分层控制系统，其特征在于，电解水制氢单元、氢燃料电池模块和氢负荷之间通过氢输送管依次连接，将电解水制氢单元制备的氢气输入氢燃料电池模块，将氢燃料电池模块用于氢负荷供能。
8.根据权利要求6所述的一种电氢耦合的交直流混联微网多级分层控制系统，其特征在于，电负荷为交流负荷和直流负荷。
9.根据权利要求6所述的一种电氢耦合的交直流混联微网多级分层控制系统，其特征在于，氢负荷则用于氢动力卡车、氢燃料电池汽车。
10.根据权利要求6所述的一种电氢耦合的交直流混联微网多级分层控制系统，其特征在于，交流母线与直流母线连接，实现了“SOP互联”，利用柔性多状态开关连接交直流微网，在交直流母线间进行功率流动，实现现有能源共享。
...【技术特征摘要】
1.一种电氢耦合的交直流混联微网多级分层控制系统，其特征在于，系统包括：全局优化层ems、本地控制层mgcc、微源控制层mc和负荷控制层lc；
2.根据权利要求1所述的一种电氢耦合的交直流混联微网多级分层控制系统，其特征在于，外部电网、风力发电单元、光伏发电单元、储能电站均通过导线连接至交流母线，进而连接至柔性多状态开关，将电能输入柔性多状态开关；柔性多状态开关通过交、直流母线分别连接电解水制氢单元和氢燃料电池模块，调控功率流向，为电解水制氢单元和氢燃料电池模块的工作供能。
3.根据权利要求1所述的一种电氢耦合的交直流混联微网多级分层控制系统，其特征在于，所述微源控制层mc和所述负荷控制层lc均与交流母线或者直流母线连接，交流母线之间通过柔性多状态开关连接，交流母线还与直流母线连接。
4.根据权利要求3所述的一种电氢耦合的交直流混联微网多级分层控制系统，其特征在于，当一侧交流母线的发电量大于本地负荷需求量时，多能源管理系统将控制信号输入柔性多状态开关，对柔性多状态开关调控交流母线间的功率流向，将能量输入另一侧交流母线。
5.根据权利要求4所述的一种电氢耦合的交直流混联微网多级分层控制系统，其特征在于，控制器将母线电压波动信号输入柔性多状态开关，对柔性多状态开关进行电能充放控制；控制器将光/风出力...
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