基于混合储能的直流微网母线电压控制策略的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及分布式发电供能系统电能质量治理技术领域，具体设及一种基于混合 储能的直流微网母线电压控制策略。
【背景技术】
[0002] 近年来在能源需求和环境保护的双重压力下，分布式发电技术获得了越来越多的 重视和应用。但是，大量的分布式电源值istributedGenerator,DG)，如太阳电池、燃料电 池、风力机和小型燃气轮机热电联产等，受自然条件影响，风电、光伏等可再生能源的输出 具有较大的间歇性和随机性，对微电网的电能质量和稳定运行产生不利影响。
[0003] 直接并网方式将会对电网调峰和系统的安全运行造成显著的影响，而且，由于 DG(分布式电源）的单机接入成本高，容量小，运行不确定性强，受制于自然条件，缺少灵活 可控的特点，对主电网而言是一个不可控源。
[0004] 为了解决W上问题W及充分发挥DG的价值和效益，DG采用微网形式并入主网是 较为有效的途径，储能是微网中非常重要的组成部分，其对微网的作用可W体现为组网运 行、稳定控制、电能质量改善，W及适度的容量可信度等。储能可W克服微网惯性小、抗扰动 能力弱的问题，消减风电和光伏等可再生能源发电的间歇性对系统的影响，并使微网具有 一定的可预测性和可调度性，可W视为大电网的"可控单元"。此外，储能还可W使微网满足 多样化的用电需求，如增强局部供电可靠性，降低馈电损耗，支持当地电压，或作为不间断 电源。目前，微网已经成为解决电力系统众多问题，实现能源利用多元化、高效、清洁的重要 手段，也将是未来智能电网的重要功能单元和管理方式将分布式电源、负荷、储能装置连接 在一起，W微电网的方式运行能够充分发挥分布式电源的效能，提高电网接纳可再生能源 的能力。
[0005] 目前，国内外绝大部分学者的研究都集中在交流微网上，但是，诸如储能、光伏等 微源都是直流电源，加上随着越来越多直流电力电子负载的出现，直流微网得到越来越多 的发展。但是，相比交流微网，直流微网的电能质量不存在交流体系中无功、谐波、相位、频 率的问题，所W受到如楼宇供电等特定领域的欢迎。具体来说相对于交流微网，直流微网的 优点有：1)微源间功率协调控制更加简单，只要通过直流母线电压就能控制直流微网内的 功率潮流流向；2)直流微网中不存在相位和频率的问题，母线电压更加容易控制；3)众多 可再生微源都是直流输出，可W直接连接在直流母线上，不需要DC/AC变换器；4)直流微网 的变换器可W有效隔离大电网和直流微网之间的电能质量交互问题。
[0006] 但是，目前，还没有针对直流微网母线电压的控制策略，来抑制直流母线电压变 动，确保直流微网母线电压稳定，是当前急需解决的问题。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是克服目前还没有针对直流微网母线电压的控制策略，来抑制直流 母线电压变动，确保直流微网母线电压稳定的问题。本发明的基于混合储能的直流微网母 线电压控制策略，利用超级电容器和蓄电池，根据直流母线电压的电压变化率将母线电压 在不同的电压情况下分段治理补偿，实现抑制直流母线电压变动，确保直流微网母线电压 稳定，具有良好的应用前景。
[0008] 为了达到上述的目的，本发明所采用的技术方案是：
[0009] 基于混合储能的直流微网母线电压控制策略，其特征在于：适用于含有混合储能 的直流微网结构，所述混合储能为超级电容器和蓄电池结合的混合储能，包括W下步骤，
[0010] 步骤（A)，对直流微网的母线电压进行检测，并对母线电压变动进行分析并归类， 类型包括电压中断，电压暂降和电压波动；
[0011] 步骤度）对于步骤（A)归类后的母线电压，建立不同的储能控制策略；
[0012] 步骤（C)，若检测到母线电压归类到电压波动时，利用混合储能中的超级电容器对 直流母线电压进行单独补偿；当检测到母线电压归类到电压中断和电压暂降时，利用混合 储能超级电容器，蓄电池联合补偿。
[0013] 前述的基于混合储能的直流微网母线电压控制策略，其特征在于：其特征在于，步 骤（A)，对直流微网的母线电压进行检测，并对母线电压变动进行分析并归类，过程如下，
[0014] (Al)根据实时检测到的直流母线电压，统计电压变化率，判断直流母线电压变 动； 阳01引 （A。当电压变化率10%内时，且电压变化率在0. 2%每秒内，则将直流母线电压 变动归类为电压波动；
[0016] (A3)当电压变化率超过了 10%且没有达到90%时，则将直流母线电压变动归类 为电压暂降；
[0017] (A4)当电压变化率超过了 90%，则将直流母线电压变动归类为电压中断，此时检 测电压中断时间，当中断时间在3分钟内，则认为该中断为短时中断，否则为长时中断。
[0018] 前述的基于混合储能的直流微网母线电压控制策略，其特征在于：其特征在于，步 骤（C)当检测到母线电压归类到电压中断和电压暂降时，利用混合储能超级电容器，蓄电 池联合补偿，具体方式为
[0019] (Cl)若检测到母线电压为电压暂降时，利用混合储能超级电容器对直流母线电压 进行补偿，当超级电容器补偿越限时，并入蓄电池对直流母线电压进行补偿；
[0020] (C2)若检测到母线电压为电压中断时，利用混合储能超级电容器和蓄电池的最大 功率输出对直流母线电压进行补偿，最大程度降低直流母线电压波动；
[0021] (C3)若检测到母线电压过于严重为长时中断，则将负载和储能模块切除微网。
[0022] 前述的基于混合储能的直流微网母线电压控制策略，所述超级电容器为一级储 能，所述蓄电池为二级储能。
[0023] 本发明的有益效果是：本发明的基于混合储能的直流微网母线电压控制策略，利 用超级电容器的高功率密度和蓄电池的高能量密度特点，根据直流母线电压的电压变化率 将母线电压在不同的电压情况下分段治理，通过两级不同的储能控制策略去改善直流母线 电压稳定，能够抑制直流母线电压变动，确保直流微网母线电压稳定，具有良好的应用前 旦 O
【附图说明】
[0024]图I是本发明的直流微网结构的能量潮流示意图。
[00巧]图2是本发明的双向DC/DC变换器的电路示意图。
[00%] 图3是本发明的超级电容器的控制策略框图。
[0027] 图4是本发明的蓄电池的控制策略框图。
[0028] 图5是本发明的蓄电池给定电流充电控制框图。
[0029] 图6是本发明的直流母线电压自动控制策略框图。
[0030] 图7是本发明的直流微网电能质量控制流程图。
[0031] 图8是本发明的一实施例的负载电压曲线。
[0032] 图9是本发明的一实施例的超级电容器模型图。
[0033] 图10是本发明的一实施例的超级电容器第一控制策略图。
[0034] 图11是本发明的一实施例的超级电容器第二控制策略图。
[0035] 图12是本发明的一实施例的超级电容器第一仿真结果图。
[0036] 图13是本发明的一实施例的超级电容器第二仿真结果图。
[0037]图14是本发明的一实施例的蓄电池模型图。
[0038] 图15是本发明的一实施例的蓄电池第一控制策略图。
[0039] 图16是本发明的一实施例的蓄电池第二控制策略图。
[0040] 图17是本发明的一实施例的蓄电池第S控制策略图。
[0041] 图18是本发明的一实施例的蓄电池第一仿真结果图。
[0042] 图19是本发明的一实施例的蓄电池第二仿真结果图。
[0043] 图20是本发明的一实施例的蓄电池第=仿真结果图。
[0044] 图21是本发明的一实施例的混合储能的第一仿真结果图。
[0045] 图22是本发明的一实施例的混合储能的第二仿真结果图。
【具体实施方式】
[0046] 下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
[0047] 本发明的基于混合储能