混合储能直流微网分层控制方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及一种电网控制方法，特别的，涉及一种混合储能直流微网分层控制方 法。
【背景技术】
[0002] 为缓解能源供应紧张形势，减少温室气体排放，以光伏、风力发电为代表的分布式 发电（DistributedGeneration,DG)方式逐渐受到重视。但分布式电源本身存在的间歇性 和不稳定性等问题，为实现在中低压范围内对DG进行灵活高效利用，将分布式电源、负荷、 储能装置以及控制系统进行结合并通过可控接口与大电网进行连接的微网系统应运而生。
[0003] 直流微网运行控制的主要目标为维持微网系统功率平衡，稳定直流母线电压。直 流微网中常用的控制方法有主从控制方法、外特性下垂控制方法、以及多代理系统控制方 法等。
[0004] 主从控制方法中，采用一个换流器控制电压，起到功率平衡的作用，其他换流器按 需要输出定功率。主从换流器间往往需要通信。
[0005] 下垂控制法基于电力电子技术的"即插即用"与"对等"控制方法，通过微电源的 下垂特性进行控制，使负载在各个微电源之间实现按比例动态分配。
[0006]多代理控制是把集中系统转化成几个较小的简单地实体处理的分布式系统，将控 制权分散到微电网各元件，根据微电网的调度自行改变运行状态的分布式协调控制方式。
[0007] 主从控制方法，过分依赖主换流器的稳定运行，一旦主换流器故障，反应机制较为 复杂；电压下垂控制方法，在电网功率发生波动时，网络自动调节的过程中，会存在电压波 动问题，即网络电压与额定电压之间存在偏差；多代理控制方法，多个代理之间的通信，使 得通?目网络较为复杂。
[0008]因此，如何能够用简单快捷的方法实现对于多个微网单元的控制，克服现有技术 控制方法的缺陷，成为现有技术亟需解决的技术问题。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于提出一种混合储能直流微网分层控制方法，能够使得系统具有 较高的安全性、稳定性及可靠性。一
[0010] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0011] -种混合储能直流微网分层控制方法，其中，所述直流微网，包括光伏发电单元、 混合储能单元、负荷单元、联网接口单元和直流母线，上述各单元分别和直流母线连接；其 中所述光伏发电单元中光伏电池发出直流电，经光伏DC/DC换流器与直流母线5连接；所述 混合储能单元中的蓄电池经蓄电池双向DC/DC换流器与直流母线连接，超级电容器经超级 电容双向DC/DC换流器与直流母线连接；负荷单元中的直流负荷和交流负荷分别经直流负 荷DC/DC换流器和交流负荷DC/AC换流器与直流母线连接，联网接口单元中的交流电网经 过交流电网AC/DC换流器与直流母线连接，其中各个换流器能够受控开闭，以维持所述直 流微网的正常运行。
[0012] 优选地，通过采集联网运行模式参数Gflag、直流母线电压Ud。和蓄电池的荷电状态 S0C，对直流微网的工作状态进行划分，针对不同的工作状态对所述换流器进行控制。
[0013] 优选地，对于直流微网联网运行模式参数Gflag，当Gflag为1时，表示微网处于联网 运行模式，当Gflag为0时，则微网处于孤岛运行模式；
[0014] 对于直流母线电压Ud。，设置4个临界值UH1、UH2、1^和Uu，将Ud。变化范围进行划 分，并作为系统工作状态间进行切换的参考值，UH1、UH2分别选取为1. 05Ud。。和1. 10Ud。。，Uu、 UL2分别选取为0· 95Ud。。和0· 90Ud。。，其中Ud。。为直流母线额定电压；
[0015] 对于蓄电池，采用蓄电池S0C上限值SOCmax和下限值SOCmin作为其充放电截止 判断条件：若SOOSOCmax，不再进行充电操作，若S0C〈S0Cmin，则停止放电，30(：_和SOCmin 选取分别为10 %和90%。
[0016] 优选地，系统功率达到平衡时，直流母线电压能够保持稳定，并满足：
[0017] PG+PPV =PLoad+PB+Pc^
[0018] 其中，为交流主网向微网注入功率，PPV为光伏发电单元输出功率，P^为负荷的 功率，pB为蓄电池放电功率，pe为超级电容器放电功率，pjppe均以从直流母线流向储能 单元为正。
[0019] 优选地，采用分层控制的方法，对直流微网进行控制，根据控制任务以及控制对象 的不同分为系统控制层和换流器控制层；
[0020] 系统控制层包括中央控制器，采集联网运行模式参数Gflag、直流母线电压Ud。和蓄 电池的荷电状态S0C判断直流微网的当前运行模式，以给出直流微网各个单元控制方式， 向换流器控制层发出控制指令，以控制换流器的工作，协调各个单元的工作模式；
[0021] 换流器控制器，包括各个换流器，所述换流器接收来自中央控制器的控制指令，选 择对应的控制方式，产生能够作用于换流器开关的驱动信号，调节换流器的输出功率和电 压，完成相应控制功能，被控制的换流器包括光伏DC/DC换流器、蓄电池双向DC/DC换流器、 超级电容双向DC/DC换流器和交流电网AC/DC换流器。
[0022] 优选地，光伏DC/DC换流器控制为：光伏发电单元通过光伏DC/DC换流器接入微网 直流母线，光伏发电单元可以工作在最大功率追踪（MPPT)和恒压输出两种模式，并根据系 统层控制要求，在两种模式间进行切换。
[0023] 优选地，蓄电池双向DC/DC换流器控制为：将Ps+Ppr^P^比较后，采用滞环电流 控制器提供阶段式蓄电池充放电电流的参考电流IBraf，参考电流IBraf与蓄电池实际电流IB 进行比较后形成ΛIB，经PI调节器产生控制信号输出，经调制生成PWM波形，驱动蓄电池双 向DC/DC换流器开关器件，从而实现对蓄电池的充放电控制。
[0024] 优选地，在功率差额微小波动时蓄电池无法实现无差调节，通过超级电容器调节 剩余功率差额；
[0025] 对于超级电容双向DC/DC换流器的控制，采用外电压和内电流的双环控制策略， 直流电压环根据实际母线电压与其参考值比较后经PI调节器产生超级电容器放电电流参 考值I&rf，作为电流环的参考值，超级电容器电流环根据实际充放电电流I。与其参考值I 进行比较经PI调节器产生控制信号输出，并经调制生成PWM波形，控制超级电容双向DC/DC 换流器开关开断，从而实现对超级电容器的充放电控制。
[0026] 优选地，交流电网AC/DC换流器的控制为：交流电网AC/DC换流器需要实现输出直 流电压恒压控制，并调节交流侧电压电流波形，满足相应的功率因素要求。
[0027] 本发明采用了采用系统层和换流器层的分层控制方式，中央控制器给出各种运行 状态下各个换流器工作方式控制指令，从而实现系统层控制。各个单元换流器控制电路根 据指令选择相应工作方式，控制换流器开关器件的开断，完成电压电流控制功能，从而实现 换流器层控制，各换流器能够根绝直流微网运行状态的不同调节自身控制方式，有效维持 网络电压稳定和功率平衡。
[0028] 本发明充分利用了换流器对网络的控制作用，相对主从控制，减少了对主换流器 的过分依赖；相对多代理系统控制方式，通信更为简单；相对电压下垂控制方式，网络电 压更加稳定可控。
【附图说明】
[0029] 图1是根据本发明具体实施例的混合储能直流微网模型图；
[0030] 图2(a)是根据本发明具体实施例的联网运行状态示意图； 图2(b)是根据本发明具体实施例的孤岛运行状态示意图；
[0031] 图3是根据本发明具体实施例的直流微网分层控制结构图；
[0032] 图4是根据本发明具体实施例的蓄