本發(fā)明屬于直流微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制，具體地說(shuō)是一種直流微電網(wǎng)的分層協(xié)調(diào)控制方法。

背景技術(shù)：

1、直流微電網(wǎng)是由直流構(gòu)成的微電網(wǎng)，是未來(lái)智能配用電系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)推進(jìn)節(jié)能減排和實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，相比交流微電網(wǎng)，直流微電網(wǎng)可更高效可靠地接納風(fēng)、光等分布式可再生能源發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能單元、電動(dòng)汽車(chē)及其他直流用電負(fù)荷。

2、現(xiàn)有直流微電網(wǎng)的分層協(xié)調(diào)控制方法采用中央控制器進(jìn)行微電網(wǎng)系統(tǒng)的集中控制，不僅控制復(fù)雜，而且對(duì)通信質(zhì)量有較高依賴(lài)性，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)算量大。

3、為此，本領(lǐng)域技術(shù)人員提出了一種直流微電網(wǎng)的分層協(xié)調(diào)控制方法來(lái)解決背景技術(shù)提出的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種直流微電網(wǎng)的分層協(xié)調(diào)控制方法，以解決現(xiàn)有直流微電網(wǎng)的分層協(xié)調(diào)控制方法采用中央控制器進(jìn)行微電網(wǎng)系統(tǒng)的集中控制，不僅控制復(fù)雜，而且對(duì)通信質(zhì)量有較高依賴(lài)性，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)算量大等問(wèn)題。

2、一種直流微電網(wǎng)的分層協(xié)調(diào)控制方法，所述直流微電網(wǎng)的分層協(xié)調(diào)控制方法包括如下步驟：

3、s1、根據(jù)控制目標(biāo)和協(xié)調(diào)機(jī)制的不同，將直流微電網(wǎng)的控制分為三個(gè)層次：底層的儲(chǔ)能變換器層、中間層的母線(xiàn)電壓控制層和第三層的功率調(diào)度層；

4、s2、對(duì)底層的儲(chǔ)能變換器層中的儲(chǔ)能變換器電壓外環(huán)控制中引入了魯棒性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)的自抗擾控制增強(qiáng)母線(xiàn)電壓的穩(wěn)定性，在底層控制最外環(huán)利用下垂控制在蓄電池單元間實(shí)現(xiàn)低頻功率均分；中間層的母線(xiàn)電壓控制層將直流母線(xiàn)電壓劃分為幾個(gè)區(qū)間，不同電壓區(qū)間內(nèi)由不同的組成單元作為松弛終端維持母線(xiàn)電壓恒定；第三層的功率調(diào)度層，通過(guò)大容量混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的自適應(yīng)控制。

5、進(jìn)一步的，所述步驟s1中母線(xiàn)電壓控制層就是將直流母線(xiàn)電壓劃分為幾個(gè)區(qū)間，不同電壓區(qū)間內(nèi)由不同的組成單元作為松弛終端維持母線(xiàn)電壓恒定，母線(xiàn)電壓控制層控制策略共有三種運(yùn)行模式：儲(chǔ)能單元控制模式、并網(wǎng)變流器控制模式以及分布式發(fā)電單元控制模式，所述儲(chǔ)能單元控制直流母線(xiàn)電壓，維持系統(tǒng)的功率和能量平衡，所述并網(wǎng)變流器根據(jù)母線(xiàn)電壓幅值變化自動(dòng)由能量終端切換為松弛終端，維持直流母線(xiàn)電壓恒定，所述分布式發(fā)電單元的出力大于負(fù)荷總需求，需要將其轉(zhuǎn)化為松弛終端，以限制功率輸出。

6、進(jìn)一步的，所述直流微電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，由儲(chǔ)能單元控制直流母線(xiàn)電壓，維持系統(tǒng)的功率和能量平衡，系統(tǒng)中的其余單元如分布式發(fā)電單元采用mppt控制，以最大限度利用可再生能源；并網(wǎng)變流器根據(jù)上層調(diào)度指令決定具體工作狀態(tài)。

7、進(jìn)一步的，所述直流微電網(wǎng)中，直流母線(xiàn)電壓可以反映系統(tǒng)內(nèi)的功率平衡狀態(tài)，通常作為公共信號(hào)實(shí)現(xiàn)不同單元間的分布式協(xié)調(diào)與配合。

8、進(jìn)一步的，所述步驟s1中功率調(diào)度層的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)時(shí)間尺度較大的系統(tǒng)級(jí)功能，以達(dá)到直流微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、供電可靠等目標(biāo)，可以利用通信線(xiàn)路實(shí)時(shí)采集負(fù)荷功率、儲(chǔ)能狀態(tài)以及氣象條件等信息，并結(jié)合歷史數(shù)據(jù)，對(duì)直流系統(tǒng)內(nèi)的各單元進(jìn)行調(diào)度管理。

9、進(jìn)一步的，所述步驟s2中儲(chǔ)能變換器的電流內(nèi)環(huán)控制采用可以減少開(kāi)關(guān)損耗的改進(jìn)型模型預(yù)測(cè)控制，使電流參數(shù)準(zhǔn)確、快速地跟隨電流參考值，加快了混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

10、進(jìn)一步的，所述步驟s2中功率調(diào)度層的超級(jí)電容的荷電狀態(tài)采用模糊控制實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)低通濾波控制，實(shí)時(shí)改變?yōu)V波系數(shù)從而改變蓄電池組和超級(jí)電容間的功率分配，防止超級(jí)電容過(guò)充過(guò)放。

11、進(jìn)一步的，所述步驟s1中直流微電網(wǎng)需要考慮多個(gè)控制目標(biāo)，如母線(xiàn)電壓、系統(tǒng)功率分配、儲(chǔ)能單元荷電狀態(tài)，從而更好的實(shí)現(xiàn)分布式控制，維持微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

12、進(jìn)一步的，所述步驟s1中功率調(diào)度層各單元接口變換器為蓄電池接口變換器、光伏接口變換器、風(fēng)機(jī)接口變換器、直流負(fù)載接口變換器、交流負(fù)載接口變換器及并網(wǎng)接口變換器。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

14、本發(fā)明該種直流微電網(wǎng)的分層協(xié)調(diào)控制方法，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)性，保證多個(gè)電壓控制單元間功率合理分配的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)變流器“即插即用”的功能，直流微電網(wǎng)能夠在不依靠任何通信的條件下，實(shí)現(xiàn)分散自治運(yùn)行，對(duì)底層的儲(chǔ)能變換器層中的儲(chǔ)能變換器電壓外環(huán)控制中引入了魯棒性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)的自抗擾控制增強(qiáng)母線(xiàn)電壓的穩(wěn)定性，在底層控制最外環(huán)利用下垂控制在蓄電池單元間實(shí)現(xiàn)低頻功率均分，解決了傳統(tǒng)pi雙閉環(huán)控制抗擾動(dòng)性弱、pi參數(shù)調(diào)節(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，而滑膜控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等智能算法存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)算量大的問(wèn)題，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

技術(shù)特征：

1.一種直流微電網(wǎng)的分層協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于：所述直流微電網(wǎng)的分層協(xié)調(diào)控制方法包括如下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述一種直流微電網(wǎng)的分層協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于：所述步驟s1中母線(xiàn)電壓控制層就是將直流母線(xiàn)電壓劃分為幾個(gè)區(qū)間，不同電壓區(qū)間內(nèi)由不同的組成單元作為松弛終端維持母線(xiàn)電壓恒定，母線(xiàn)電壓控制層控制策略共有三種運(yùn)行模式：儲(chǔ)能單元控制模式、并網(wǎng)變流器控制模式以及分布式發(fā)電單元控制模式，所述儲(chǔ)能單元控制直流母線(xiàn)電壓，維持系統(tǒng)的功率和能量平衡，所述并網(wǎng)變流器根據(jù)母線(xiàn)電壓幅值變化自動(dòng)由能量終端切換為松弛終端，維持直流母線(xiàn)電壓恒定，所述分布式發(fā)電單元的出力大于負(fù)荷總需求，需要將其轉(zhuǎn)化為松弛終端，以限制功率輸出。

3.如權(quán)利要求2所述一種直流微電網(wǎng)的分層協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于：所述直流微電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，由儲(chǔ)能單元控制直流母線(xiàn)電壓，維持系統(tǒng)的功率和能量平衡，系統(tǒng)中的其余單元如分布式發(fā)電單元采用mppt控制，以最大限度利用可再生能源；并網(wǎng)變流器根據(jù)上層調(diào)度指令決定具體工作狀態(tài)。

4.如權(quán)利要求1所述一種直流微電網(wǎng)的分層協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于：所述直流微電網(wǎng)中，直流母線(xiàn)電壓可以反映系統(tǒng)內(nèi)的功率平衡狀態(tài)，通常作為公共信號(hào)實(shí)現(xiàn)不同單元間的分布式協(xié)調(diào)與配合。

5.如權(quán)利要求1所述一種直流微電網(wǎng)的分層協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于：所述步驟s1中功率調(diào)度層的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)時(shí)間尺度較大的系統(tǒng)級(jí)功能，以達(dá)到直流微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、供電可靠等目標(biāo)，可以利用通信線(xiàn)路實(shí)時(shí)采集負(fù)荷功率、儲(chǔ)能狀態(tài)以及氣象條件等信息，并結(jié)合歷史數(shù)據(jù)，對(duì)直流系統(tǒng)內(nèi)的各單元進(jìn)行調(diào)度管理。

6.如權(quán)利要求1所述一種直流微電網(wǎng)的分層協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于：所述步驟s2中儲(chǔ)能變換器的電流內(nèi)環(huán)控制采用可以減少開(kāi)關(guān)損耗的改進(jìn)型模型預(yù)測(cè)控制，使電流參數(shù)準(zhǔn)確、快速地跟隨電流參考值，加快了混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

7.如權(quán)利要求1所述一種直流微電網(wǎng)的分層協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于：所述步驟s2中功率調(diào)度層的超級(jí)電容的荷電狀態(tài)采用模糊控制實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)低通濾波控制，實(shí)時(shí)改變?yōu)V波系數(shù)從而改變蓄電池組和超級(jí)電容間的功率分配，防止超級(jí)電容過(guò)充過(guò)放。

8.如權(quán)利要求1所述一種直流微電網(wǎng)的分層協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于：所述步驟s1中直流微電網(wǎng)需要考慮多個(gè)控制目標(biāo)，如母線(xiàn)電壓、系統(tǒng)功率分配、儲(chǔ)能單元荷電狀態(tài)，從而更好的實(shí)現(xiàn)分布式控制，維持微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

9.如權(quán)利要求1所述一種直流微電網(wǎng)的分層協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于：所述步驟s1中功率調(diào)度層各單元接口變換器為蓄電池接口變換器、光伏接口變換器、風(fēng)機(jī)接口變換器、直流負(fù)載接口變換器、交流負(fù)載接口變換器及并網(wǎng)接口變換器。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于直流微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種直流微電網(wǎng)的分層協(xié)調(diào)控制方法，根據(jù)控制目標(biāo)和協(xié)調(diào)機(jī)制的不同，將直流微電網(wǎng)的控制分為三個(gè)層次：底層的儲(chǔ)能變換器層、中間層的母線(xiàn)電壓控制層和第三層的功率調(diào)度層；對(duì)底層的儲(chǔ)能變換器層中的儲(chǔ)能變換器電壓外環(huán)控制中引入了魯棒性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)的自抗擾控制增強(qiáng)母線(xiàn)電壓的穩(wěn)定性，在底層控制最外環(huán)利用下垂控制在蓄電池單元間實(shí)現(xiàn)低頻功率均分；中間層的母線(xiàn)電壓控制層將直流母線(xiàn)電壓劃分為幾個(gè)區(qū)間，不同電壓區(qū)間內(nèi)由不同的組成單元作為松弛終端維持母線(xiàn)電壓恒定；本發(fā)明提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)性，保證多個(gè)電壓控制單元間功率合理分配的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)變流器“即插即用”的功能。

技術(shù)研發(fā)人員：曲浩,趙惟誠(chéng),王安順,范金鵬,郝安祺,楊群,王琦
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中建八局第三建設(shè)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9