本發(fā)明涉及直流微電網(wǎng)，具體為一種面向光伏發(fā)電與儲能的直流微電網(wǎng)的功率控制方法與設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、微電網(wǎng)作為具有分布式發(fā)電(dg)單元(例如太陽能光伏組件或風(fēng)力渦輪機(jī))的微型電力系統(tǒng)。微電網(wǎng)可分為交流微電網(wǎng)和直流微電網(wǎng)。與交流微電網(wǎng)相比，直流微電網(wǎng)對直流負(fù)載具有更高的端到端效率。運(yùn)行在低壓直流(lvdc)配電上的直流微電網(wǎng)，由于距離較短，不涉及升壓(最高kv范圍)和降壓轉(zhuǎn)換。

2、根據(jù)發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量和負(fù)荷需求，它們有不同的運(yùn)行模式?；谔柲芄夥到y(tǒng)的微電網(wǎng)具有電池儲能系統(tǒng)(bess)，用于存儲光伏組件在高日照期間產(chǎn)生的多余能量。這種儲存的能量可以在夜間或陰天使用。在依賴可再生能源的微電網(wǎng)中安裝bess的主要目的是促進(jìn)微電網(wǎng)的自用和自給自足。然而，在為所需微電網(wǎng)系統(tǒng)選擇bess的特定配置之前，確定電池參數(shù)的大小是很重要的。由于電池增加了光伏系統(tǒng)的成本，因此應(yīng)謹(jǐn)慎選擇其容量，因?yàn)椴渴鹑萘看笥谒枞萘康碾姵乜赡軙槐匾卦黾又绷魑㈦娋W(wǎng)的安裝成本，而不會對系統(tǒng)的性能有任何明顯的改善。同時，如果bess的存儲容量較低，無法存儲微電網(wǎng)產(chǎn)生的能量，則會導(dǎo)致能量的浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種面向光伏發(fā)電與儲能的直流微電網(wǎng)的功率控制方法與設(shè)備，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、面向光伏發(fā)電與儲能的直流微電網(wǎng)的功率控制方法，包括：

4、在電池管理系統(tǒng)連接一個雙向變換器，用于在最大功率點(diǎn)太陽將能光伏陣列發(fā)出的功率轉(zhuǎn)變成最大功率并輸送給直流母線，供直流母線負(fù)載用，并且該雙向變換器調(diào)節(jié)直流母線電壓，使直流母線穩(wěn)壓，并控制來自bess的功率流，其中bess是電池儲能系統(tǒng)。

5、進(jìn)一步的，光伏陣列的等效電路模型包括串聯(lián)電阻 r s、等效分流電阻 r sh以及二極管 d，具體如下所示：

6、光伏陣列的光伏電池中負(fù)載電流公式為：

7、(1)?；

8、(2)；

9、式中， i ph 、i d 、i sh分別是光生電流、二極管電流與流過等效分流電阻的電流，為反向飽和電流， t表示熱力學(xué)溫度， a為常數(shù)因子， k為波爾茲曼常數(shù)， q為通過二極管電荷量， ir s 、u分別是串聯(lián)電阻電壓與輸出電壓。

10、進(jìn)一步的，將等效電路模型采用四參數(shù)模型，依據(jù)且遠(yuǎn)小于二極管 d正向?qū)娮?，將公?1)和(2)?進(jìn)行簡化如下所示：

11、(3)；

12、(4)；

13、(5)；

14、式中，是儲能測電容，是直流母線側(cè)濾波電容，、為標(biāo)況下，光照強(qiáng)度為1000w/m2，溫度為25℃的光伏電池開路電壓與短路電流，、分別為標(biāo)況下最大功率點(diǎn)處電壓和最大功率點(diǎn)處電流。

15、進(jìn)一步的，標(biāo)況下，以溫度和光照為影響因子進(jìn)行修正，得修正后的光伏參數(shù)公式，分別為短路電流、開路電壓、最大功率點(diǎn)電流最大功率點(diǎn)電壓，修正后的光伏參數(shù)公式如下表示：

16、(6)；

17、式中，為實(shí)際環(huán)境下的溫度參數(shù)，為參考溫度參數(shù)，為實(shí)際環(huán)境下的光照強(qiáng)度，為參考光照強(qiáng)度，修正系數(shù)，修正系數(shù)，修正系數(shù)，為溫度的變化量，為光照強(qiáng)度的變化量。

18、進(jìn)一步的，在電池管理系統(tǒng)連接一個雙向變換器，用于在最大功率點(diǎn)太陽將能光伏陣列發(fā)出的功率轉(zhuǎn)變成最大功率并輸送給直流母線，供直流母線負(fù)載用，并且該雙向變換器調(diào)節(jié)直流母線電壓，使直流母線穩(wěn)壓，并控制來自bess的功率流具體包括：

19、約束bess的電池的荷電值條件以使bess控制母線電壓恒定，具體約束如下式：

20、(7）；

21、式中，soc為電池的荷電值，是電池可放電部分容量，是電池的總?cè)萘?，是電池在時刻的電流值。

22、進(jìn)一步的，基于功率控制算法追蹤光伏陣列的最大功率點(diǎn)，測量電池的荷電值、光伏陣列輸出功率和直流母線負(fù)載需求功率，根據(jù)荷電值與最低荷電值和最高荷電值大小以關(guān)系以及光伏陣列輸出功率和直流母線負(fù)載需求功率大小以關(guān)系，確定電池是否處于電池充電模式、電池放電模式或理想電池模式。

23、進(jìn)一步的，基于功率控制算法追蹤光伏陣列的最大功率點(diǎn)具體包括：

24、通過調(diào)節(jié)光伏陣列的光伏電池電路中可控開關(guān)管的占空比，給光伏電池增添一個擾動電壓，以固定的時間間隔增減電壓，最后對比加入后光伏電池在n點(diǎn)的輸出功率p(n)及和n+1點(diǎn)的輸出功率p(n+1)的大小如，如果p(n)<p(n+1)，則代表光伏陣列輸出電壓upv小于最大功率點(diǎn)處的電壓umpp，向同方向施加，如果p(n)>p(n+1)，則代表upv>umpp，則向反方向施加，用于判斷是否達(dá)到最大功率點(diǎn)。

25、進(jìn)一步的，采樣光伏電池在n點(diǎn)的電壓u(n)和電流i(n)，計(jì)算p(n)=u(n)*?i(n)，判斷p(n)是否大于光伏電池在n-1點(diǎn)的輸出功率p(n-1)；

26、第一中情況下：若p(n)＞p(n-1)，則判斷u(n)是否大于光伏電池在n-1點(diǎn)的電壓u(n-1)；

27、第二中情況下：若p(n)＜p(n-1)，則判斷u(n)是否小于光伏電池在n-1點(diǎn)的電壓u(n-1)；

28、在第一中情況下，若是u(n)＞u(n-1)，參考電壓uref=uref-，說明追到蹤最大功率點(diǎn)，此時u(n)=u(n-1)，若否則uref=uref+，說明追蹤到最大功率點(diǎn)，此時u(n)=u(n-1)；

29、在第二中情況下，若是u(n)?＜u(n-1)，uref=uref+，說明追蹤到最大功率點(diǎn)，此時u(n)=u(n-1)，若否則uref=uref-，說明追蹤到最大功率點(diǎn)，此時u(n)=u(n-1)。

30、進(jìn)一步的，當(dāng)光伏陣列輸出功率大于負(fù)載需求功率，且電池的荷電值低于最高荷電值時，雙向變換器作為升壓變換器，升壓變換器將在mppt模式下工作，以產(chǎn)生最大功率，為直流母線負(fù)載提供電力，并提供多余的電力給電池充電，此時為處于電池充電模式。

31、進(jìn)一步的，當(dāng)光伏陣列輸出功率低于直流母線負(fù)載需求功率，且電池的荷電值大于最低荷電值時，雙向變換器作為升壓變換器，升壓變換器將在mppt模式下運(yùn)行，根據(jù)光伏陣列容量提供最大功率，而剩余的負(fù)載需求由電池提供，此時為處于電池放電模式。

32、進(jìn)一步的，當(dāng)光伏陣列輸出功率大于直流母線負(fù)載需求功率，且電池的荷電值大于最高荷電值時，產(chǎn)生的剩余電力通過增加系統(tǒng)的直流母線負(fù)載來消耗，或者雙向變換器作為升壓變換器，升壓變換器在lprm模式下運(yùn)行，其中太陽能控制器根據(jù)負(fù)載需求提供電力。

33、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供如下技術(shù)方案：

34、面向光伏發(fā)電與儲能的直流微電網(wǎng)的功率控制設(shè)備，包括：

35、光伏陣列，用于發(fā)出功率；

36、電池管理系統(tǒng)，用于控制光伏陣列；

37、bess，用于控制母線電壓恒定；

38、在電池管理系統(tǒng)連接一個雙向變換器，用于在最大功率點(diǎn)太陽將能光伏陣列發(fā)出的功率轉(zhuǎn)變成最大功率并輸送給直流母線，供直流母線負(fù)載用，并且該雙向變換器調(diào)節(jié)直流母線電壓，使直流母線穩(wěn)壓，并控制來自bess的功率流。

39、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供如下技術(shù)方案：

40、一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時實(shí)現(xiàn)如上述中任一項(xiàng)所述方法的步驟。

41、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供如下技術(shù)方案：

42、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)如上述中任一項(xiàng)所述的方法的步驟。

43、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

44、本發(fā)明，電池管理系統(tǒng)連接到一個雙向變/轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)直流母線電壓，并控制來自bess的功率流。討論了直流微電網(wǎng)在各種負(fù)載條件下的運(yùn)行情況。對于給定的住宅負(fù)載，bess的參數(shù)根據(jù)需要設(shè)計(jì)，以達(dá)到提高電池壽命所需的最佳參數(shù)。

45、本發(fā)明，研究和分析小戶孤立直流微電網(wǎng)的運(yùn)行，并特別關(guān)注電池儲能系統(tǒng)。通過分析得到了系統(tǒng)的功率損耗，并討論了控制算法以實(shí)現(xiàn)最大效率和直流母線穩(wěn)壓。對電池參數(shù)進(jìn)行了評估，以實(shí)現(xiàn)電池的最佳運(yùn)行。選擇適當(dāng)?shù)碾姵匾?guī)格可以提高電池容量，提高電池性能，延長電池壽命。