本發(fā)明涉及微電網(wǎng)，具體涉及一種光儲(chǔ)微電網(wǎng)離網(wǎng)負(fù)荷自適應(yīng)控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

1、邊遠(yuǎn)山區(qū)由于地形復(fù)雜、電網(wǎng)建設(shè)成本高、生態(tài)紅線保護(hù)等原因，電網(wǎng)架構(gòu)較為薄弱，供電可靠性低。在邊遠(yuǎn)山區(qū)建設(shè)以離網(wǎng)運(yùn)行為主的光儲(chǔ)微電網(wǎng)可以解決其供電可靠性問題，降低電網(wǎng)運(yùn)維成本，提升分布式新能源消納能力。

2、在微電網(wǎng)系統(tǒng)中，由各變流器組成的能量路由系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)各端口之間的電能轉(zhuǎn)換，其性能優(yōu)化和效率提升一直是研究的熱點(diǎn)。在離網(wǎng)模式下，微電網(wǎng)內(nèi)逆變器須工作于電壓源模式，以維持穩(wěn)定的交流電壓輸出。此時(shí)，能量路由器內(nèi)部器件的開關(guān)動(dòng)作一方面將產(chǎn)生開關(guān)損耗；另一方面將引入濾波電感電流紋波，產(chǎn)生電感損耗。受上述損耗的影響，即使在輕、空載下，微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的變流器仍會(huì)產(chǎn)生一定損耗。值得注意的是，在普通居民用戶和邊遠(yuǎn)山區(qū)這類應(yīng)用場(chǎng)景下，微電網(wǎng)一天中存在大量輕、空載時(shí)間，持續(xù)且較高的輕、空載損耗會(huì)嚴(yán)重消耗儲(chǔ)能電量，降低光儲(chǔ)系統(tǒng)整體效率與供電可靠性。

3、綜上所述，急需一種光儲(chǔ)微電網(wǎng)離網(wǎng)負(fù)荷自適應(yīng)控制系統(tǒng)及控制方法，以降低微網(wǎng)系統(tǒng)在離網(wǎng)運(yùn)行模式下的輕、空載損耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于提供一種光儲(chǔ)微電網(wǎng)離網(wǎng)負(fù)荷自適應(yīng)控制系統(tǒng)，旨在解決如何降低微網(wǎng)系統(tǒng)在離網(wǎng)運(yùn)行模式下的輕、空載損耗的問題，具體技術(shù)方案如下：

2、一種光儲(chǔ)微電網(wǎng)離網(wǎng)負(fù)荷自適應(yīng)控制系統(tǒng)，包括光儲(chǔ)微網(wǎng)能量路由系統(tǒng)和自適應(yīng)控制器；

3、所述光儲(chǔ)微網(wǎng)能量路由系統(tǒng)包括光伏電池、儲(chǔ)能電池、光伏接入變流器、儲(chǔ)能變流器、逆變器和直流母線；多個(gè)光伏電池通過光伏接入變流器連接直流母線，所述光伏接入變流器控制功率從光伏電池向直流母線單向傳輸；多個(gè)儲(chǔ)能電池分別通過儲(chǔ)能變流器連接直流母線，所述儲(chǔ)能變流器控制功率在儲(chǔ)能電池和直流母線之間雙向傳輸；所述直流母線與交流母線之間設(shè)置多個(gè)逆變器；

4、所述自適應(yīng)控制器包括檢測(cè)模塊、微處理器和通信模塊；所述檢測(cè)模塊用于采樣逆變器連接交流母線的電壓和電流信號(hào)；所述通信模塊用于實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制器與光伏接入變流器、各儲(chǔ)能變流器以及各逆變器進(jìn)行通信；所述微處理器用于處理來自光伏接入變流器、檢測(cè)模塊、各儲(chǔ)能變流器和各逆變器的信號(hào)，并向光伏接入變流器、各儲(chǔ)能變流器、各逆變器發(fā)出控制指令。

5、本發(fā)明還提供了一種所述光儲(chǔ)微電網(wǎng)離網(wǎng)負(fù)荷自適應(yīng)控制系統(tǒng)的控制方法：

6、根據(jù)檢測(cè)模塊采樣的電壓和電流信號(hào)計(jì)算交流總負(fù)荷，控制投入運(yùn)行的逆變器數(shù)量與交流總負(fù)荷的變化呈正相關(guān)變化；

7、從光伏接入變流器獲得其輸入功率，從儲(chǔ)能變流器獲得該儲(chǔ)能變流器所連接儲(chǔ)能電池的soc信號(hào)，通過檢測(cè)模塊獲得交流有功負(fù)荷；

8、當(dāng)有光照且光伏接入變流器的輸入功率不低于交流有功負(fù)荷時(shí)，若存在soc值低于socmax的儲(chǔ)能電池，則控制所有儲(chǔ)能變流器投入運(yùn)行，光伏接入變流器做最大功率跟蹤控制，光伏接入變流器供應(yīng)負(fù)載外的剩余功率對(duì)soc值低于socmax的儲(chǔ)能電池進(jìn)行充電，soc值達(dá)到socmax的儲(chǔ)能變流器不傳輸功率；若所有儲(chǔ)能電池的soc值均達(dá)到socmax時(shí)，控制光伏接入變流器退出運(yùn)行，控制所有儲(chǔ)能變流器投入運(yùn)行，各儲(chǔ)能變流器按照交流有功負(fù)荷和各儲(chǔ)能變流器額定功率的比值分配輸送功率，運(yùn)行過程中當(dāng)存在投入運(yùn)行的儲(chǔ)能電池的soc值低于閾值socmax_low時(shí)，控制光伏接入變流器重新投入運(yùn)行；其中，socmin<socmax_low<socmax，socmin為儲(chǔ)能電池soc下限值，socmax儲(chǔ)能電池soc上限值；

9、當(dāng)有光照且光伏接入變流器的輸入功率低于交流有功負(fù)荷的保持時(shí)間小于等于時(shí)間閾值t時(shí)，控制soc值高于socmin的儲(chǔ)能電池對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)能變流器投入運(yùn)行，投入運(yùn)行的各儲(chǔ)能變流器按照與的差值以及各儲(chǔ)能變流器額定功率的比值分配輸送功率；

10、當(dāng)有光照且光伏接入變流器的輸入功率低于交流有功負(fù)荷的保持時(shí)間大于時(shí)間閾值t時(shí)，控制系統(tǒng)進(jìn)入儲(chǔ)能變流器有序投切模式：控制soc值低于socmin的儲(chǔ)能電池所對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)能變流器退出運(yùn)行，將soc值高于socmin的儲(chǔ)能電池所對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)能變流器作為備選儲(chǔ)能變流器，根據(jù)輸入功率與交流有功負(fù)荷之間的差值從備選儲(chǔ)能變流器中選擇對(duì)應(yīng)數(shù)量的儲(chǔ)能變流器投入運(yùn)行；

11、當(dāng)無光照時(shí)，控制光伏接入變流器和soc值低于socmin的儲(chǔ)能電池所對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)能變流器退出運(yùn)行，系統(tǒng)進(jìn)入儲(chǔ)能變流器有序投切模式：將soc值高于socmin的儲(chǔ)能電池所對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)能變流器作為備選儲(chǔ)能變流器，根據(jù)交流有功負(fù)荷從備選儲(chǔ)能變流器中選擇對(duì)應(yīng)數(shù)量的儲(chǔ)能變流器投入運(yùn)行。

12、以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，投入運(yùn)行的逆變器數(shù)量與交流總負(fù)荷的變化呈正相關(guān)變化，具體是：

13、將各逆變器按照運(yùn)行效率從高到底進(jìn)行排列并編號(hào)，得到排列順序下各逆變器的額定功率依次為、、……、，各逆變器峰值效率對(duì)應(yīng)的輸出功率依次為、、……、，其中為逆變器的總數(shù)；

14、根據(jù)交流總負(fù)荷和公式（1）計(jì)算的取值，控制第1號(hào)至第號(hào)的逆變器投入運(yùn)行；

15、????????????????（1）

16、其中，，表示第號(hào)逆變器峰值效率對(duì)應(yīng)的輸出功率，為上功率閾值，為下功率閾值。

17、以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，根據(jù)輸入功率與交流有功負(fù)荷之間的差值從備選儲(chǔ)能變流器中選擇對(duì)應(yīng)數(shù)量的儲(chǔ)能變流器投入運(yùn)行，具體是：

18、將所有soc值高于socmin的儲(chǔ)能電池所對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)能變流器按照儲(chǔ)能電池的容量從大到小進(jìn)行排序并編號(hào)，得到備選儲(chǔ)能變流器序列一；備選儲(chǔ)能變流器序列一中各儲(chǔ)能變流器的額定功率依次為、、……、，各儲(chǔ)能變流器峰值效率對(duì)應(yīng)的輸出功率依次為、、……、，其中表示備選儲(chǔ)能變流器序列一中備選儲(chǔ)能變流器的個(gè)數(shù)；

19、根據(jù)輸入功率與交流有功負(fù)荷之間的差值和公式（2）計(jì)算的取值，控制備選儲(chǔ)能變流器序列一中第1號(hào)至第號(hào)的儲(chǔ)能變流器投入運(yùn)行；

20、????????????????????（2）

21、其中，，表示第個(gè)備選儲(chǔ)能變流器峰值效率對(duì)應(yīng)的輸出功率，表示上功率閾值，表示下功率閾值。

22、以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，當(dāng)輸入功率與交流有功負(fù)荷之間的差值小于等于時(shí)，僅控制輸出功率為的儲(chǔ)能變流器投入運(yùn)行，當(dāng)輸入功率與交流有功負(fù)荷之間的差值進(jìn)一步小于閾值時(shí)，控制輸出功率為的儲(chǔ)能變流器根據(jù)直流母線的電壓波動(dòng)進(jìn)行間歇工作。

23、以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，根據(jù)交流有功負(fù)荷從備選儲(chǔ)能變流器中選擇對(duì)應(yīng)數(shù)量的儲(chǔ)能變流器投入運(yùn)行，具體是：

24、將所有soc值高于socmin的儲(chǔ)能電池所對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)能變流器按照儲(chǔ)能電池的容量從大到小進(jìn)行排序并編號(hào)，得到備選儲(chǔ)能變流器序列二；備選儲(chǔ)能變流器序列二中各儲(chǔ)能變流器的額定功率依次為、、……、，各儲(chǔ)能變流器峰值效率對(duì)應(yīng)的輸出功率依次為、、……、，其中表示備選儲(chǔ)能變流器序列二中備選儲(chǔ)能變流器的個(gè)數(shù)；

25、根據(jù)交流有功負(fù)荷和公式（4）計(jì)算的取值，控制備選儲(chǔ)能變流器序列二中第1號(hào)至第號(hào)的儲(chǔ)能變流器投入運(yùn)行；

26、????????????????????（4）

27、其中，，表示第個(gè)備選儲(chǔ)能變流器峰值效率對(duì)應(yīng)的輸出功率，表示上功率閾值，表示下功率閾值。

28、以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，當(dāng)交流有功負(fù)荷小于等于時(shí)，僅控制輸出功率為的儲(chǔ)能變流器投入運(yùn)行，當(dāng)交流有功負(fù)荷進(jìn)一步小于閾值時(shí)，控制輸出功率為的儲(chǔ)能變流器根據(jù)直流母線的電壓波動(dòng)進(jìn)行間歇工作。

29、以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，控制儲(chǔ)能變流器進(jìn)行間歇工作，具體是：設(shè)置直流母線電壓波動(dòng)上限和下限，當(dāng)直流母線電壓達(dá)到時(shí)，儲(chǔ)能變流器閉鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，直流母線電壓下降；當(dāng)直流母線電壓下降到時(shí)，儲(chǔ)能變流器發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得直流母線電壓上升；如此往復(fù)實(shí)現(xiàn)間歇工作。

30、以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，閾值的計(jì)算公式為：

31、?????????????????????（3）

32、其中，為直流母線電容容值，為儲(chǔ)能變流器開關(guān)動(dòng)作周期。

33、以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述控制方法由所述微處理器執(zhí)行。

34、應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，具有以下有益效果：

35、本發(fā)明提供了能提高光儲(chǔ)微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行綜合效率的負(fù)荷自適應(yīng)控制系統(tǒng)及控制方法，其通過檢測(cè)交流負(fù)荷、光伏電池和儲(chǔ)能電池運(yùn)行參數(shù)，優(yōu)化光儲(chǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)中光伏接入變流器、儲(chǔ)能變流器和逆變器的投切狀態(tài)、工作次序和工作模式，移除不必要的變流器損耗，使系統(tǒng)工作在綜合效率更高的區(qū)間內(nèi)，解決現(xiàn)有光儲(chǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)在離網(wǎng)模式下輕、空載損耗過高的問題，進(jìn)而提高光儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和離網(wǎng)供電可靠性。

36、除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。