一种直流微电网的分层协调控制方法与流程

本发明属于直流微电网协调控制，具体地说是一种直流微电网的分层协调控制方法。

背景技术：

1、直流微电网是由直流构成的微电网，是未来智能配用电系统的重要组成部分，对推进节能减排和实现能源可持续发展具有重要意义，相比交流微电网，直流微电网可更高效可靠地接纳风、光等分布式可再生能源发电系统、储能单元、电动汽车及其他直流用电负荷。

2、现有直流微电网的分层协调控制方法采用中央控制器进行微电网系统的集中控制，不仅控制复杂，而且对通信质量有较高依赖性，且结构复杂、运算量大。

3、为此，本领域技术人员提出了一种直流微电网的分层协调控制方法来解决背景技术提出的问题。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种直流微电网的分层协调控制方法，以解决现有直流微电网的分层协调控制方法采用中央控制器进行微电网系统的集中控制，不仅控制复杂，而且对通信质量有较高依赖性，且结构复杂、运算量大等问题。

2、一种直流微电网的分层协调控制方法，所述直流微电网的分层协调控制方法包括如下步骤：

3、s1、根据控制目标和协调机制的不同，将直流微电网的控制分为三个层次：底层的储能变换器层、中间层的母线电压控制层和第三层的功率调度层；

4、s2、对底层的储能变换器层中的储能变换器电压外环控制中引入了鲁棒性强、抗干扰能力强的自抗扰控制增强母线电压的稳定性，在底层控制最外环利用下垂控制在蓄电池单元间实现低频功率均分；中间层的母线电压控制层将直流母线电压划分为几个区间，不同电压区间内由不同的组成单元作为松弛终端维持母线电压恒定；第三层的功率调度层，通过大容量混合储能系统的自适应控制。

5、进一步的，所述步骤s1中母线电压控制层就是将直流母线电压划分为几个区间，不同电压区间内由不同的组成单元作为松弛终端维持母线电压恒定，母线电压控制层控制策略共有三种运行模式：储能单元控制模式、并网变流器控制模式以及分布式发电单元控制模式，所述储能单元控制直流母线电压，维持系统的功率和能量平衡，所述并网变流器根据母线电压幅值变化自动由能量终端切换为松弛终端，维持直流母线电压恒定，所述分布式发电单元的出力大于负荷总需求，需要将其转化为松弛终端，以限制功率输出。

6、进一步的，所述直流微电网正常运行时，由储能单元控制直流母线电压，维持系统的功率和能量平衡，系统中的其余单元如分布式发电单元采用mppt控制，以最大限度利用可再生能源；并网变流器根据上层调度指令决定具体工作状态。

7、进一步的，所述直流微电网中，直流母线电压可以反映系统内的功率平衡状态，通常作为公共信号实现不同单元间的分布式协调与配合。

8、进一步的，所述步骤s1中功率调度层的主要任务是实现时间尺度较大的系统级功能，以达到直流微电网经济运行、供电可靠等目标，可以利用通信线路实时采集负荷功率、储能状态以及气象条件等信息，并结合历史数据，对直流系统内的各单元进行调度管理。

9、进一步的，所述步骤s2中储能变换器的电流内环控制采用可以减少开关损耗的改进型模型预测控制，使电流参数准确、快速地跟随电流参考值，加快了混合储能系统的响应速度。

10、进一步的，所述步骤s2中功率调度层的超级电容的荷电状态采用模糊控制实现自适应低通滤波控制，实时改变滤波系数从而改变蓄电池组和超级电容间的功率分配，防止超级电容过充过放。

11、进一步的，所述步骤s1中直流微电网需要考虑多个控制目标，如母线电压、系统功率分配、储能单元荷电状态，从而更好的实现分布式控制，维持微电网稳定运行。

12、进一步的，所述步骤s1中功率调度层各单元接口变换器为蓄电池接口变换器、光伏接口变换器、风机接口变换器、直流负载接口变换器、交流负载接口变换器及并网接口变换器。

13、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

14、本发明该种直流微电网的分层协调控制方法，提高系统的运行效率和经济性，保证多个电压控制单元间功率合理分配的同时，实现变流器“即插即用”的功能，直流微电网能够在不依靠任何通信的条件下，实现分散自治运行，对底层的储能变换器层中的储能变换器电压外环控制中引入了鲁棒性强、抗干扰能力强的自抗扰控制增强母线电压的稳定性，在底层控制最外环利用下垂控制在蓄电池单元间实现低频功率均分，解决了传统pi双闭环控制抗扰动性弱、pi参数调节时间较长，而滑膜控制、神经网络控制等智能算法存在结构复杂、运算量大的问题，具有广阔的市场前景。

技术特征：

1.一种直流微电网的分层协调控制方法，其特征在于：所述直流微电网的分层协调控制方法包括如下步骤：

2.如权利要求1所述一种直流微电网的分层协调控制方法，其特征在于：所述步骤s1中母线电压控制层就是将直流母线电压划分为几个区间，不同电压区间内由不同的组成单元作为松弛终端维持母线电压恒定，母线电压控制层控制策略共有三种运行模式：储能单元控制模式、并网变流器控制模式以及分布式发电单元控制模式，所述储能单元控制直流母线电压，维持系统的功率和能量平衡，所述并网变流器根据母线电压幅值变化自动由能量终端切换为松弛终端，维持直流母线电压恒定，所述分布式发电单元的出力大于负荷总需求，需要将其转化为松弛终端，以限制功率输出。

3.如权利要求2所述一种直流微电网的分层协调控制方法，其特征在于：所述直流微电网正常运行时，由储能单元控制直流母线电压，维持系统的功率和能量平衡，系统中的其余单元如分布式发电单元采用mppt控制，以最大限度利用可再生能源；并网变流器根据上层调度指令决定具体工作状态。

4.如权利要求1所述一种直流微电网的分层协调控制方法，其特征在于：所述直流微电网中，直流母线电压可以反映系统内的功率平衡状态，通常作为公共信号实现不同单元间的分布式协调与配合。

5.如权利要求1所述一种直流微电网的分层协调控制方法，其特征在于：所述步骤s1中功率调度层的主要任务是实现时间尺度较大的系统级功能，以达到直流微电网经济运行、供电可靠等目标，可以利用通信线路实时采集负荷功率、储能状态以及气象条件等信息，并结合历史数据，对直流系统内的各单元进行调度管理。

6.如权利要求1所述一种直流微电网的分层协调控制方法，其特征在于：所述步骤s2中储能变换器的电流内环控制采用可以减少开关损耗的改进型模型预测控制，使电流参数准确、快速地跟随电流参考值，加快了混合储能系统的响应速度。

7.如权利要求1所述一种直流微电网的分层协调控制方法，其特征在于：所述步骤s2中功率调度层的超级电容的荷电状态采用模糊控制实现自适应低通滤波控制，实时改变滤波系数从而改变蓄电池组和超级电容间的功率分配，防止超级电容过充过放。

8.如权利要求1所述一种直流微电网的分层协调控制方法，其特征在于：所述步骤s1中直流微电网需要考虑多个控制目标，如母线电压、系统功率分配、储能单元荷电状态，从而更好的实现分布式控制，维持微电网稳定运行。

9.如权利要求1所述一种直流微电网的分层协调控制方法，其特征在于：所述步骤s1中功率调度层各单元接口变换器为蓄电池接口变换器、光伏接口变换器、风机接口变换器、直流负载接口变换器、交流负载接口变换器及并网接口变换器。

技术总结本发明属于直流微电网协调控制技术领域，提供了一种直流微电网的分层协调控制方法，根据控制目标和协调机制的不同，将直流微电网的控制分为三个层次：底层的储能变换器层、中间层的母线电压控制层和第三层的功率调度层；对底层的储能变换器层中的储能变换器电压外环控制中引入了鲁棒性强、抗干扰能力强的自抗扰控制增强母线电压的稳定性，在底层控制最外环利用下垂控制在蓄电池单元间实现低频功率均分；中间层的母线电压控制层将直流母线电压划分为几个区间，不同电压区间内由不同的组成单元作为松弛终端维持母线电压恒定；本发明提高系统的运行效率和经济性，保证多个电压控制单元间功率合理分配的同时，实现变流器“即插即用”的功能。技术研发人员：曲浩,赵惟诚,王安顺,范金鹏,郝安祺,杨群,王琦受保护的技术使用者：中建八局第三建设有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9