[发明专利]一种基于电价的交直流混合微电网分层控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及分布式发电微电网技术领域，尤其是一种基于电价的交直流混合微电网分层控制方法。

背景技术

随着用户对供电可靠性和电能质量的关注度不断提高以及太阳能、风能等各种形式的可再生能源大量利用，微电网作为分布式电源接入电网的有效途径得到了国内外学者的广泛关注。微电网一般是指将多种分布式电源、储能装置和负荷通过电力电子装置连接起来的小型电网形式，既能并网运行，与传统大电网交换能量，又能独立运行，成为一个能稳定运行的孤立系统。

相对于交流微电网来说，直流微电网拥有很多显著特征。首先，大多数的分布式电源，如光伏电池、风力发电机等，基本上都是输出直流电(或者存在直流的中间环节)；而众多的家用电器和办公设备本质上都需要直流电源才能正常工作。如果将它们接到直流微电网中，能够减少转化环节，提高能源利用率。直流微电网系统为了保持正常稳定运行，需要实时协调控制各组成单元的输出功率，以维持系统内功率平衡，随着直流微电网的不断发展，系统的结构逐渐复杂，各个组成单元的协调控制策略变得十分重要。

目前，直流微电网的协调控制策略主要为：集中式控制，集中式控制结构存在上层的中央控制器，依靠高速通信实时采集各设备的运行数据并下发控制指令。这种控制结构对中央控制器和通信设备的要求较高，一旦某个环节出现故障就可能影响系统的正常运行，不利于保证供电可靠性、实现设备的“即插即用”。

发明内容

发明目的：为解决上述技术问题，本发明提出一种基于电价的交直流混合微电网分层控制方法，该方法可以使得交直流混合微电网的控制不依赖于上层中央控制器和通信设备即可实现有效控制，实现直流电网并网与孤岛模式的平滑切换，在保证负荷的供电可靠性的同时，最大限度利用储能单元的剩余功率，降低直流系统的用电成本。

技术方案：为达到上述技术效果，本发明提出的方案为：一种基于电价的交直流混合微电网分层控制方法，该方法包括：

步骤1：将交直流混合微电网的接入单元分为两种工作模式：当功率恒定时，为能量终端，通过调节自身电压大小维持直流母线电压稳定；当电压恒定时，为松弛终端，通过调节自身输出功率维持交直流混合微电网功率平衡；直流电网中包括至少一个松弛终端；所述接入单元包括并网变流器、接口变流器、分布式发电单元、储能单元和负载；

步骤2：建立交直流混合微电网的分层控制模型，包括：功率调度层、母线电压控制层和变流器控制层；

功率调度层采集分时电价信息，并根据分时电价信息形成运行状态指令发送给并网变流器；并网变流器根据运行状体指令和直流母线电压值进入购电模式、售电模式或常规运行模式；

母线电压控制层采集直流母线电压值U_dc，将U_dc的变化范围划分为4个电压区间：[U_{2_L},U_{1_L}]、[U_{1_L},U_{1_H}]、[U_{1_H},U_{2_H}]和[U_{2_H},U_{3_H}],U_{3_H}>U_{2_H}>U_{1_H}>U_{1_L}>U_{2_L}；并网变流器、分布式发电单元和储能单元根据U_dc的变化区间在松弛终端和能量终端两种工作模式之间切换，使得每个电压区间中至少包括一个松弛终端；

变流器控制层控制接口变流器根据直流母线电压值调整输出功率，在松弛终端和能量终端这两种工作状态间切换；以及调节所在支路中电压、电流的大小；

进一步的，在母线电压控制层中，并网变流器、分布式发电单元和储能单元根据U_dc的变化区间在松弛终端和能量终端两种工作模式之间切换的具体步骤包括：

2-1：当U_dc落入区间[U_{2_H},U_{3_H}]中，分布式发电单元切换为松弛终端；