[发明专利]一种直流微网中基于荷电状态的多储能单元协调控制方法

说明书

本发明涉及一种直流微网中基于荷电状态的多储能单元协调控制方法，所述直流微网包括分别通过变流器与直流母线连接的光伏系统、负载及储能系统，所述储能系统包括多个储能单元，该方法包括：当直流微网中直流母线的电压发生波动时，通过控制储能系统的总输出功率维持直流母线的电压稳定，其中，储能系统中的各储能单元根据自身的荷电状态实现各自的输出功率分配。与现有技术相比，本发明通过动态调整各储能单元的充放电功率，可以保证储能单元间的SOC均衡，维持母线电压的稳定，同时可以防止储能单元的过充或者过放，延迟储能单元的寿命，具有方法简单、可扩展性好、鲁棒性强等优点，且易于在实际系统中实现。

技术领域

本发明涉及直流微电网技术领域，尤其是涉及一种直流微网中基于荷电状态的多储能单元协调控制方法。

背景技术

随着现代电力系统发展，新能源及微电网得到广泛关注。日前，微电网工程主要以交流微电网的形式存在，由于无谐波、同步及无功损耗等问题，直流微网得到了越来越多的重视。直流微网中由于光伏、风电等分布式电源具有波动性、不可预测性及间歇性，往往需要配置储能系统抑制功率的波动以维持母线电压稳定。考虑到直流微电网中因电源及负载的分布性，配置的储能系统通常由多个并联接入直流母线的分布式储能单元构成。储能系统协调控制的目标是储能单元功率怎样合理地被分配，与此同时，为了防止储能单元的过充或者过放，需要平衡各个储能单元间的荷电状态(State-of-charge,SOC)。

现有的直流微网中储能系统的协调控制策略主要有集中式控制及分布式控制两种方式。集中式控制由中央处理器基于强通信方式采集各个储能信息实现功率的分配，分布式控制基于弱的通信方式或者不需要通信实现各个储能单元的功率分配。相比于集中式控制分布式控制鲁棒性强，而且控制简单更实用于简单直流微网中储能系统的功率分配。通常分布式控制采用电压-功率下垂控制，其原理是采集直流母线的电压，利用虚拟阻抗调整参考电压的值实现储能系统的功率分配，这种传统下垂控制因线性阻抗的存在功率分配精度不高，且未考虑储能单元间的SOC均衡的问题。在2013年33期的《中国电机工程学报上》第16卷中，陆晓楠等人提出了一种直流微网基于储能单元SOC带有电压补偿功能的改进的下垂控制方法，通过设置下垂系数与SOC的n次方成反比实现储能单元间功率的动态分配及SOC的均衡，但是该方法随着储能单元的增加变得复杂不易实现。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种直流微网中基于荷电状态的多储能单元协调控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种直流微网中基于荷电状态的多储能单元协调控制方法，所述直流微网包括分别通过变流器与直流母线连接的光伏系统、负载及储能系统，所述储能系统包括多个储能单元，该方法包括：当直流微网中直流母线的电压发生波动时，通过控制储能系统的总输出功率维持直流母线的电压稳定，其中，储能系统中的各储能单元根据自身的荷电状态实现各自的输出功率分配。

优选的，所述储能系统的总输出功率为：

P_s＝-ΔuSC_iU_DC

其中，P_s表示储能系统的总输出功率，Δu为直流母线的电压参考值与瞬时值的差值，S表示拉普拉斯算子，C_i为第i个储能单元的电力电子变换器输出电容，U_DC为直流母线的瞬时电压。

优选的，所述储能单元的输出功率为：

其中，P_i表示参与输出功率分配的第i个储能单元的输出功率，P_s表示储能系统的总输出功率，N表示参与输出功率分配的储能单元的个数，μ_i表示第i个储能单元的SOC均衡系数。

优选的，所述第i个储能单元的SOC均衡系数为：