[发明专利]一种离网运行时电-热联供微电网中功率自适应协同控制方法

权利要求书

1.一种离网运行时电-热联供微电网中功率自适应协同控制方法，其特征在于：应用于电-热混合储能系统，该系统包括电力网络和热力网络，电力网络包含光伏发电单元、基于蓄电池和超级电容的混合储能单元以及用电负荷，热力网络包含有热泵；光伏发电单元采用集中式变流器连接到微电网，混合储能则采用双级变流器连接到微电网；

所述功率自适应协同控制方法包括较长时间尺度的电-热耦合协同控制和较短时间尺度的下层自适应控制两部分，其中耦合协同控制部分根据光伏发电单元的出力波动、混合储能单元的实时荷电状态、热泵和终端用户的用热需求情况制定电转热的策略，实现光伏功率在混合储能与热泵间的分配；下层自适应控制部分用于实现功率在超级电容与蓄电池间的平滑转移；

所述功率自适应协同控制方法具体包括如下步骤：

(1)通过采集光伏发电单元的历史功率数据或当地的光照数据，采用小波分解与EMD相结合的方式实现对非平稳功率或光照信号的消噪及频带划分，得到若干固有模态函数，进而提取出瞬时频率-时间的关系曲线；

(2)根据得到的瞬时频率-时间关系曲线，按照蓄电池充放电次数和超级电容容量最优确定系统的分频频率，进而将非平稳功率或光照信号分成低、中、高频，低频部分由热泵平移，中高频部分则由混合储能单元进行平移；

(3)系统实际运行时，同时采集电力网络和热力网络的数据，实现能量由电到热的转换；采集的数据包括光照数据、光伏变流器的电压和电流、混合储能单元的荷电状态、交流母线电压、热泵功率以及用户的用热需求；

(4)对光伏发电单元实时输出功率进行频谱计算，结合上述分频频率，将输出功率分为低频和中高频两部分，用以分别控制热泵和混合储能单元对应的平抑功率；

(5)使混合储能单元根据自适应补偿策略平抑中高频部分功率，同时将超级电容承担的功率缺额逐步转移给蓄电池，实现功率的平滑过渡，避免蓄电池频繁充放电。

2.根据权利要求1所述的离网运行时电-热联供微电网中功率自适应协同控制方法，其特征在于：该方法的应用系统为电力网络与热力网络的耦合，实现了混合网络的协同控制和调度，满足用户的不同用能需求。

3.根据权利要求1所述的离网运行时电-热联供微电网中功率自适应协同控制方法，其特征在于：该方法在不同时间尺度的控制框架中分为电-热耦合协调控制以及快速响应的变流器自适应控制。

4.根据权利要求3所述的离网运行时电-热联供微电网中功率自适应协同控制方法，其特征在于：所述电-热耦合协调控制过程中，热泵在参与功率平抑的同时，仍需要满足终端用户的用热需求，即考虑室温的波动，对热泵的热响应能力作进一步的约束。

5.根据权利要求1所述的离网运行时电-热联供微电网中功率自适应协同控制方法，其特征在于：所述步骤(1)中的小波分解方法选用db2小波基函数，对非平稳功率或光照信号进行消噪。

6.根据权利要求1所述的离网运行时电-热联供微电网中功率自适应协同控制方法，其特征在于：对非平稳功率或光照信号频带划分得到若干固有模态函数，在各固有模态函数的瞬时频率-时间关系曲线上，提取功率的中高频和低频部分，从而确定系统的分频频率。

7.根据权利要求1所述的离网运行时电-热联供微电网中功率自适应协同控制方法，其特征在于：所述步骤(5)中对于微电网中功率和能量的中高频部分由混合储能单元直接补偿，而变化较慢的低频部分则由热泵进行补偿，两部分的分界为分频频率。

8.根据权利要求1所述的离网运行时电-热联供微电网中功率自适应协同控制方法，其特征在于：所述步骤(5)中将超级电容承担的功率缺额逐步转移给蓄电池，具体实现方法为：使混合储能单元所需补偿的功率缺额与超级电容的参考值做差，再将差值经过PI控制环节，得到稳定的蓄电池参考功率，若该参考功率超出蓄电池的功率限值，则直接取蓄电池的功率限值进行转移。

9.根据权利要求1所述的离网运行时电-热联供微电网中功率自适应协同控制方法，其特征在于：所述光伏发电单元的出力波动满足以下关系式：

P(t)＝P_sc(t)+P_sbess(t)+P_hot(t)

其中：P(t)为t时刻光伏发电单元的出力波动，P_sc(t)为t时刻蓄电池的功率，P_sbess(t)为t时刻超级电容的功率，P_hot(t)为t时刻热泵参与系统功率波动抑制的分量，t表示时间。