[发明专利]一种户用型能量路由器的控制方法

权利要求书

1.一种户用型能量路由器的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

S1：构建能量路由器底层控制策略，包含光伏控制、混合储能控制以及逆变器控制；

S2：采用一种基于虚拟电阻的预同步控制，实现能量路由器并网和离网两种工况的无缝切换；

S3：构建能量管理策略，将能量路由器划分为不同工作模式，各模式采取不同的优化调度方法；

在所述步骤S3中，能量路由器的能量管理及工作模式包括以下内容：

S3-1.离网状态时的工作模式，如下：

1)常规模式

SOC_bat为蓄电池的荷电状态，SOC_min和SOC_max表示蓄电池的放电下限和充电上限，P_ESS为正表示蓄电池进行充电，P_ESS-max和P_min1分别为储能充放电功率上限和下限；

当储能蓄电池功率和荷电状态处于合理范围，即：SOC_min＜SOC_bat＜SOC_max且P_min1＜P_ESS＜P_ESS-max，系统无需任何操作；

2)限功率模式

当P_ESS＞P_ESS-max时，光伏发电系统退出MPPT控制，在限功率模式下运行，功率限制值为：

P_lim＝0.9P_ESS-max+P_Load 式(14)

在功率不超限的情况下，当0＜P_ESS＜P_ESS-max、80％＜SOC_bat＜90％时，储能达到充电上限，光伏发电系统退出MPPT控制，在限功率模式下运行，功率限制为：

P_lim＝9(0.9-SOC_bat)P_ESS-max+P_Load 式(15)

3)投切负载模式

P_min1和P_min2分别为三级负荷投切预设值和二级负荷投切预设值，且满足P_min2＜P_min1；当P_ESS＜P_min1时，系统进入投切负载模式，断开三级负荷开关；当P_ESS＞P_min1+ΔP₁时，ΔP₁为一个回环预设值，闭合三级负荷开关；当P_ESS＜P_min2＜P_min1时，断开二级负荷开关；当P_ESS＞P_min2+ΔP₁时，闭合二级负荷开关；

当P_min1＜P_ESS＜0、SOC_bat＜30％时，系统进入投切负载模式，此时蓄电池荷电状态达到1级警戒，断开三级负荷开关；当P_min1＜P_ESS＜0、SOC_bat＞30％+ΔSOC时，ΔSOC为一个回环预设值，闭合三级负荷开关；当P_min1＜P_ESS＜0、SOC_bat＜20％时，此时蓄电池荷电状态达到放电最低下限，断开二级负荷开关；当P_min1＜P_ESS＜0、SOC_bat＞20％+ΔSOC时，闭合二级负荷开关；

S3-2.并网状态时根据预测电价来调节电网功率，使经济效益最大化；

优化设置：将一天分为N个时段，调度时间为t＝{1,2,3,4.....,N,N＝24}；

1)约束条件

设P_b^t、P_s^t分别为在t时段的购电功率和售电功率，P_b^max、P_s^max分别为在t时刻的购电功率上限和售电功率上限，则主网购售电具有如下约束：

设P_ch^t和P_dch^t分别t时刻的充放电功率，P_ch^max、P_dch^max分别为充放电功率最大值约束，u_ch、u_dch只可取0或1，用来构建充放电互补约束，则储能充放电的功率约束为：

设微电网安装了总存储能量为s_max的储能装置，s_t表示在时段t的存储能量，s_max，s_min分别为电储能能量最大值、最小值，η_c、η_d分别为充放电效率系数，则储能的能量约束为：

假设P_pv^t为t时段光伏的预测发电功率，P_Load^t为t时段的预测负荷功率，则功率平衡约束为：

P_b^t+P_dch^t+P_pv^t＝P_s^t+P_ch^t+P_Load^t 式(19)

2)目标函数

设电网购售电成本函数为C(P_b,P_s)和储能充放电寿命成本函数为C(P_ch,P_dch)，分别为时隙t中微电网和主电网设置的电力采购价格，c_s表示充放电寿命的摊销成本系数，则成本函数为：

总成本函数为：

C_total＝C(P_b,P_s)+C_s(P_ch,P_dch) 式(21)

3)优化求解

基于分支定界法原理：对规划问题的所有可行解空间进行查找，通过将可行解空间进行分割成小的分支，为每一个分支的解计算一个下界，从而寻找到最终的最优解，这也是分支定界法的三个步骤：分支、松弛和下界；

调用CPLEX求解器和Yalmip工具箱进行优化调度求解，使式(22)总成本目标函数达到最小值，最终得到储能充放电的日优化调度曲线：

minC_total＝[C(P_b,P_s)+C_s(P_ch,P_dch)]_min 式(22)。