[发明专利]直流微电网储能系统的SOC均衡和功率均分控制方法

说明书

本发明提供了一种直流微电网储能系统的SOC均衡和功率均分控制方法，包括：步骤1，通过低带宽通信实时获取第一电池和第二电池的荷电状态值；步骤2，计算第一电池和第二电池的荷电状态值的平均值；步骤3，将第一电池的荷电状态值或第二电池的荷电状态值与所述平均值作差值后输入第一PI控制器，第一PI控制器输出调节量。本发明有效避免了下垂系数带来的母线电压跌落，采用低带宽通信，计算不同储能单元的SOC的平均值，采用SOC均值PI闭环控制，将调节量作用到变换器输出电压参考值上，实现各储能单元SOC均衡，在各组储能单元容量相同情况下，实现功率均分。

技术领域

本发明涉及直流微电网运行与控制技术领域，特别涉及一种直流微电网储能系统的SOC均衡和功率均分控制方法。

背景技术

随着全球范围内的能源问题和环境问题的日益加剧，微电网受到各国学者广泛的关注。直流微电网不需要考虑无功功率、谐波电流等交流微电网中存在的问题，所以有关直流微电网方面的研究逐渐增加。电动汽车、计算机等直流设备的不断增多是未来智能电网发展的趋势。分布式能源发电受到地域等因素影响，导致新能源发电存在随机性、间歇性及波动性，直接接入微电网系统会使电网的稳定性受到挑战。储能单元采用有效的控制方法提高系统的整体惯性，减轻新能源发电波动造成的影响，从而维持系统的功率平衡，提升微电网运行可靠性和稳定性。因此，储能单元成为微电网不可缺少的重要组成部分。

当多组储能单元并联使用时，荷电状态不同将会导致部分储能单元过度放电或深度充电，缩短储能单元使用寿命，为避免损坏，延长储能系统的使用寿命，需使能量在各分布式储能单元之间均衡分布。文献：X.Lu,K.Sun,J.M.Guerrero,J.C.Vasquez,andL.Huang,“Double quadrant state-of-charge-based droop control method fordistributed energy storage systems in autonomous DC microgrids,”IEEETrans.Smart Grid,vol.6,no.1,pp.147–157,Jan.2015中提出传统下垂控制中的下垂系数与其SOC的n次幂成反比，通过改变SOC的幂指数n来调节均衡速度，实现各组储能单元SOC均衡和功率均分，忽略线路阻抗影响，并且放电一段时间后，SOC较低时，下垂系数显著增大，导致母线电压跌落超过允许范围内(±5％)，即便加入电压二次补偿，母线电压稳定性变差，系统不稳定。文献：Eman K.Belal,DoaaM.Yehia1,AhmedM.Azmy.Adaptive droopcontrol for balancing SOC of distributed batteries in DC microgrids.[J]IETGeneration,Transmission and Distribution,v13,n20,p 4667-4676,October 22,2019中针对各储能单元容量不同的情况，提出相对容量(储能单元单元中最大容量/本单元容量)概念，但仍未考虑线路阻抗的影响，并且下垂系数比更大，容量参数只针对小范围内适用，且同样存在SOC较低时系统不稳定问题。文献：K.D.Hoang and H.Lee,Accurate PowerSharing With Balanced Battery State of Charge in Distributed DC Microgrid,inIEEE Transactions on Industrial Electronics,vol.66,no.3,pp.1883-1893,March2019中考虑不平衡线路阻抗影响，通过SOC闭环调节下垂系数，并将功率环调节量、母线电压二次补偿量叠加到母线电压额定值。当储能单元容量不同时，功率环与SOC闭环相互影响，功率合理分配与SOC均衡无法满足，且为避免下垂控制造成母线电压跌落过大，选取系统参数有一定难度。

发明内容

本发明提供了一种直流微电网储能系统的SOC均衡和功率均分控制方法，其目的是为了解决传统的SOC均衡控制策略采用下垂控制结合低带宽通信，造成母线电压跌落过大的问题。