[发明专利]一种孤岛直流微电网的协调控制方法

说明书

一种孤岛直流微电网的协调控制方法，所述方法针对由可再生能源发电单元、蓄电池储能单元以及交直流负荷单元构成的孤岛直流微电网，首先通过对蓄电池的充放电控制，使直流母线电压随蓄电池SOC按分段下垂特性变化，再以直流母线电压为协调信号实现可再生能源发电单元和交直流负荷单元的自治运行：当SOC接近上限导致直流母线电压升高时，使可再生能源发电单元降功率运行；当SOC接近下限导致直流母线电压降低时，使负荷单元减载运行。本发明根据蓄电池SOC控制直流母线电压并将其作为电网中各个微源之间的协调信号，实现各微源的自治运行，当SOC接近限值时，通过使可再生能源发电单元降功率或负荷减载来避免蓄电池的深度充放电。

技术领域

本发明涉及一种用于控制孤岛直流微电网的方法，可实现网内各微源的自治运行并避免蓄电池在运行过程中的深度充放电，属于控制技术领域。

背景技术

孤岛直流微电网需要引入储能环节来应对风电、光伏等可再生能源发电的间歇性、不可预测性以及负荷需求的波动性，储能环节是孤岛直流微电网的功率和电压支撑。相对于超级电容储能、飞轮储能等新兴的储能技术，蓄电池储能具有技术成熟、可靠性高、造价低、适于大规模储能等优势，因此蓄电池成为孤岛直流微电网储能环节的首选。

为了延长使用寿命，蓄电池在运行过程中应避免深度充放电。蓄电池的荷电状态(state of charge，SOC)可表征蓄电池的充放电程度，因此在设计微电网的控制策略时应充分考虑蓄电池的SOC。针对孤岛直流微电网中由单一蓄电池构成的储能系统，通常采用设置SOC限值的方法来避免蓄电池的深度充放电：当SOC达到上限值时，蓄电池停止充电，进入备用状态；反之当SOC达到下限值时，蓄电池停止放电，进入待充状态。但是这种方法极大地依赖通信，模式切换信号丢失会导致蓄电池无法进入备用或待充状态，从而无法避免蓄电池的深度充放电。目前，微电网普遍采用下垂控制来实现各微源的自治协调运行，但蓄电池的SOC很少被考虑进这类分散控制策略中，严重影响了控制效果。因此，研究考虑蓄电池SOC的分散控制策略，避免蓄电池在运行过程中的深度充放电，将对孤岛直流微电网的安全稳定运行产生重要意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种孤岛直流微电网的协调控制方法，在确保孤岛直流微电网稳定运行的同时避免蓄电池的深度充放电。

本发明所述问题是以下述技术方案解决的：

一种孤岛直流微电网的协调控制方法，所述方法针对由可再生能源发电单元、蓄电池储能单元以及交直流负荷单元构成的孤岛直流微电网，首先通过对蓄电池的充放电控制，使直流母线电压随蓄电池SOC按分段下垂特性变化，再以直流母线电压为协调信号实现可再生能源发电单元和交直流负荷单元的自治运行：当蓄电池SOC逐渐接近上限导致直流母线电压升高时，使可再生能源发电单元降功率运行；当蓄电池SOC逐渐接近下限导致直流母线电压降低时，使交直流负荷单元减载运行。

上述孤岛直流微电网的协调控制方法，所述直流母线电压U_dc随蓄电池SOC变化的下垂特性曲线分为3段，分别为电压下降段、电压恒定段和电压上升段，具体表达式为：

式中，SOC表示蓄电池荷电状态，U_dc表示直流母线电压，U_n表示直流母线电压额定值，k₁、k₂、k₃分别表示电压下降段、电压恒定段和电压上升段曲线的斜率，SOC_min和SOC_max分别表示SOC的下限和上限，SOC₁表示电压下降段与电压恒定段之间的SOC阈值，SOC₂表示电压恒定段与电压上升段之间的SOC阈值。

上述孤岛直流微电网的协调控制方法，所述电压上升段曲线的斜率k₃由下式确定：