[发明专利]一种多端口能量路由器多模态下的协调控制策略

说明书

本发明公开了一种多端口能量路由器多模态协调控制策略。多端口能量路由器实质是一种基于电力电子变压器拓扑结构发展的新型电能变换装置，实现对水电、太阳能等新能源的输送与消纳功能。能量路由器共有四个连接端口，含水电端口、光伏端口、储能端口和并网端口。四个端口协同运行，上层能量管理系统采用多模态协调控制策略，对各个端口下发指令，各端口接受并执行指令，实现由水电端口和光伏端口向能量路由器输送能量，并网端口将能量输出至电网，储能端口输出功率视功率差值而定维持系统平衡的功能。

技术领域

本发明涉及电能变换领域，特别涉及一种多端口能量路由器多模态下的协调控制策略。

背景技术

随着全球化石能源短缺和环境污染问题日益严重，新能源发电技术的日益提升，全球对新能源的重视程度逐渐提高。传统的火力发电的方式凭借可靠、易行的特点，在发电系统中占比较大。但火力发电的方式电能转化效率较低，并且对环境的污染程度较大。随着社会对可持续发展战略和环境重视程度的提升，对环境友好的可再生能源逐渐出现在人类的视野里。相较于煤、石油、天然气等化石能源，风能、太阳能等可再生能源更为清洁，且可再生能源有极大的储备，可以很好的缓解社会的能源不足的问题。而储能技术和新能源发电技术的不断发展，传统的、单一的集中式发电逐渐开始向分布式与集中式并存的发电方式转变，电能的单向流动方式也渐渐变为多向流动方式。但新能源具有间歇性、随机性和地理分散性等缺点，在将单个新能源发电并入电网时，可能出现用户侧用电量增加，接入的新能源输送功率不足的情况；也可能出现用户侧用电量减小，电网输送的电能无法被利用的情况，而接入的新能源无法实现能量的双向流动。为解决这些问题，能量路由器这一概念应运而生，所谓能量路由器，即实现能量多端口接入，能量双向流动或多向流动，提供交直流接口和调压功能等。国内外对于能量路由器装置的拓扑结构研究较多，并取得了一定的研究成果。

发明内容

为了实现能量路由器的高效正常投运，针对现有技术的不足，本发明提出了一种多端口能量路由器多模态下的协调控制策略。

一种多端口能量路由器多模态下的协调控制策略，包含以下步骤：

步骤1：状态信息判断

本发明提出的多模态协调控制策略针对不同模态，首先根据储能电池SOC值判断当前电池状态，当SOC值大于0.8时，电池处于可放电不可充电状态，当SOC值小于0.2时间，电池处于可充电不可放电状态，当SOC值处于0.2至0.8之间，电池处于即可充电也可放电状态；其次，判断光伏端口最大输出功率是否满足上层功率指令的需求。

步骤2：多模态控制策略

针对能量路由器多种模态下的控制策略，具体表现为(并网端口逆变器始终保持PQ控制策略)：

模态一：若光伏发电系统保持在最大功率追踪模态，却仍无法满足上层功率指令P₁的需求，且储能系统处于放电下限，此时小水电输出功率以满足功率指令需求；则此时设定光伏端口保持MPPT模式，最大功率输出P_PV，水电端口采用恒直流母线电压控制模式，功率输出为P₁-P_PV；

模态二：若光伏发电系统保持在最大功率追踪模态，输出功率大于上层功率指令P₁的需求，且储能系统处于放电下限，此时对储能单元进行充电操作，小水电输出功率视各功率差值而定维持系统平衡；则此时设定光伏端口保持MPPT模式，最大功率输出P_PV，储能端口保持恒功率充电模式，充电功率P_s，水电端口采用恒直流母线电压控制模式，功率输出为P_s+P₁-P_PV；