[发明专利]一种离散式发电、储能、供电系统协同控制方法

说明书

本发明公开了一种离散式发电、储能、供电系统协同控制方法，属于发电系统管控技术领域，其特征在于，包括：步骤一、设计离散控制器设计；步骤二、抗饱和处理；在进行电压转换过程中，占空比小于100％，加入软约束限制系统的输出能力调整范围。本发明在控制方法设计时考虑的约束包括：a、对电池充放电电流的约束；b、基于SOC(荷电状态)的限制；c、对输出能力的约束；d、对下垂系数的约束；通过采用上述技术方案，本发明主要应用于提供发电‑储能‑供电系统的硬件控制，能够提高能源系统的运行效率，并保证能源系统在该状态下稳定正常工作。

技术领域

本发明属于发电系统管控技术领域，特别是涉及一种离散式发电、储能、供电系统协同控制方法。

背景技术

能源系统管理控制技术，发电-储能-供电是大部分并网、孤岛式微电网的基本工作模式，此种模式针对纯电类能源系统，包括但不限于新能源汽车、太阳能飞机、新能源产业园等，在整个系统中最重要的是对发电系统的管理和控制，分布式发电具有能效高、污染小、可靠性高、安装地点灵活等优点，但同时又存在输出功率波动性强、控制复杂等不足，控制方法是影响能源系统分布式发电工作效率的关键。为了有效整合分布式发电的优势，需要在发电系统中采用合理的控制方法。

目前的解决方案：目前对于分布式控制方法的设计思路通常为基于连续系统模型的分布式控制设计，该方法在实验室仿真环境下会有反馈准确，连续性高的优点，有利于前期对能源系统发电效果的建模仿真计算。

现有技术存在的问题：

现有技术在实际操作中存在着硬件工作中会出现边界特性和饱和特性，即实际操作中受限于控制器的追踪速度与电脑工作状态，难以对电池充电和放电状态做实时追踪和反馈，根据理论分析及实验结果发现，采用基于连续系统模型的控制器会出现以下问题：

(1)均衡性调节不理想；

只有通过限制各个通道的电池电流，控制各个通道的放电速度，最终才能保证所有电源控制器在同层级的一致性调节以及不同层级间的均衡性调节。

(2)频繁饱和导致系统不能正常运行；

对于系统在控制器运行下的频繁饱和导致系统不能正常运行问题，从系统实际运行所受到的约束出发进行分析。考虑到实际的电源控制器在运行时，由于硬件以及软件所带来的硬约束和软约束，在不考虑这些约束的情况下，控制器的控制输入不可避免地会超出约束，导致系统进入饱和状态。

发明内容

本发明解决的问题：克服现有技术的不足，提供一种离散式发电、储能、供电系统协同控制方法，保证能源系统稳定高效运行。

本发明的技术方案如下：

一种离散式发电、储能、供电系统协同控制方法，包括如下步骤：

S1、设计离散式控制器；具体为：

离散式控制器中目标函数和约束条件的计算公式，目标函数为：

其中：x_i是第i个电源控制模块电池的荷电状态，V_i是内部母线电压，Q_i是电池容量，P_i为光伏电池功率，u_i为单通道对外输出电流；i＝1,2,…,N表示电源控制模块的编号，T为采样周期；

定义I_PV＝[I_PV1,I_PV2,…,I_PVN]^T，其中则上式表示的离散数学模型可以表示为向量形式：

x(k+1)＝x(k)+TΘ(I_PV-u)