[发明专利]含光伏多电池储能单元基于滑模控制的SOC协同方法

说明书

本发明涉及微电网技术，具体涉及含光伏多电池储能单元基于滑模控制的SOC协同方法，微电网包括光伏系统和电池储能系统；电池储能系统包括传感器，滑模控制器，DC/DC双向整流器和电池。传感器采集本地电流、电压以及电池的SOC信号发送至滑模控制器并向邻接节点发送SOC信息；设置第一阈值和第二阈值，依据电池的SOC、第一阈值和第二阈值的大小关系，将电池分为三个工作模式；滑模控制器根据采集到的本地SOC信息，确定电池的工作模式，同时发送控制信号控制储能系统的输出电压以调节电池的输出功率。该方法能避免运行的微电网中某一节点的电池储能系统面临深度放电和过度充电的风险，适应实时变化的参考输出电压。

技术领域

本发明属于微电网技术领域，特别涉及含光伏多电池储能单元基于滑模控制的SOC协同方法。

背景技术

随着人们对于环境保护的重视，以太阳能、风能、潮汐能发电的微电网得到了广泛的应用。而此类电源受外部环境的影响，其输出功率不稳定，难以向微电网内的负荷提供稳定的电能。以光伏发电为例，其输出功率由光照强度和外部环境温度决定。因此，直接连接电网会影响电能质量，妨碍电网运行。针对上述问题，通常并联电池储能系统作为光伏系统与负荷之间的缓冲级，通过电池的充电/放电抵消光伏输出功率波动的问题。上述由光伏，电池组成的微电网通常被称为光伏储能微电网。然而，随着光伏储能微电网的建设使用规模不断扩大，其投资成本逐年提高。因此，储能系统的维护费用将会是一笔不可忽视的开支。

为了延长微电网中储能系统的使用寿命，避免储能系统中某节点的电池面临深度放电和过度充电的状态，通常希望微电网中各个节点的SOC处于相同水平，延长储能系统的使用寿命。

基于光伏系统的微电网运行时，由于光伏系统发电的波动性，难以持续对负载供电。通常在光伏微电网中并联电池储能系统(BESSs，battery energy storge systems)解决光伏系统发电时的波动性对负载的影响，当光伏系统的输出功率大于负载所需功率时，电池储能系统吸收多余的电能。反之，当光伏系统的输出功率小于负载所需功率时，电池储能系统放电，补偿光伏系统和负载之间的功率差。

由于电池储能系统反复的充电/放电，可能会造成部分BESS系统陷入过度充电/深度放电的状态。一方面，长时间陷入过度充电/深度放电会影响电池的使用寿命；另一方面，当微电网中部分电池储能系统退出工作时会导致正常工作的储能系统减少，而此时，余下正常工作的储能系统将会承受过重的负载，导致系统局部过热，损害储能系统的使用寿命。严重时，还可能引发系列安全事故。这势必会影响微电网的正常运行。

因此，为了延长储能系统的使用寿命，在控制电池储能系统时，希望各个电池储能系统的SOC(荷电状态，state of charge)在运行时处于协同状态。

发明内容

针对背景技术存在的问题，本发明提供一种基于滑模控制器的光伏微电网电池储能系统SOC协同运行方法，能够使得电池储能系统各个节点的SOC在运行过程中趋于协同一致状态，同时对于光伏发电的不确定性波动有抑制作用。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：含光伏多电池储能单元基于滑模控制的SOC协同方法，该协同方法基于微电网系统实现，微电网系统包括电池储能系统和光伏系统，电池储能系统包括：传感器、滑模控制器、DC/DC双向整流器和电池；光伏系统连接升压整流器控制光伏板的端电压；该协同方法包括以下步骤：

步骤1、传感器将所采集到电池储能系统的电压信号、电流信号以及SOC信息发送至滑模控制器；

步骤2、滑模控制器根据SOC信息，确定电池储能系统的工作模式，计算DC/DC双向整流器输出端参考电压

步骤3、滑模控制器通过所设置的电流下垂控制计算公式，生成控制信号，控制DC/DC双向整流器的输出电压，进而控制电池储能系统的输出功率。

在上述含光伏多电池储能单元基于滑模控制的SOC协同方法中，步骤2的实现包括以下步骤：