[发明专利]基于确定规则的波浪能独立发电系统发储用协调控制方法

说明书

本发明涉及一种基于确定规则的波浪能独立发电系统发储用协调控制方法。适用于波浪能发电和电化学储能领域。本发明所采用的技术方案是：一种基于确定规则的波浪能独立发电系统发储用协调控制方法，其特征在于：所述波浪能独立发电系统包括发电单元、储电单元、用电单元和系统协调控制器；所述发电单元包括发电单元发电支路、发电单元自用电支路和发电单元控制器；所述储电单元包括储能单元支路和储能单元控制器；所述用电单元包括非自用电交直流负载支路和负载控制器；发电单元发电支路经直流母线连接发电单元自用电支路、储能单元支路和非自用电交直流负载支路。

技术领域

本发明涉及一种基于确定规则的波浪能独立发电系统发储用协调控制方法。适用于波浪能发电和电化学储能领域。

背景技术

将波浪能发电装置发出的电就近给本地负荷(比如海上观测通讯设备、海水养殖和海洋牧场等)供电有利于降低波浪能发电的海上输电成本，提高经济效益，同时能够实现“海电海用”，加速推进海洋产业的发展。

波浪能发电装置和本地负荷所构成的小型电力系统分为两类，一类是波浪能独立发电系统，一类是将波浪能发电同光伏、风电等结合形成的混合微电网。本发明的考察对象为拓扑结构上较为简单的波浪能独立发电系统。由于波浪能同太阳能和风能一样，是一种不稳定的可再生能源，因此其在进行最大功率点跟踪发电的同时，还需要利用储能技术平滑发电功率才可为用电负荷提供稳定的电能。同光伏和风电类似，可在波浪能发电装置出口处的直流母线上增加储能单元，这样既可平滑发电功率，又可避免PTO上增加蓄能元件对装置最大功率点跟踪响应速度带来的负面影响。因此，波浪能独立发电系统的构成一般为发电单元(即波浪能发电装置)、直流母线、储能单元、负载，以及一系列的电力电子元件。

波浪能独立发电系统功率控制技术的研究较少。文献《液压波浪能发电装置稳定性及控制策略研究》(博士学位论文，济南：山东大学，2018年)针对基于液压PTO的点吸收式波浪能独立发电系统，通过对发电单元实施自适应下垂控制保证电能输出的稳定性，并未对储能单元实施有效的功率控制。文献《Design and test of a new droop controlalgorithm for a SMES/battery hybrid energy storage system》(《Energy》，2017年，第118卷，1110-1122页)针对直驱电机型的独立波浪能发电系统，采用超导磁储能系统和蓄电池组成的混合储能系统消除直流母线功率波动，并通过下垂控制实现各储能元件之间的功率分配。

针对波浪能独立发电系统，当海况条件适中，发电单元的发电功率小于负载消耗功率和储能单元最大充电功率之和时，可对发电单元实施最大功率点跟踪控制，跟踪最大发电功率。当海况条件过强，发电单元的发电功率大于负载消耗功率和储能单元最大充电功率(或者储能单元充满)时，需采用限功率运行实现功率的供需平衡，同时稳定直流母线电压。另外，发电单元有额定功率的限制，当瞬时发电功率超过额定功率时，必须限功率运行在额定功率。尽管将最大功率点跟踪控制和限功率运行结合以实施发电单元控制和系统协调控制是必要的，但尚没有一套简单可行的技术方案实现波浪能独立发电系统协调控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种基于确定规则的波浪能独立发电系统发储用协调控制方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于确定规则的波浪能独立发电系统发储用协调控制方法，其特征在于：所述波浪能独立发电系统包括发电单元、储电单元、用电单元和系统协调控制器；

所述发电单元包括发电单元发电支路、发电单元自用电支路和发电单元控制器；所述储电单元包括储能单元支路和储能单元控制器；所述用电单元包括非自用电交直流负载支路和负载控制器；发电单元发电支路经直流母线连接发电单元自用电支路、储能单元支路和非自用电交直流负载支路；

所述系统协调控制器，用于：