CN108649593B - 一种直流微网中基于荷电状态的多储能单元协调控制方法 - Google Patents

一种直流微网中基于荷电状态的多储能单元协调控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108649593B
CN108649593B CN201810684244.4A CN201810684244A CN108649593B CN 108649593 B CN108649593 B CN 108649593B CN 201810684244 A CN201810684244 A CN 201810684244A CN 108649593 B CN108649593 B CN 108649593B
Authority
CN
China
Prior art keywords
energy storage
storage system
direct
output power
storage unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810684244.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108649593A (zh
Inventor
毛玲
王璨
赵晋斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai University of Electric Power
Original Assignee
Shanghai University of Electric Power
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai University of Electric Power filed Critical Shanghai University of Electric Power
Priority to CN201810684244.4A priority Critical patent/CN108649593B/zh
Publication of CN108649593A publication Critical patent/CN108649593A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108649593B publication Critical patent/CN108649593B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
    • H02J3/383—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明涉及一种直流微网中基于荷电状态的多储能单元协调控制方法，所述直流微网包括分别通过变流器与直流母线连接的光伏***、负载及储能***，所述储能***包括多个储能单元，该方法包括：当直流微网中直流母线的电压发生波动时，通过控制储能***的总输出功率维持直流母线的电压稳定，其中，储能***中的各储能单元根据自身的荷电状态实现各自的输出功率分配。与现有技术相比，本发明通过动态调整各储能单元的充放电功率，可以保证储能单元间的SOC均衡，维持母线电压的稳定，同时可以防止储能单元的过充或者过放，延迟储能单元的寿命，具有方法简单、可扩展性好、鲁棒性强等优点，且易于在实际***中实现。

Description

一种直流微网中基于荷电状态的多储能单元协调控制方法
技术领域
本发明涉及直流微电网技术领域，尤其是涉及一种直流微网中基于荷电状态的多储能单元协调控制方法。
背景技术
随着现代电力***发展，新能源及微电网得到广泛关注。日前，微电网工程主要以交流微电网的形式存在，由于无谐波、同步及无功损耗等问题，直流微网得到了越来越多的重视。直流微网中由于光伏、风电等分布式电源具有波动性、不可预测性及间歇性，往往需要配置储能***抑制功率的波动以维持母线电压稳定。考虑到直流微电网中因电源及负载的分布性，配置的储能***通常由多个并联接入直流母线的分布式储能单元构成。储能***协调控制的目标是储能单元功率怎样合理地被分配，与此同时，为了防止储能单元的过充或者过放，需要平衡各个储能单元间的荷电状态(State-of-charge,SOC)。
现有的直流微网中储能***的协调控制策略主要有集中式控制及分布式控制两种方式。集中式控制由中央处理器基于强通信方式采集各个储能信息实现功率的分配，分布式控制基于弱的通信方式或者不需要通信实现各个储能单元的功率分配。相比于集中式控制分布式控制鲁棒性强，而且控制简单更实用于简单直流微网中储能***的功率分配。通常分布式控制采用电压-功率下垂控制，其原理是采集直流母线的电压，利用虚拟阻抗调整参考电压的值实现储能***的功率分配，这种传统下垂控制因线性阻抗的存在功率分配精度不高，且未考虑储能单元间的SOC均衡的问题。在2013年33期的《中国电机工程学报上》第16卷中，陆晓楠等人提出了一种直流微网基于储能单元SOC带有电压补偿功能的改进的下垂控制方法，通过设置下垂系数与SOC的n次方成反比实现储能单元间功率的动态分配及SOC的均衡，但是该方法随着储能单元的增加变得复杂不易实现。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种直流微网中基于荷电状态的多储能单元协调控制方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种直流微网中基于荷电状态的多储能单元协调控制方法，所述直流微网包括分别通过变流器与直流母线连接的光伏***、负载及储能***，所述储能***包括多个储能单元，该方法包括：当直流微网中直流母线的电压发生波动时，通过控制储能***的总输出功率维持直流母线的电压稳定，其中，储能***中的各储能单元根据自身的荷电状态实现各自的输出功率分配。
优选的，所述储能***的总输出功率为：
Ps＝-ΔuSCiUDC
其中，Ps表示储能***的总输出功率，Δu为直流母线的电压参考值与瞬时值的差值，S表示拉普拉斯算子，Ci为第i个储能单元的电力电子变换器输出电容，UDC为直流母线的瞬时电压。
优选的，所述储能单元的输出功率为：
Figure BDA0001711310710000021
其中，Pi表示参与输出功率分配的第i个储能单元的输出功率，Ps表示储能***的总输出功率，N表示参与输出功率分配的储能单元的个数，μi表示第i个储能单元的SOC均衡系数。
优选的，所述第i个储能单元的SOC均衡系数为：
Figure BDA0001711310710000022
其中，SOCi表示当前第i个储能单元的荷电状态，SOCavg表示储能***荷电状态的平均值。
优选的，所述储能***的总输出功率为正时，储能***放电，储能***中只有符合荷电状态大于储能单元放电阈值的储能单元参与放电。
优选的，所述储能***的总输出功率为负时，储能***充电，储能***中只有符合荷电状态小于储能单元充电阈值的储能单元参与充电。
与现有技术相比，本发明提出一种直流微网中基于SOC的多储能单元功率的动态分配协调控制方法，根据直流母线电压的波动量与直流母线上功率波动之间的关系得出储能***输出的总功率，各个储能单元在基于SOC及其均衡系数对总功率进行分配，使得分配更加有效和合理，同时达到各储能单元的SOC的均衡，可以防止储能单元的过充或者过放，延迟储能单元的寿命，具有方法简单、可扩展性好、鲁棒性强等优点，且易于在实际***中实现。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
一种直流微网中基于荷电状态的多储能单元协调控制方法，其中直流微网包括分别通过变流器与直流母线连接的光伏***、负载及储能***，储能***包括多个储能单元，各个储能单元分别通过变流器与直流母线相连。
本协调控制方法包括：当直流微网中直流母线的电压发生波动时，通过控制储能***的总输出功率维持直流母线的电压稳定，其中，储能***中的各储能单元根据自身的荷电状态实现各自的输出功率分配。
本实施例中，根据直流母线的电压的波动量推算出储能***应输出的总功率，用非线性方程描述直流微网中直流母线电压波动与功率波动之间的关系：
Figure BDA0001711310710000031
其中，Δu为直流母线的电压参考值与瞬时值的差值，S表示拉普拉斯算子，Ci为第i个储能单元的电力电子变换器输出电容，UDC为直流母线的瞬时电压，ΔP为光伏输出功率Pv与负载的消耗功率Pload间的差值，即ΔP＝Pv-Pload。
为了平滑光伏输出及负载消耗的波动以维持直流母线电压的波动，令Ps＝ΔP，Ps表示储能***的总输出功率，得到储能***的总输出功率为：
Ps＝-ΔuSCiUDC。
储能***总输出功率分配的目标应满足
Figure BDA0001711310710000032
同时达到各个储能单元SOC的均衡。因此各储能单元分配得到的输出功率为：
Figure BDA0001711310710000041
其中，Pi表示参与输出功率分配的第i个储能单元的输出功率，Ps表示储能***的总输出功率，N表示参与输出功率分配的储能单元的个数，μi表示第i个储能单元的SOC均衡系数：
Figure BDA0001711310710000042
其中，SOCi表示当前第i个储能单元的荷电状态，SOCavg表示储能***荷电状态的平均值：
Figure BDA0001711310710000043
当储能***的总输出功率Ps＞0时，储能***放电，为了保证储能单元的正常运行，储能***中只有符合SOCi＞SOCmin的储能单元参与放电，SOCmin为储能单元放电阈值。
当储能***的总输出功率Ps＜0时，储能***充电，为了保证储能单元的正常运行，储能***中只有符合SOCi＜SOCmax的储能单元参与充电，SOCmax为储能单元充电阈值。
本实施例中，假设储能***中有2个储能单元，设2个储能单元初始的SOC值分别为0.9、0.6，设SOC值为0.9的储能单元为第1个储能单元，则此时：
Figure BDA0001711310710000044
首先以储能***放电为例，则每个储能单元的输出功率为：
Figure BDA0001711310710000045
从以上的例子可知，当Ps＞0时，储能单元会放出功率以保持直流微电网的功率供需平衡以维持母线电压的稳定，基于储能单元的SOC值动态调整各储能单元间的放电功率，对于SOC相对较高的储能单元，放电时输出功率较高，对于SOC相对较低的储能单元，放电时输出功率较低。
再以储能***充电为例，此时Ps＜0，则此时每个储能单元的吸收功率为：
Figure BDA0001711310710000051
从以上的例子可知，对于SOC相对较高的储能单元，充电时吸收功率较低，对于SOC相对较低的储能单元，充电时吸收功率较高。
从以上两个例子可得出，本方法动态调整各储能单元的充放电功率，能够实现高SOC的储能单元多出力，低SOC的储能单元少出力，可以保证储能单元间的SOC均衡，维持母线电压的稳定，同时可以防止储能单元的过充或者过放，延迟储能单元的寿命。

Claims (4)

1.一种直流微网中基于荷电状态的多储能单元协调控制方法，所述直流微网包括分别通过变流器与直流母线连接的光伏***、负载及储能***，所述储能***包括多个储能单元，其特征在于，该方法包括：当直流微网中直流母线的电压发生波动时，通过控制储能***的总输出功率维持直流母线的电压稳定，其中，储能***中的各储能单元根据自身的荷电状态实现各自的输出功率分配；
所述储能***的总输出功率为：
Ps＝-ΔuSCiUDC
其中，Ps表示储能***的总输出功率，Δu为直流母线的电压参考值与瞬时值的差值，S表示拉普拉斯算子，Ci为第i个储能单元的电力电子变换器输出电容，UDC为直流母线的瞬时电压；
所述储能单元的输出功率为：
Figure FDA0002881182250000011
其中，Pi表示参与输出功率分配的第i个储能单元的输出功率，Ps表示储能***的总输出功率，N表示参与输出功率分配的储能单元的个数，μi表示第i个储能单元的SOC均衡系数。
2.根据权利要求1所述的一种直流微网中基于荷电状态的多储能单元协调控制方法，其特征在于，所述第i个储能单元的SOC均衡系数为：
Figure FDA0002881182250000012
其中，SOCi表示当前第i个储能单元的荷电状态，SOCavg表示储能***荷电状态的平均值。
3.根据权利要求1所述的一种直流微网中基于荷电状态的多储能单元协调控制方法，其特征在于，所述储能***的总输出功率为正时，储能***放电，储能***中只有符合荷电状态大于储能单元放电阈值的储能单元参与放电。
4.根据权利要求1所述的一种直流微网中基于荷电状态的多储能单元协调控制方法，其特征在于，所述储能***的总输出功率为负时，储能***充电，储能***中只有符合荷电状态小于储能单元充电阈值的储能单元参与充电。
CN201810684244.4A 2018-06-28 2018-06-28 一种直流微网中基于荷电状态的多储能单元协调控制方法 Active CN108649593B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810684244.4A CN108649593B (zh) 2018-06-28 2018-06-28 一种直流微网中基于荷电状态的多储能单元协调控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810684244.4A CN108649593B (zh) 2018-06-28 2018-06-28 一种直流微网中基于荷电状态的多储能单元协调控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108649593A CN108649593A (zh) 2018-10-12
CN108649593B true CN108649593B (zh) 2021-04-30

Family

ID=63750153

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810684244.4A Active CN108649593B (zh) 2018-06-28 2018-06-28 一种直流微网中基于荷电状态的多储能单元协调控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108649593B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110137992B (zh) * 2019-04-26 2020-09-01 上海电力学院 一种孤岛直流微电网协调稳定运行控制方法
CN110071531B (zh) * 2019-05-22 2023-03-31 东北大学 一种大规模储能与永磁风力发电协调控制***及方法
CN110148958A (zh) * 2019-06-10 2019-08-20 南京工程学院 一种基于soc均衡下垂控制的混合储能***控制策略
CN111181207B (zh) * 2020-01-07 2021-09-21 重庆理工大学 一种分布式锂电池组储能***
CN111987712B (zh) * 2020-07-29 2021-11-12 浙江大学 多电压等级直流配电网储能下垂系数分布式控制方法
CN112542828B (zh) * 2020-12-02 2022-08-30 国网江苏省电力有限公司常州供电分公司 电压的调整方法、直流微电网和计算机可读存储介质
CN112736951B (zh) * 2020-12-28 2023-07-28 国网天津市电力公司电力科学研究院 基于多电平储能型变换器的退役电池梯次利用***及方法
CN113890004A (zh) * 2021-09-30 2022-01-04 国网江苏省电力有限公司连云港供电分公司 一种基于直流微电网的多储能控制方法
CN116094016B (zh) * 2023-04-11 2023-06-27 深圳市德兰明海新能源股份有限公司 一种储能设备交流多相***及其电量均衡控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104810843A (zh) * 2014-12-08 2015-07-29 盐城工学院 基于电池荷电状态的mw级电池储能***有功功率控制方法
CN105552945A (zh) * 2016-02-29 2016-05-04 刘丰 电池储能***
CN106300324A (zh) * 2016-08-26 2017-01-04 上海电力学院 直流微网储能分级自适应协调控制方法
CN107482608A (zh) * 2017-07-13 2017-12-15 上海电力学院 基于需求侧功率分配的直流微电网母线电压协调控制方法
CN206922510U (zh) * 2017-03-08 2018-01-23 深圳职业技术学院 混合储能控制装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104810843A (zh) * 2014-12-08 2015-07-29 盐城工学院 基于电池荷电状态的mw级电池储能***有功功率控制方法
CN105552945A (zh) * 2016-02-29 2016-05-04 刘丰 电池储能***
CN106300324A (zh) * 2016-08-26 2017-01-04 上海电力学院 直流微网储能分级自适应协调控制方法
CN206922510U (zh) * 2017-03-08 2018-01-23 深圳职业技术学院 混合储能控制装置
CN107482608A (zh) * 2017-07-13 2017-12-15 上海电力学院 基于需求侧功率分配的直流微电网母线电压协调控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《考虑 SOC 特性的微电网 VSG 运行参数边界分析》;李吉祥等;《电网技术》;20180515;第42卷(第5期);1451-1457页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108649593A (zh) 2018-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108649593B (zh) 一种直流微网中基于荷电状态的多储能单元协调控制方法
CN107222013B (zh) 独立光伏混合储能***能量控制方法
CN108695874B (zh) 一种复合储能型双向功率变换装置
CN111987713B (zh) 一种基于荷电状态均衡的直流微网改进下垂控制方法
CN112600188B (zh) 一种直流微电网多储能soc均衡的分段自适应下垂控制方法
CN107482608B (zh) 基于需求侧功率分配的直流微电网母线电压协调控制方法
CN104993602A (zh) 一种模块化的储能***
CN107565586B (zh) 一种双级式储能变流器有功功率控制方法
CN110808599B (zh) 一种孤岛直流微电网并联多储能荷电状态均衡控制方法
CN105591383B (zh) 一种直流微网变功率控制装置及控制方法
CN108899921A (zh) 一种面向储能的多端口能量路由器能量管理策略
CN115882490A (zh) 基于soc的蓄电池改进下垂控制方法及***
CN111900710A (zh) 一种并网型直流微电网协调控制方法
CN112310990A (zh) 一种基于荷电状态的直流微电网多储能***均衡控制方法
CN110148958A (zh) 一种基于soc均衡下垂控制的混合储能***控制策略
CN107240925B (zh) 一种微电网中储能电池***的控制方法
CN109120012B (zh) 单相混合储能逆变器的多机并行***及控制方法
CN112886623A (zh) 一种储能变流器vsg模式能量管理协调控制方法和***
Han et al. Energy storage frequency response control considering battery aging of electric vehicle
Zheng et al. SOC balancing control strategy based on piecewise adaptive droop coefficient algorithm for multi-energy storage units in dc microgrid
CN112952874B (zh) 一种独立微电网储能变流器单机能量自治控制方法和***
CN208209539U (zh) 多种二次电池并联储能装置
CN109995126A (zh) 一种光储直流微网的改进型负荷动态分配方法
CN109962483B (zh) 蓄电池***和蓄电池***的控制方法
CN117977588B (zh) 微电网的能量分配方法、控制装置及能量分配设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant