基于模糊控制规则的微电网混合储能系统功率分配方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于模糊控制规则的微电网混合储能系统功率分配方法，实现微电网混合储能系统中变滤波时间常数的功率分配策略，该方法根据储能单元的荷电状态，对低通滤波器的时间常数进行调节，动态的调整储能单元的充放电功率，使储能单元的荷电状态维持在一定的范围内，避免储能单元过充电、过放电，有利于实现微电网中混合储能系统的功率平衡。
【专利说明】基于模糊控制规则的微电网混合储能系统功率分配方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种微电网控制方法，特别涉及一种基于模糊控制规则的微电网混合 储能系统功率分配方法。
【背景技术】
[0002] 为了保证微电网运行的稳定性，保持实时功率供电平衡，需对混合储能系统加以 合理的控制。微电网功率分布如图1所示。系统中储能单元（蓄电池和超级电容器）均通 过buck/boost功率变换器与直流母线相连，实现功率的双向流动。
[0003] 目前，国内外对微电网储能系统的控制策略展开了研究。陈益哲提出了基于短期 负荷预测的微电网储能系统主动控制策略，在考虑蓄电池容量、充放电次数限制的情况下， 根据负荷预测的结果，主动的控制蓄电池的充放电，优化蓄电池的充放电曲线。张国驹等采 用超级电容器作为微电网的储能单元，建立了互补PWM控制的小信号等效模型，应用双闭 环控制和功率前馈环节实现了直流母线电压的稳定。但是单一的储能单元往往不能很好的 兼顾微电网对于能量和功率的要求。Dougal R A等提出了蓄电池-超级电容器混合储能 的概念，并从理论上证明了混合储能系统在性能上的优越性。戴咏喜等针对脉冲型负载，设 计了一种有源式混和储能连接方式，优化了蓄电池的放电状态。王虹富等采用蓄电池-超 级电容器混和储能系统，蓄电池和超级电容器根据各自特性分别平抑低频和高频的功率波 动，平滑了并网的风光有功功率，提高了并网的电能质量。现有对混合储能的研究，主要集 中于平抑并网功率的控制策略，而对独立运行微电网的电量实时平衡和电压稳定的研究较 少。
【发明内容】
[0004] 本发明是针对独立运行微电网的电量实时平衡、电压稳定的问题，提出了一种基 于模糊控制规则的微电网混合储能系统功率分配方法，是一种基于模糊控制的变滤波时间 常数的功率分配策略，该方法根据储能单元的荷电状态，对低通滤波器的时间常数进行调 节，动态的调整储能单元的充放电功率，使储能单元的荷电状态维持在一定的范围内，避免 储能单元过充电、过放电，有效的维持了直流母线电压的稳定。
[0005] 本发明的技术方案为：一种基于模糊控制规则的微电网混合储能系统功率分配方 法，根据负载的功率需求和分布式电源的功率输出，计算出微电网混和储能系统需要平抑 的功率值；根据储能单元的荷电状态，采用模糊控制规则调节滤波时间常数的大小，修正蓄 电池和超级电容器的补偿功率值，进行微电网混和储能系统的功率优化分配。
[0006] 所述模糊控制规则调节滤波时间常数的大小，具体包括：
[0007] 1)把综合负荷功率Phun看作是低频与高频两种分量的叠加，综合负荷功率P hun通 过低通滤波器后只剩余低频部分Pbat_M，这部分由蓄电池吸收或补偿，即P bat_M作为蓄电池 的参考功率；综合负荷功率phun与蓄电池的实际功率pbat做差，把所得结果p u。Μ作为超级 电容器的参考功率；
[0008] 2)对蓄电池的荷电状态S0Cbat和超级电容器的荷电状态S0Cu。进行归一化处理，荷 电状态表示当前容量与额定容量的百分比，储能荷电状态的隶属度如下：
[0009]
【权利要求】
1. 一种基于模糊控制规则的微电网混合储能系统功率分配方法，其特征在于，根据负 载的功率需求和分布式电源的功率输出，计算出微电网混和储能系统需要平抑的功率值； 根据储能单元的荷电状态，采用模糊控制规则调节滤波时间常数的大小，修正蓄电池和超 级电容器的补偿功率值，进行微电网混和储能系统的功率优化分配。
2. 根据权利要求1所述基于模糊控制规则的微电网混合储能系统功率分配方法，其特 征在于，所述模糊控制规则调节滤波时间常数的大小，具体包括： 1) 把综合负荷功率Phun看作是低频与高频两种分量的叠加，综合负荷功率Phm通过低 通滤波器后只剩余低频部分Pbat_Mf，这部分由蓄电池吸收或补偿，即Pbat_Mf作为蓄电池的参 考功率；综合负荷功率Phm与蓄电池的实际功率Pbat做差，把所得结果Pucpf作为超级电容 器的参考功率； 2) 对蓄电池的荷电状态SOCbat和超级电容器的荷电状态SOCue进行归一化处理，荷电状 态表示当前容量与额定容量的百分比，储能荷电状态的隶属度如下：
式中：SOCbat _为蓄电池荷电状态的中值；
式中：SOCucunid为超级电容器荷电状态的中值； 将€bat_s。。和Lu。。做为模糊控制的输入，设定输入量的模糊集为_(负大），ZE(零），PB(正大）}，其中^bats。。的论域为
，Iues。。的论域为[_b，b]，其中0〈a〈l， 0〈b〈l，a和b具体大小视储能单元的特性而定，取时间常数修正量AA为模糊控制的输出 量，模糊集为{NB(负大），NS(负小），ZE(零），PS(正小），PB(正大）}，相应的模糊论域为
? 3) 制定模糊规则： 当综合负荷功率Phun〈〇时： A:当蓄电池和超级电容器的荷电状态为中间值时，维持预设的时间常数不变； B:当蓄电池的荷电状态接近下限，而超级电容器荷电状态接近上限时，调小时间常数T，增大蓄电池的充电功率； C:当蓄电池的荷电状态接近上限，而超级电容器荷电状态接近下限时，调大时间常数T，增大超级电容器的充电功率； 当综合负荷功率Phun>〇时： a:当蓄电池和超级电容器的荷电状态为中间值时，维持预设的时间常数不变； b:当蓄电池的荷电状态接近下限，而超级电容器荷电状态接近上限时，调大时间常数T，减小蓄电池的放电功率； c:当蓄电池的荷电状态接近上限，而超级电容器荷电状态接近下限时，调小时间常数T，减小超级电容器的放电功率；
4) 去模糊化得到修正后时间常数： 采用加权平均法进行去模糊计算，得到参考功率的修正系数AA， ，
式中：Uli (SOCbat)为输入量SOCbat的第i个隶属度值；u2j (SOCJ为输入量SOCue的第j个隶属度值，修正后的低通滤波器时间常数为：
【文档编号】H02J3/32GK104242329SQ201410464857
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2014年9月12日
【发明者】彭道刚, 张 浩, 钟永, 于会群, 钱玉良, 李辉, 夏飞, 范俊辉 申请人:上海电力学院