一种基于平滑控制的并网型微电网储能控制方法与流程

本发明属于微电网内储能元件间协调控制技术领域，涉及一种基于平滑控制的并网型微电网储能控制方法。

背景技术：

在超级电容器、蓄电池组、光伏阵列和风力发电机组成的并网型微电网中，光伏阵列和风力发电机的输出功率受气象条件的影响较大，会使微电网与大电网间交换的功率出现波动，对大电网的稳定运行、电能质量造成一定影响。因此，有必要通过混合储能元件之间的协调配合，来平抑微电网与大电网交换功率的波动分量。

常规的并网型混合储能控制策略往往基于储能元件均处于可调度的状态，对于储能元件存储电量过高或过低的情形，考虑较为简单。

在传统限值管理下，一旦超级电容器的荷电状态达到限值，将导致超级电容器被迫限制运行，从而丧失了其有效调节高频率功率波动的能力。这样，将使光伏阵列和风力发电机输出功率的波动量全部由蓄电池组补偿。同时，如果控制策略选择不合理，为保证超级电容器荷电状态保持在限值范围内，将会频繁地调整蓄电池组的出力。这些都会使蓄电池组的运行环境变得更加恶劣。

因此，为稳定、有效调整超级电容器的荷电状态，亟待提出一种可以自适应改变超级电容器荷电状态的控制策略，从而避免对蓄电池组出力进行频繁调整，改善蓄电池组的运行环境。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于平滑控制的并网型微电网储能控制方法，该方法能够自适应改变超级电容器及蓄电池组的输出功率。

为达到上述目的，本发明所述的基于平滑控制的并网型微电网储能控制方法包括以下步骤：

1)检测并网型微电网中超级电容器的实际荷电状态信息及光伏阵列、风力发电机及超级电容器向并网型微电网输出的功率信息；

2)将步骤1)得到的光伏阵列、风力发电机及超级电容器向并网型微电网输出的功率信息进行一阶滤波处理，得混合储能需要平抑的功率波动分量PESS；

3)根据超级电容器的实际荷电状态判断超级电容器的荷电状态等级，然后根据超级电容器的电荷等级计算超级电容器的参考输出功率；

4)根据步骤3)计算得到的超级电容器的参考输出功率调节并网型微电网中蓄电池组的输出功率，实现基于平滑控制的并网型微电网储能控制。

步骤2)中混合储能需要平抑的功率波动分量PESS的表达式为：

其中，T1为控制外环的时间常数，PPV及PWT分别为光伏阵列及风力发电机的输出功率，为一阶滤波处理的频域表达。

当超级电容器的荷电状态小于预设一级限值ε1，即

max{|SOCSC-SOCSCmin|,|SOCSC-SOCSCmax|}<ε1 (2)

则超级电容器的参考输出功率PSCref的表达式为

其中，SOCSC、SOCSCmax和SOCSCmin分别为超级电容器荷电状态的实际值、最大值及最小值，T2为控制内环的时间常数，PS′Cref为未经限幅环节得到的超级电容器的参考输出功率，PSCmax和PSCmin分别为超级电容器的可输出功率的最高值和最低值，PSCref为经过限幅环节后得到的超级电容器的参考输出功率。

当超级电容器的荷电状态大于等于预设一级限值ε1且小于预设二级限值ε2之间，即

ε1≤max{|SOCSC-SOCSCmin|,|SOCSC-SOCSCmax|}≤ε2 (5)

则超级电容器的参考输出功率PSCref为：

其中，X为幂指系数，k为比例系数，SOCSCref为超级电容器的荷电状态参考值，Tnormal、Tmax和Tmin分别为控制内环时间常数的正常值、最大值和最小值。

当超级电容器的荷电状态大于预设二级限值ε2，即

max{|SOCSC-SOCSCmin|,|SOCSC-SOCSCmax|}>ε2 (10)

则超级电容器的参考输出功率PSCref的表达式为：

其中，Kp和Ki分别为状态限制环节的比例系数及积分时间常数。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的基于平滑控制的并网型微电网储能控制方法在具体操作时，以超级电容器荷电状态作为被控对象，根据超级电容器的实际荷电状态判断超级电容器的荷电状态等级，然后根据超级电容器的电荷等级计算得到超级电容器的参考输出功率，调整超级电容器及蓄电池组的实际参考出力，使超级电容器的荷电状态恢复至参考水平，达到有效平抑功率波动分量的效果，保证超级电容器处于可充放电的状态，实现对超级电容器及蓄电池组输出功率的自适应调整，改善蓄电池组的运行环境。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明的控制框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1，本发明所述的基于平滑控制的并网型微电网储能控制方法包括以下步骤：

1)检测并网型微电网中超级电容器的实际荷电状态信息及光伏阵列、风力发电机及超级电容器向并网型微电网输出的功率信息；

2)将步骤1)得到的光伏阵列、风力发电机及超级电容器向并网型微电网输出的功率信息进行一阶滤波处理，得混合储能需要平抑的功率波动分量PESS；

3)根据超级电容器的实际荷电状态判断超级电容器的荷电状态等级，然后根据超级电容器的电荷等级计算超级电容器的参考输出功率；

4)根据步骤3)计算得到的超级电容器的参考输出功率调节并网型微电网中蓄电池组的输出功率，实现基于平滑控制的并网型微电网储能控制。

步骤2)中混合储能需要平抑的功率波动分量PESS的表达式为：

其中，T1为控制外环的时间常数，PPV及PWT分别为光伏阵列及风力发电机的输出功率。为一阶滤波处理的频域表达。

当超级电容器的荷电状态小于预设一级限值ε1，即

max{|SOCSC-SOCSCmin|,|SOCSC-SOCSCmax|}<ε1 (2)

则超级电容器的参考输出功率PSCref的表达式为

其中，SOCSC、SOCSCmax和SOCSCmin分别为超级电容器荷电状态的实际值、最大值及最小值，T2为控制内环的时间常数，PS′Cref为未经限幅环节得到的超级电容器的参考输出功率，PSCmax和PSCmin分别为超级电容器的可输出功率的最高值和最低值，PSCref为经过限幅环节后得到的超级电容器的参考输出功率。

当超级电容器的荷电状态大于等于预设一级限值ε1且小于预设二级限值ε2之间，即

ε1≤max{|SOCSC-SOCSCmin|,|SOCSC-SOCSCmax|}≤ε2 (5)

则超级电容器的参考输出功率PSCref为：

其中，X为幂指系数，k为比例系数，SOCSCref为超级电容器的荷电状态参考值，Tnormal、Tmax和Tmin分别为控制内环时间常数的正常值、最大值和最小值。

当超级电容器的荷电状态大于预设二级限值ε2，即

max{|SOCSC-SOCSCmin|,|SOCSC-SOCSCmax|}>ε2 (10)

则超级电容器的参考输出功率PSCref的表达式为：

其中，Kp和Ki分别为状态限制环节的比例系数及积分时间常数。