一种基于能量路由器的微电网分层协调控制方法及系统与流程

本发明涉及能源互联网
技术领域：
，具体涉及一种基于能量路由器的微电网分层协调控制方法及系统。
背景技术：
：随着分布式能源、微网等技术的发展，大量供能或耗能设备需要连接到能量传输网络中，传统输电网无法满足各类能源广泛接入的需求。能量路由器可以实现多种能源网络的互连、调度和控制。能量路由器是一种融合了信息技术与电力电子变换技术的电力装备，可实现分布式能量的高效利用和传输。能量路由器是能源互联网中的核心部分，可连接配电网和负载端，并且可以实现电能双向流动。从能量路由器的功能架构来看，多种端口导致能量路由器可能的工作状态繁多，如何设计合理的工作模式也是一个极大的挑战。在现有技术对能量路由器的控制方法中，采用高度智能化管理的能量路由器管理输配电系统，导致能量路由器应对突发故障的能力较低。技术实现要素：针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于能量路由器的微电网分层协调控制方法及系统，根据接入能量路由器的直流母线电压与能量路由器的工作状态，对接入能量路由器的储能电池、可再生能源系统进行协调控制，提高了微电网系统的稳定性，以及通过能量协调控制器对储能电池SOC状态的监控，控制能量路由器的工作状态，实现了储能电池SOC值的自主调节，提高了能量路由器应变突发故障的能力。本发明的目的是采用下述技术方案实现的：本发明提供一种基于能量路由器的微电网分层协调控制方法，其改进之处在于，所述方法包括：获取当前接入能量路由器的直流母线电压与当前能量路由器的工作状态；根据当前接入能量路由器的直流母线电压与当前能量路由器的工作状态，通过能量路由器对微电网进行分层协调控制。优选的，所述根据当前接入能量路由器的直流母线电压与当前能量路由器的工作状态，通过能量路由器对微电网进行分层协调控制，包括：步骤1.根据当前接入能量路由器的直流母线电压与当前能量路由器的工作状态，通过能量路由器对微电网进行第一层协调控制；步骤2.当经过第一层协调控制后接入能量路由器的直流母线电压不超过预设值时，基于当前接入能量路由器的直流母线电压、当前能量路由器的工作状态以及接入能量路由器的储能电池的SOC值，通过能量路由器对微电网进行第二层协调控制。进一步的，所述步骤1具体为：当接入能量路由器的直流母线电压在390～410V范围内且能量路由器处于并网或者孤岛状态时，控制能量路由器工作在下垂状态；当直流母线电压在380～390V范围内且能量路由器处于孤岛状态时，通过能量路由器控制储能电池工作在下垂状态；当直流母线电压在380V以下且能量路由器处于孤岛状态且负载过载时，通过能量路由器控制储能电池工作在恒流放电状态；当直流母线电压在410～420V范围内且能量路由器处于并网或孤岛状态时，通过能量路由器控制储能电池工作在充电状态；当直流母线电压在420V以上且能量路由器处于并网或孤岛状态时，通过能量路由器控制储能电池工作在恒流充电模式以及通过能量路由器控制可再生能源系统工作在恒压模式。进一步的，所述步骤2中的预设值为410V；所述步骤2具体为：当直流母线电压在390V以下、能量路由器处于孤岛状态以及储能电池的SOC值小于等于10％时，通过能量路由器控制储能电池停止工作；当直流母线电压在390V以下、能量路由器处于孤岛状态以及储能电池的SOC值在10％～30％范围内时，控制能量路由器进行切负载；当直流母线电压在390～410V范围内且储能电池的SOC值小于等于40％时，控制能量路由器进入并网状态,并通过能量路由器控制储能电池工作在恒流充电状态；当直流母线电压在390～410V范围内且储能电池的SOC值在40％～70％范围内时，控制能量路由器进入孤岛状态,并通过能量路由器控制储能电池工作在静止状态；当直流母线电压在390～410V范围内且储能电池的SOC值大于等于70％时，控制能量路由器进入并网状态,并通过能量路由器控制储能电池工作在恒流放电状态。优选的，所述能量路由器分别通过直流母线端口将直流母线接入,通过低压直流负载端口将低压直流负载接入,通过交流负载端口将交流负载接入,通过高压交流电网端口将高压交流电网接入。本发明还提供一种基于能量路由器的微电网分层协调控制系统，其改进之处在于，所述系统包括：获取模块，用于获取当前接入能量路由器的直流母线电压与当前能量路由器的工作状态；控制模块，用于根据当前接入能量路由器的直流母线电压与当前能量路由器的工作状态，通过能量路由器对微电网进行分层协调控制。优选的，所述控制模块，包括：第一控制单元，用于根据当前接入能量路由器的直流母线电压与当前能量路由器的工作状态，通过能量路由器对微电网进行第一层协调控制；第二控制单元，用于当经过第一层协调控制后接入能量路由器的直流母线电压不超过预设值时，基于当前接入能量路由器的直流母线电压、当前能量路由器的工作状态以及接入能量路由器的储能电池的SOC值，通过能量路由器对微电网进行第二层协调控制。进一步的，所述第一控制单元，包括：第一控制子单元，用于当接入能量路由器的直流母线电压在390～410V范围内且能量路由器处于并网或者孤岛状态时，控制能量路由器工作在下垂状态；第二控制子单元，用于当直流母线电压在380～390V范围内且能量路由器处于孤岛状态时，通过能量路由器控制储能电池工作在下垂状态；第三控制子单元，用于当直流母线电压在380V以下且能量路由器处于孤岛状态且负载过载时，通过能量路由器控制储能电池工作在恒流放电状态；第四控制子单元，用于当直流母线电压在410～420V范围内且能量路由器处于并网或孤岛状态时，通过能量路由器控制储能电池工作在充电状态；第五控制子单元，用于当直流母线电压在420V以上且能量路由器处于并网或孤岛状态时，通过能量路由器控制储能电池工作在恒流充电模式以及通过能量路由器控制可再生能源系统工作在恒压模式。进一步的，所述第二控制单元中的预设值为410V；所述第二控制单元，包括：第六控制子单元，用于当直流母线电压在390V以下、能量路由器处于孤岛状态以及储能电池的SOC值小于等于10％时，通过能量路由器控制储能电池停止工作；第七控制子单元，用于当直流母线电压在390V以下、能量路由器处于孤岛状态以及储能电池的SOC值在10％～30％范围内时，控制能量路由器进行切负载；第八控制子单元，用于当直流母线电压在390～410V范围内且储能电池的SOC值小于等于40％时，控制能量路由器进入并网状态,并通过能量路由器控制储能电池工作在恒流充电状态；第九控制子单元，用于当直流母线电压在390～410V范围内且储能电池的SOC值在40％～70％范围内时，控制能量路由器进入孤岛状态,并通过能量路由器控制储能电池工作在静止状态；第十控制子单元，用于当直流母线电压在390～410V范围内且储能电池的SOC值大于等于70％时，控制能量路由器进入并网状态,并通过能量路由器控制储能电池工作在恒流放电状态。优选的，所述能量路由器分别通过直流母线端口将直流母线接入,通过低压直流负载端口将低压直流负载接入,通过交流负载端口将交流负载接入,通过高压交流电网端口将高压交流电网接入。与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果：本发明提供的技术方案，根据接入能量路由器的直流母线电压与能量路由器的工作状态，对接入能量路由器的储能电池、可再生能源系统进行协调控制，基于本发明的技术方案，提高了能量路由器应对突发故障的能力以及微电网系统的稳定性；本发明中能量路由器根据能量协路由器监控的储能电池的SOC值对不同负载进行切除，保障了重要负载的工作时间；能量路由器依据上层指令或并网情况对储能电池的储能量进行优化控制，实现了储能电池SOC值的自主调整。附图说明图1为本发明提供的一种基于能量路由器的微电网分层协调控制方法流程图；图2为本发明实施例提供的能量路由器的结构图；图3为本发明提供的一种基于能量路由器的微电网分层协调控制系统结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提供了一种基于能量路由器的微电网分层协调控制方法，如图1所示，所述方法包括：101、获取当前接入能量路由器的直流母线电压与当前能量路由器的工作状态；102、根据当前接入能量路由器的直流母线电压与当前能量路由器的工作状态，通过能量路由器对微电网进行分层协调控制。所述步骤102包括：步骤1021、根据当前接入能量路由器的直流母线电压与当前能量路由器的工作状态，通过能量路由器对微电网进行第一层协调控制，具体为：当接入能量路由器的直流母线电压在390～410V范围内且能量路由器处于并网或者孤岛状态时，控制能量路由器工作在下垂状态；当直流母线电压在380～390V范围内且能量路由器处于孤岛状态时，通过能量路由器控制储能电池工作在下垂状态；当直流母线电压在380V以下且能量路由器处于孤岛状态且负载过载时，通过能量路由器控制储能电池工作在恒流放电状态；当直流母线电压在410～420V范围内且能量路由器处于并网或孤岛状态时，通过能量路由器控制储能电池工作在充电状态；当直流母线电压在420V以上且能量路由器处于并网或孤岛状态时，通过能量路由器控制储能电池工作在恒流充电模式以及通过能量路由器控制可再生能源系统工作在恒压模式。步骤1022、当经过第一层协调控制后接入能量路由器的直流母线电压不超过预设值时，基于当前接入能量路由器的直流母线电压、当前能量路由器的工作状态以及接入能量路由器的储能电池的SOC值，通过能量路由器对微电网进行第二层协调控制，具体为：所述步骤1022中的预设值为410V；当直流母线电压在390V以下、能量路由器处于孤岛状态以及储能电池的SOC值小于等于10％时，通过能量路由器控制储能电池停止工作；当直流母线电压在390V以下、能量路由器处于孤岛状态以及储能电池的SOC值在10％～30％范围内时，控制能量路由器切除能够停电的负载；当直流母线电压在390～410V范围内且储能电池的SOC值小于等于40％时，控制能量路由器进入并网状态,并通过能量路由器控制储能电池工作在恒流充电状态；当直流母线电压在390～410V范围内且储能电池的SOC值在40％～70％范围内时，控制能量路由器进入孤岛状态,并通过能量路由器控制储能电池工作在静止状态；当直流母线电压在390～410V范围内且储能电池的SOC值大于等于70％时，控制能量路由器进入并网状态,并通过能量路由器控制储能电池工作在恒流放电状态。优选的，所述能量路由器分别通过直流母线端口将直流母线接入,通过低压直流负载端口将低压直流负载接入,通过交流负载端口将交流负载接入,通过高压交流电网端口将高压交流电网接入，如图2所示。例如，所述高压交流电网端口用于在并网模式中吸收能量路由器的剩余电量，当能量路由器能量不足时及时补充支撑起母线电压，能量在高压交流电网与能量路由器之间是双向流动的；所述交流负载端口是为线电压为380V的普通三相交流负载供能的，能量单相流动；所述直流低压负载端口为低电压的直流负载供能，减少中间转换环节提高能量利用率；所述直流母线负载可分为分布式可再生能源系统、储能电池和其他负载3类，所述分布式可再生能源系统包括风力发电和PV(光伏发电)，所述储能电池主要是为了维持直流母线电压的稳定，起削峰填谷的作用。为了使能量路由器正常工作，正常负载功率需小于储能电池输出功率，储能电池功率小于能量路由器的功率：Pload＜Pbattery＜Prouter其中，Pload表示负载额定功率；Pbattery表示储能电池额定功率；Prouter表示能量路由器功率。实现本方案的具体控制策略如下：能量路由器根据直流母线电压进行协调控制：当直流母线电压维持在390～410V范围内，能量路由器处于并网状态或孤岛状态，可再生能源系统的功率与负载消耗的功率相等时，当能量路由器处于并网状态时能量路由器处于下垂控制。为了防止储能电池持续工作在充放电模式，此时储能电池处于停止状态。当能量路由器处于孤岛，可在生能源系统功率小于负载功率时，直流母线上功率的不平衡导致直流母线电压下降。当直流母线电压低于390V时，此时为了维持功率平衡储能电池进行放电，工作在下垂状态，使母线电压维持在390V附近。当能量路由器工作在孤岛模式且当负载出现过载情况时，直流母线电压会继续下降，当直流母线电压低于380V时，此时储能电池工作在恒流放电状态，为维持直流母线电压在380V以上，能量路由器进行切负载工作。可再生能源系统的功率较大时，直流母线电压上升，当超过410V时，此时储能电池进入充电模式，按下垂控制充电，使直流母线电压稳定在410V。此时能量路由器可能处于在并网状态或孤岛状态，当能量路由器工作在并网模式时，能量路由器工作在恒流状态。当直流母线电压继续上升超过420V时，此时储能电池工作在恒流充电模式。为了维持直流母线电压在一定范围内，可再生能源系统需弃能运行，即PV和风力发电都工作在恒压模式。孤岛控制：当能量路由器处于孤岛模式以及母线电压处于390V以下时，此时可在生能源系统功率小于负载功率，为了尽量保证重要负载的工作时间，牺牲次要负载的工作时间，能量路由器会依据能量协调控制器监控的储能电池的SOC值进行不同的切负载工作。依据负载的重要程度将负载分为A类、B类、C类共3类，其中，A类为不能停电负载，B类和C类可划分为能够停电的负载。切负载表如表1所示，当储能电池的SOC值低于10％时，储能电池进入停止状态。表1负载切除情况表SOC值≤10％10％～20％20％～30％≥30％切除负载停止BCC无储能电池功率控制：储能电池功率控制主要为了优化储能电池的储能量，提高能量路由器在孤岛状态时应对一些突发故障的能力，也使能量路由器能够接受上层调配实现能源互联网。当直流母线电压处于390～410V范围内时，储能电池处于停止状态，虽然能有效的延长储能电池的使用寿命但却降低了能量路由器应对突发故障的能力。例如，当直流母线电压处于390～410V范围内时以及能量路由器由孤岛状态进入并网状态时，储能电池因不工作而不能及时补充储能电池的能量，当孤岛状态再次发生，储能电池不能长时间为负载供能。当储能电池的储能量比较高时，储能电池不能及时的将能量送出去。因此，本发明采用储能电池功率控制的方法提高能量路由器应对一些突发故障的能力。当能量协调控制器监控的储能电池的SOC值低于40％或高于70％时，能量路由器自动检测是否并网，当检测到并网状态并且直流母线电压处于390～410V范围内时，储能电池工作由静止模式切换到恒流充放电模式，实现储能电池的自主充放电。基于上述控制方法同一构思，本发明还提供一种基于能量路由器的微电网分层协调控制系统，如图3所示，所述系统包括：获取模块，用于获取当前接入能量路由器的直流母线电压与当前能量路由器的工作状态；控制模块，用于根据当前接入能量路由器的直流母线电压与当前能量路由器的工作状态，通过能量路由器对微电网进行分层协调控制。其中，系统中的控制模块包括：第一控制单元，用于根据当前接入能量路由器的直流母线电压与当前能量路由器的工作状态，通过能量路由器对微电网进行第一层协调控制；第二控制单元，用于当经过第一层协调控制后接入能量路由器的直流母线电压不超过预设值时，基于当前接入能量路由器的直流母线电压、当前能量路由器的工作状态以及接入能量路由器的储能电池的SOC值，通过能量路由器对微电网进行第二层协调控制。所述第一控制单元，包括：第一控制子单元，用于当接入能量路由器的直流母线电压在390～410V范围内且能量路由器处于并网或者孤岛状态时，控制能量路由器工作在下垂状态；第二控制子单元，用于当直流母线电压在380～390V范围内且能量路由器处于孤岛状态时，通过能量路由器控制储能电池工作在下垂状态；第三控制子单元，用于当直流母线电压在380V以下且能量路由器处于孤岛状态且负载过载时，通过能量路由器控制储能电池工作在恒流放电状态；第四控制子单元，用于当直流母线电压在410～420V范围内且能量路由器处于并网或孤岛状态时，通过能量路由器控制储能电池工作在充电状态；第五控制子单元，用于当直流母线电压在420V以上且能量路由器处于并网或孤岛状态时，通过能量路由器控制储能电池工作在恒流充电模式以及通过能量路由器控制可再生能源系统工作在恒压模式。所述第二控制单元中的预设值为410V；所述第二控制单元，包括：第六控制子单元，用于当直流母线电压在390V以下、能量路由器处于孤岛状态以及储能电池的SOC值小于等于10％时，通过能量路由器控制储能电池停止工作；第七控制子单元，用于当直流母线电压在390V以下、能量路由器处于孤岛状态以及储能电池的SOC值在10％～30％范围内时，控制能量路由器切除能够停电的负载；第八控制子单元，用于当直流母线电压在390～410V范围内且储能电池的SOC值小于等于40％时，控制能量路由器进入并网状态,并通过能量路由器控制储能电池工作在恒流充电状态；第九控制子单元，用于当直流母线电压在390～410V范围内且储能电池的SOC值在40％～70％范围内时，控制能量路由器进入孤岛状态,并通过能量路由器控制储能电池工作在静止状态；第十控制子单元，用于当直流母线电压在390～410V范围内且储能电池的SOC值大于等于70％时，控制能量路由器进入并网状态,并通过能量路由器控制储能电池工作在恒流放电状态。所述能量路由器分别通过直流母线端口将直流母线接入,通过低压直流负载端口将低压直流负载接入,通过交流负载端口将交流负载接入,通过高压交流电网端口将高压交流电网接入。本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。当前第1页1 2 3