一种基于电价的交直流混合微电网分层控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及分布式发电微电网技术领域，尤其是一种基于电价的交直流混合微电 网分层控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着用户对供电可靠性和电能质量的关注度不断提高W及太阳能、风能等各种形 式的可再生能源大量利用，微电网作为分布式电源接入电网的有效途径得到了国内外学者 的广泛关注。微电网一般是指将多种分布式电源、储能装置和负荷通过电力电子装置连接 起来的小型电网形式，既能并网运行，与传统大电网交换能量，又能独立运行，成为一个能 稳定运行的孤立系统。
[0003] 相对于交流微电网来说，直流微电网拥有很多显著特征。首先，大多数的分布式电 源，如光伏电池、风力发电机等，基本上都是输出直流电（或者存在直流的中间环节）；而众 多的家用电器和办公设备本质上都需要直流电源才能正常工作。如果将它们接到直流微电 网中，能够减少转化环节，提高能源利用率。直流微电网系统为了保持正常稳定运行，需要 实时协调控制各组成单元的输出功率，W维持系统内功率平衡，随着直流微电网的不断发 展，系统的结构逐渐复杂，各个组成单元的协调控制策略变得十分重要。
[0004] 目前，直流微电网的协调控制策略主要为:集中式控制，集中式控制结构存在上层 的中央控制器，依靠高速通信实时采集各设备的运行数据并下发控制指令。运种控制结构 对中央控制器和通信设备的要求较高，一旦某个环节出现故障就可能影响系统的正常运 行，不利于保证供电可靠性、实现设备的"即插即用"。
【发明内容】
[0005] 发明目的：为解决上述技术问题，本发明提出一种基于电价的交直流混合微电网 分层控制方法，该方法可W使得交直流混合微电网的控制不依赖于上层中央控制器和通信 设备即可实现有效控制，实现直流电网并网与孤岛模式的平滑切换，在保证负荷的供电可 靠性的同时，最大限度利用储能单元的剩余功率，降低直流系统的用电成本。
[0006] 技术方案:为达到上述技术效果，本发明提出的方案为:一种基于电价的交直流混 合微电网分层控制方法，该方法包括：
[0007] 步骤1:将交直流混合微电网的接入单元分为两种工作模式：当功率恒定时，为能 量终端，通过调节自身电压大小维持直流母线电压稳定；当电压恒定时，为松弛终端，通过 调节自身输出功率维持交直流混合微电网功率平衡;直流电网中包括至少一个松弛终端； 所述接入单元包括并网变流器、接口变流器、分布式发电单元、储能单元和负载；
[000引步骤2:建立交直流混合微电网的分层控制模型，包括:功率调度层、母线电压控制 层和变流器控制层；
[0009]功率调度层采集分时电价信息，并根据分时电价信息形成运行状态指令发送给并 网变流器;并网变流器根据运行状体指令和直流母线电压值进入购电模式、售电模式或常 规运行模式；
[0010]母线电压控制层采集直流母线电压值Udc，将Udc的变化范围划分为4个电压区间： [U2_L，Ul_L ]、[ Ul_L，Ul_H]、[ Ul_H，U2_H WP [ U2_H，U3_H]，U3_H〉U2_H〉Ul_H〉Ul_L〉U2_L ;并网变流器、分布 式发电单元和储能单元根据山。的变化区间在松弛终端和能量终端两种工作模式之间切换， 使得每个电压区间中至少包括一个松弛终端；
[0011] 变流器控制层控制接口变流器根据直流母线电压值调整输出功率，在松弛终端和 能量终端运两种工作状态间切换；W及调节所在支路中电压、电流的大小；
[0012] 进一步的，在母线电压控制层中，并网变流器、分布式发电单元和储能单元根据山。 的变化区间在松弛终端和能量终端两种工作模式之间切换的具体步骤包括：
[001引2-1:当Ud潘入区间帕_H，U3_H]中，分布式发电单元切换为松弛终端；
[0014] 2-2:当Ud潘入区间[Ui_H，化山和区间帕_L，Ui_L]中，并网变流器切换为松弛终端； 当Udc落入区间[Ul_H，&_H]时，并网变流器向交流电网输入功率：当Udc落入[化_L，Ul_L]时，并 网变流器向直流电网输入功率；
[00巧]2-3:当Ud潘入区间[Ui_L，Ui_H]时，储能单元切换为松弛终端；
[0016] 进一步的，所述步骤2-1中，分布式发电单元切换为松弛终端后的工作步骤包括：
[0017] 分布式发电单元采用MPPT工作方式并对自身输出功率采用功率下垂控制，其下垂 控制特性方程为：
[0019]其中Pres_功第i台分布式发电单元的输出功率，Pres_MPPT_功第i台分布式发电单元 进行最大功率跟踪控制时所输出的功率。
[0020] 进一步的，所述步骤2-2中，并网变流器根据运行状体指令和直流母线电压值进购 电模式、售电模式或常规运行模式的具体步骤包括：
[0021] a.设Ci、C2、Cgrid分别为购电电价下限、售电电价上限和电网电价；
[0022] b.当Cl < Cgrid < C2时，并网变流器工作在常规运行状态;并网变流器对自身输出功 率采用功率下垂控制，根据直流母线电压值山。的变化平滑调节输出功率，其下垂控制特性 方程为：
[0024]其中，Pac_max_i、Pac_i分别代表第i台并网变流器的额定功率和实际输出功率。
[002引C.当Cgrid<C域Cgrid>C2时，并网变流器对自身输出电压采用电压下垂控制，其下 垂控制特性方程表达式为：
[0027] 其中Uacref_康示第i台并网变流器的输出电压参考值。
[0028] 进一步的，所述步骤2-3中，储能单元切换为松弛终端后根据自身输出功率对直流 母线电压进行电压下垂控制，控制方程表示为：
[0029] Uessref_i 二化l_L+Ul_H)/2-kess_iPess_i
[0030] 其中Uessref_^Pess_i分别代表第i台储能单元的电压参考值和输出功率值，4633_功 下垂系数，储能单元的下垂系数kess_i定义为：
[0032] 其中，50(：1、50山3、_1、50^心1分别为第1台储能单元的荷电状态值及第1台储能单元 的荷电状态上、下限值;Pess_"ax_i为第i台储能单元的额定功率，Pess_i为为第i台储能单元的 输出功率。
[0033] 有益效果:与现有技术相比，本发明具有W下优势：
[0034] 本发明可W在各种工况下满足W下交直流混合微网运行控制要求：
[0035] 1、交直流混合微电网需优先使用分布式发电单元产生的清洁能源，并能根据负荷 需求，自动调节分布式发电单元的工作模式；
[0036] 2、当直流系统内某一分布式电源或者储能单元等发生故障时，交直流混合微电网 能够保持正常运行，即各组成单元具有巧P插即用"的功能；
[0037] 3、当外部电网发生故障时，直流系统能够实现并网与孤岛模式的平滑切换；
[0038] 4、根据电网电价的分时变化，并网变流器能够通过就地控制，最大限度利用储能 单元的剩余功率，降低直流系统的用电成本；
[0039] 5、保证负荷的供电可靠性。
【附图说明】
[0040] 图1为本发明实施例的分层控制模型图；
[0041 ]图2为模式1中储能单元控制原理框图；
[0042] 图3为模式2中并网变流器控制策略流程图；
[0043] 图4为分布式发电单元控制原理框图。
【具体实施方式】
[0044] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0045] 典型交直流混合微电网结构主要由四个接入单元构成：1)