本发明属于可再生能源发电技术领域，具体讲涉及一种离网海岛光储微电网系统的控制方法及控制系统。
背景技术：
随着海洋事业的迅猛发展，海洋资源开发利用被列为经济建设的重大战略举措，海岛的保护、开发与管理成为新世纪海洋事业的热点。合理有序的开发海洋资源将极大的缓解当前陆地开发所面临的经济、资源与环境之间的矛盾。海岛的开发利用需要能源作为推力。但一般而言，多数海岛面临化石燃料短缺、运输困难、地域偏远难以与大陆联网等问题。现有柴油发电系统难以保证海岛能源供应的稳定性。由于大多数海岛及周围拥有丰富可再生能源如太阳能，通过构建高效清洁的海岛能源体系，特别是大力发展海岛微电网，不仅能够解决海岛化石燃料短缺、运输困难等问题，对保护海洋环境、促进节能减排也具有重要的意义。
围绕着小型独立微网系统中多分布式电源的协调控制和能量管理技术，国内外学术界和工程界开展了大量研究，并建设了多个具有代表性的示范工程。目前针对微网控制的研究多采用主从控制方式且由于微网变流器较为分散，主从控制器之间多依靠通信进行联系，一旦通信失败，将导致微网不能正常运行。
技术实现要素：
为克服上述现有技术的不足，本发明提出一种离网海岛光储微电网系统的控制方法及控制系统,以直流母线电压幅值为判定基准，根据电压幅值变化判定微电网系统所处工况。针对不同运行工况，选择合适控制模式，解功率决多个功率单元无法实时功率分配的问题，使得微电网系统能够保证多电源之间功率合理分配，无需互联通信，保证直流母线电压稳定及系统安全，提高了系统的控制的自治性。
实现上述目的所采用的解决方案为：
一种离网海岛光储微电网系统的控制方法，其改进之处在于：
根据采集的直流母线的电压幅值，判断所述系统所处的工作模式；
根据所述系统的工作模式，在所述系统的光伏模块和储能电池之间分配功率。
本发明提供的第一优选技术方案，其改进之处在于，所述根据所述直流母线的电压幅值，判断所述系统所处的工作模式，包括：
若所述直流母线的电压幅值小于预设的第一工作模式切换基准电压，则所述系统处于第一工作模式；
若所述直流母线的电压幅值大于等于预设的第二工作模式切换基准电压，则所述系统处于第三工作模式；
否则所述系统处于第二工作模式；
其中所述第一工作模式切换基准电压小于第二工作模式切换基准电压。
本发明提供的第二优选技术方案，其改进之处在于，所述系统在第一工作模式切换基准电压或第二工作模式切换基准电压切换工作模式时，采用电压滞环控制。
本发明提供的第三优选技术方案，其改进之处在于，所述根据所述系统的工作模式，在所述系统的光伏模块和储能电池之间分配功率，包括：
当所述系统处于第一工作模式时，所述储能电池以最大功率放电，所述光伏模块进行最大功率点跟踪控制。
本发明提供的第四优选技术方案，其改进之处在于，所述根据所述系统的工作模式，在所述系统的光伏模块和储能电池之间分配功率，包括：
当所述系统处于第二工作模式时，所述光伏模块进行最大功率点跟踪控制，对所述储能电池的充放电功率进行调整以维持所述直流母线的电压稳定；当所述储能电池的充放电功率达到最大时，通过调节所述直流母线的电压幅值维持所述系统的功率平衡。
本发明提供的第五优选技术方案，其改进之处在于，所述根据所述系统的工作模式，在所述系统的光伏模块和储能电池之间分配功率，包括：
当所述系统处于第三工作模式时，所述储能电池以最大功率充电，所述光伏模块限功率运行，维持所述系统的功率平衡。
本发明提供的第六优选技术方案，其改进之处在于，当所述系统处于第一工作模式时，对海水淡化装置进行卸荷控制。
本发明提供的第七优选技术方案，其改进之处在于，当所述系统处于第二工作模式时，若所述直流母线的电压幅值大于预设的海水淡化装置并网基准电压，则启动海水淡化装置；
所述海水淡化装置并网基准电压值在所述第一工作模式切换基准电压和第二工作模式切换基准电压之间，且大于所述直流母线的额定电压。
一种离网海岛光储微电网系统的控制系统，其改进之处在于，包括工作模式判断模块和功率分配模块：
所述工作模式判断模块根据采集的直流母线的电压幅值，判断所述微电网系统所处的工作模式；
所述功率分配模块根据所述微电网系统的工作模式，在所述微电网系统的光伏模块和储能电池之间分配功率。
本发明提供的第八优选技术方案，其改进之处在于，所述控制系统还包括海水淡化装置控制模块；
所述海水淡化装置控制模块用于在所述微电网系统处于第一工作模式时，对海水淡化装置进行卸荷控制；以及当所述微电网系统处于第二工作模式，且所述直流母线的电压幅值大于预设的海水淡化装置并网基准电压时，启动海水淡化装置。
与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：
1、基于无互联通信方式，在不同运行状态下，微电网系统任一分布式电源根据直流母线电压切换其变流器控制模式；
2、以直流母线电压幅值为判定基准，根据电压幅值变化量判定系统运行工况，在主动参与直流电压母线调节的同时，保证系统多功率单元的功率分配，使得系统安全稳定运行；
3、海岛微电网可控负荷主要是海水淡化装置，可改善海岛内的淡水供应问题，同时作为可调负荷进行投切控制。
附图说明
图1为本发明提供的一种离网海岛光储微电网系统的控制方法的流程示意图；
图2为本发明提供的一个离网海岛光储微电网系统实施例的结构示意图；
图3为本发明提供的一种离网海岛光储微电网系统的直流母线电压与系统运行模式关系框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
本发明提供的一种离网海岛光储微电网系统的控制方法的流程示意图如图1所示，包括：根据采集的直流母线的电压幅值，判断所述系统所处的工作模式；
根据所述系统的工作模式，在所述系统的光伏模块和储能电池之间分配功率。
一个离网海岛光储微电网系统实施例的结构示意图如图2所示，该微电网系统由光伏模块、储能电池、变流器、交流负荷、直流负荷、海水淡化装置和可控开关等组成。供电系统内光伏模块出端电压较低且存在较大波动性，通过升压型dc/dc变换器，实现升压、稳压以及最大功率跟踪。储能电池通过双向dc/dc变流器接入直流母线。光伏模块和储能电池在直流母线上汇流，通过光储协调控制维持直流母线电压稳定。用电负荷包括直流负荷、交流负荷和海水淡化装置，通过对海水淡化负荷的投切控制，改善海岛内的淡水供应并辅助电网系统进行功率调节。直流负荷可以直接或经dc/dc变换器与直流母线相连，交流负荷经过dc/ac变换器与直流母线相连。通过对dc/ac变换器进行恒压恒频控制维持交流负荷电压频率恒定。本发明提出基于电压幅值的离网海岛微电网协调控制方法，各单元设备具备即插即用功能，可实现多工况下各分布式电源根据直流母线电压切换其变换器控制模式，根据各自运行状态自适应进行变换器控制，使得海离网岛供电系统能够保证多个分布式电源之间的功率分配合理，满足光伏发电输入波动、负荷投切等工况下，保障直流母线稳定，实现整个系统的安全稳定运行。
图3是一种离网海岛光储微电网系统的直流母线电压与系统运行模式关系框图，如图3所示，根据直流母线电压幅值udc大小划分3种工作模式，其中u1为预设的第一工作模式切换基准电压，u2为预设的第二工作模式切换基准电压，um为预设的直流母线额定电压，uc为预设的海水淡化装置并网基准电压。变量s＝1、2和3分别表示工作模式1、2和3。为避免运行过程中工作模式频繁切换，在切换点处采用电压滞环控制。具体控制策略逻辑如下：
工作模式1：当udc<u1时，表明海岛微电网系统中储能电池无法维持直流母线电压稳定，表明此时负荷需求功率过大，储能电池已经达到放电功率上限。即ppv+pbat<pload。此时控制储能电池功率上限放电，光伏模块进行最大功率点跟踪mppt控制，最大程度减少功率缺额；同时对海水淡化装置进行卸荷控制动作，避免电压过低导致微电网系统崩溃。其中，ppv为光伏模块功率；pbat为储能电池功率，前面带+，表示储能电池放电，前面带-，表示储能电池充电；pload为负荷需求功率。
工作模式2：当u1≤udc<u2时，表明海岛微电网系统能够通过储能电池维持母线电压稳定或者储能电池充放电功率已然达到功率上限状态，但由于负荷消耗的总功率与直流母线电压有关，通过调节母线电压水平从而维持系统功率平衡。此时ppv±pbat＝pload，这种条件下母线电压给定值等于um,光伏电池进行mppt控制，可以最大程度利用光伏发电，储能电池维持直流母线电压恒定。若储能电池充放电功率达到上限，通过调节母线电压水平从而维持系统功率平衡,当母线电压升到uc时，启动海水淡化装置，消耗系统多余的能量。
工作模式3：当udc≥u2时，表明储能电池无法维持直流母线电压恒定，说明光伏发电功率过大，储能电池已经达到充电功率上限，直流母线出现功率冗余。即ppv-pbat>pload，此时，uref＝u2，储能电池恒流控制运行，储能电池功率上限充电，最大化吸收海岛微电网系统冗余能量。光伏电池处于限功率运行状态，减少发电系统输出功率，维持系统功率平衡。其中，uref为光伏电池阵列电压给定值。
海水淡化装置运行控制：海水淡化装置作为可调负荷进行投切控制，避免母线电压过低或者过高导致系统崩溃，达到辅助系统功率调节的目的：
1)卸荷控制。当直流母线电压降低至某一电压水平时，控制可控负荷切除，减少系统功率缺额，提升母线电压水平。海水淡化装置切除条件可设定为udc<u1。
2)并网控制。为避免负荷波动导致投切控制频繁触动，可在切换点处设置滞环控制，在直流母线电压回升至额定电压后将可控负荷并入系统，恢复供电，在改善电压质量的同时充分利用了光伏发电能量。海水淡化装置开启条件为udc≥uc。
本发明中，可以设置u1为海水淡化装置负荷无法工作切除电压，u2为储能电池最高工作电压。
基于同一技术构思，本发明还提供了一种离网海岛光储微电网系统的控制系统，包括工作模式判断模块和功率分配模块：
工作模式判断模块根据采集的直流母线的电压幅值，判断微电网系统所处的工作模式；
功率分配模块根据所述微电网系统的工作模式，在所述微电网系统的光伏模块和储能电池之间分配功率。
所述控制系统还包括海水淡化装置控制模块；
海水淡化装置控制模块用于在微电网系统处于第一工作模式时，对海水淡化装置进行卸荷控制；以及当微电网系统处于第二工作模式，且所述直流母线的电压幅值大于预设的海水淡化装置并网基准电压时，启动海水淡化装置。
最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。