一种应用于多储能单元的自适应功率精准分配方法与流程

1.本发明涉及微电网储能单元技术领域，特别为一种应用于多储能单元的自适应功率精准分配方法。


背景技术：

2.能源是人类赖以生存的基础，随着传统不可再生能源的日益枯竭和愈演愈烈的环境问题，传统火力发电越来越无法满足需求。基于分布式发电技术，利用光伏、风机等新能源发电的微电网越来越受到社会各界关注。微电网作为一种新型组网构架，常由光伏、风机等分布式发电单元、分布式储能单元以及直交流负载等部分组成。
3.传统的下垂控制使用在大型电网中，其传输线路阻抗为感性，且高压传输中电能损耗相对较小，因此适用于有功
‑
频率的下垂控制策略。对于多储能设备的低压孤岛微电网，其通常在用户附近或者偏远地区独立运行，传输线路为阻性，且低压传输使得传输线路长度不同引起的电能损耗更为明显。此外，在孤岛低压微电网中不同分布式储能单元具有分散性的特点，在额定容量和外观上存在个体差异，这些都将影响逆变器输出功率的分配。孤岛模式失去了大电网的电压和频率支撑，逆变器输出功率无法按额定容量分配会导致系统内部环流，频率偏差等电能质量问题。为了解决孤岛低压微电网功率分配问题，需要提出新的控制方法。
4.中国发明专利cn 110854903b公开了一种基于自适应虚拟阻抗的孤岛微电网无功功率分配控制方法，属于微电网功率控制领域。该方法包括以下具体步骤：构建基于下垂控制的微电网系统模型、建立自适应虚拟阻抗模型、利用自适应虚拟阻抗对微电网无功功率分配进行配置。


技术实现要素：

5.本发明需要解决的技术问题孤岛低压微电网功率分配问题。
6.为解决上述技术问题，本发明包括一种应用于多储能单元的自适应功率精准分配方法，将负反馈引入逆变器的电压控制回路中，通过采样获得的电流值与自适应虚拟阻抗的值相乘，可以获得电压降，并将此电压降与电压参考值相加来获得新的电压参考值并加入控制回路中；另外，通过对逆变器本身输出有功功率和本地负载的实时检测来帮助计算逆变器应该引入的虚拟电阻值，根据电池的额定容量来分配多个分布式储能单元的输出功率。
7.优选的，具体包括如下步骤，
8.步骤s1：确定在由n个分布式储能单元组成的系统中，如果以第k个逆变器作为参照，系统中循环电流的大小可以表示为：
[0009][0010]
从而确定u
i
与e之间的电压降为：
[0011][0012]
以desu1为参照，则desu1和desu
i
之间的电压差为：
[0013]
δu＝u
i
‑
u1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)；
[0014]
步骤s2：在desu
i
中引入自适应虚拟阻抗，则流经desu
i
中虚拟电阻的功率产生的电压降可写成：
[0015][0016]
因此逆变器i输出电压到pcc的总压降可写成：
[0017][0018]
则逆变器1与逆变器i间的电压差为：
[0019][0020]
步骤三：当系统中各储能单元容量不一致时，相应逆变器应按额定容量的比例输出功率来分担负载，假设两储能单元的额定有功功率之比为k，可得其下垂系数与其额定功率呈反比，即：
[0021][0022]
由式(8)知，若两desu容量相同，则k取1，否则将按照下垂系数与额定功率呈反比计算；
[0023]
将式(8)代入式(7)中得到简化后的结果为：
[0024][0025]
上式(9)得到的自适应虚拟阻抗代入到逆变器控制系统虚拟阻抗环中并对逆变器的输出进行调节。
[0026]
采用上述方法后，本发明通过分析孤岛低压微电网系统中分布式储能单元的功率特性和影响功率精准分配的受控因素，提出了基于自适应虚拟阻抗机制的多储能单元自适应功率精准分配技术，可根据电池的额定容量来分配多个分布式储能单元的输出功率，并在传输阻抗不同的情况下消除环流，从而解决孤岛低压微电网中因传输线路阻抗不同带来的有功功率精准分配问题。
附图说明
[0027]
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0028]
图1为本发明低压微电网环流示意图。
[0029]
图2为本发明自适应虚拟阻抗示意图。
具体实施方式
[0030]
如图1所示，本发明包括一种应用于多储能单元的自适应功率精准分配方法，包括以下具体步骤。
[0031]
步骤一：两个分布式储能单元间环流的产生和流动示意图如附图1所示。当储能单元1和储能单元2控制系统的参数相同且线路阻抗相同时，i1等于i2，二者之间不存在环流；当储能单元1和储能单元2的参数或线路阻抗不同时，i1不等于i2，二者之间存在不通过负载的环流。对于储能单元1说，环流方向如附图1所示，其大小为：
[0032][0033]
同理，在由n个分布式储能单元组成的系统中，如果以第k个逆变器作为参照，系统中循环电流的大小可以表示为：
[0034][0035]
假设desu1和desu2对应的阻抗分别为z1和z2，且z1>z2，则线路压降δu1>δu2，输出电压u1小于输出电压u2，环流的方向从desu2流向desu1，输出的有功功率有p1<p2。
[0036]
针对孤岛低压微电网系统，本发明提出基于自适应虚拟阻抗的功率精准分配技术示意图如附图2所示。
[0037]
则u
i
与e之间的电压降为：
[0038][0039]
环流产生是由多逆变器并联输出电压不一致造成的，以desu1为参照，则desu1和desu
i
之间的电压差为：
[0040]
δu＝u
i
‑
u1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0041]
设desu1采用传统下垂控制策略，在desu
i
中引入自适应虚拟阻抗，则流经desu
i
中虚拟电阻的功率产生的电压降可写成：
[0042][0043]
因此逆变器i输出电压到pcc的总压降可写成：
[0044][0045]
则逆变器1与逆变器i间的电压差为：
[0046][0047]
为减小环流，逆变器1与逆变器i间的电压差值δu应尽可能接近零。
[0048]
当系统中各储能单元容量不一致时，相应逆变器应按额定容量的比例输出功率来分担负载，这不仅有利于减少系统环流，更能降低系统成本。假设两储能单元的额定有功功率之比为k，可得其下垂系数与其额定功率呈反比，即：
[0049][0050]
由式(8)知，若两desu容量相同，则k取1，否则将按照下垂系数与额定功率呈反比计算。
[0051]
将式(8)代入式(7)中得到简化后的结果为：
[0052][0053]
上式(9)得到的自适应虚拟阻抗代入到逆变器控制系统虚拟阻抗环中并对逆变器的输出进行调节。
[0054]
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式作出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质，本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。