一种基于功率控制的储能型交直流混合微网系统及控制方法与流程

1.本发明涉及储能和新能源技术领域，特别涉及一种基于功率控制的储能型交直流混合微网系统及控制方法。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提到了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
3.随着可再生能源(renewable energy sources，ress)、储能单元(energy storage units，esus)和电动汽车(electricvehicles，evs)等现代负荷不断的接入配电系统，使电网互联在效率、可靠性和电能质量等方面面临严峻挑战。其中，影响电能质量的主要因素包括过电压、导线过载和电压不平衡三个方面。在这种情况下，微电网作为一种新型供能系统，可以实现同一集群中多个ress、esus和负载的互连，确保整个系统的可调度性、可靠性和稳定性，有助于提高配电网的承载能力，进而增加接入到电力系统中的分布式能源(distributed energyresources，ders)的数量。
4.微网系统是实现新型可再生能源可靠消纳的有效方式。根据能量传输方式的不同，微网系统可以分为交流微网和直流微网两大类。微网系统通常以并网模式运行，在并网运行模式下，交流微网和直流微网都需在公共耦合点(point of common coupling，pcc，也称并网连接点)处安装一个适当的双向交互式功率转换器，以此获得外部电网的电压、功率支撑，从而确保供能系统的稳定可靠运行。由于大部分配电系统是交流特性的，因此交流微网系统与传统设备具有更佳的兼容性；但从另一方面来看，直流微网需要更少的能量转换级，这使得直流微网在整合可再生能源和供能方面具有比交流微网更高的效率。如何将交流微网和直流微网的优势进行结合利用是目前研究的重点。随着研究的不断深入，一种混合交直流微网系统逐渐成为现代电力系统的有效替代方案。混合交直流微网系统兼顾了交流微网和直流微网的优势，混合交直流微网系统的出现和应用，加快了分布式可再生能源的消纳，实现了清洁、可靠供能，进一步完善了我国的能源供应体系。采用合适的能量管理策略来处理交流子网和直流子网的协同调度问题，对实现完全可调度的电网潮流、荷电状态(soc)平衡以及稳定可靠运行等具有重要意义。
5.微网系统的能量管理通常采用分级控制方法来实现，在初级控制级实现比例功率共享，在第二级控制级使用集中控制器来实现微网的精确能量管理，但该能量管理系统未考虑储能单元的作用，在系统孤岛运行模式下存在功率波动问题。
6.如何提供一种考虑储能单元作用的交直流混合微网系统控制方法，是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

7.本发明实施例提供了一种基于功率控制的储能型交直流混合微网系统及控制方法，以解决现有微网系统控制方法未考虑储能单元的作用的问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要
确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
8.根据本发明实施例的第一方面，提供了一种基于功率控制的储能型交直流混合微网系统控制方法。
9.在一个实施例中，一种基于功率控制的储能型交直流混合微网系统控制方法，用于控制一微网系统，所述微网系统包括：中央控制器、变换器、交流负载、直流负载、分布式能源，所述方法包括以下步骤：
10.获取微网系统内各分布式能源的设备基本信息，进行第一个周期的控制；
11.在每个控制周期，收集各分布式能源的运行信息，根据各分布式能源的运行信息，确定下一个控制周期所有储能单元的有功功率参考值和所有分布式能源的无功功率参考值。
12.可选地，所述设备基本信息包括设备类型、设备位置或额定容量中的一个或者多个。
13.可选地，所述第一个周期的控制，包括以下步骤：
14.所有储能单元的有功功率参考值和所有分布式能源的无功功率参考值根据分布式能源额定容量、储能单元容量与电网功率因数计算获得。
15.可选地，所述确定下一个控制周期所有储能单元的有功功率参考值的步骤，包括：
16.第k+1个控制周期的所有储能单元的有功功率参考值如下式所示：
[0017][0018]
其中，表示所有储能单元的有功功率参考值，p
l
(k)表示微网系统第k个控制周期的有功功率，表示第k+1个控制周期电网的有功功率参考值。
[0019]
可选地，所述确定下一个控制周期所有分布式能源的无功功率参考值的步骤，包括：
[0020][0021]
其中，表示第k+1个控制周期所有分布式能源的无功功率参考值；q
l
(k)表示第k个控制周期微网系统的交流母线吸收的无功功率；表示第k+1个控制周期电网的无功功率参考值；q
iui
(k)表示第k个控制周期变换器输出无功功率。
[0022]
可选地，所述方法还包括：在每个控制周期，根据各分布式能源的运行信息，确定下一个控制周期各分布式能源的标量系数。
[0023]
可选地，所述第一个控制周期中，各分布式能源的标量系数为设定的初始值。
[0024]
可选地，所述确定下一个控制周期各分布式能源的标量系数的步骤，包括：
[0025]
当
[0026][0027]
其中，表示第k+1个控制周期所有储能单元的有功功率参考值，
表示第k个控制周期所有储能单元的最小充电功率，表示第k个控制周期所有储能单元的最大放电功率，α
esu
表示第k+1个控制周期储能单元的有功功率标量系数。
[0028]
可选地，所述确定下一个控制周期各分布式能源的标量系数的步骤，包括：
[0029]
当
[0030]
α
esu
＝-1
[0031]
其中，表示第k+1个控制周期所有储能单元的有功功率参考值，表示第k个控制周期所有储能单元的最小充电功率，α
esu
表示第k+1个控制周期储能单元的有功功率标量系数。
[0032]
可选地，所述确定下一个控制周期各分布式能源的标量系数的步骤，包括：
[0033]
当
[0034]
α
esu
＝1
[0035]
其中，表示第k+1个控制周期所有储能单元的有功功率参考值，表示第k个控制周期所有储能单元的最大放电功率，α
esu
表示第k+1个控制周期储能单元的有功功率标量系数。
[0036]
可选地，所述确定下一个控制周期各分布式能源的标量系数的步骤，包括：
[0037]
当
[0038][0039]
其中，表示第k+1个控制周期所有分布式能源的无功功率参考值；表示第k个控制周期所有分布式能源的最大无功功率参考值；αq表示分布式能源的无功功率标量系数。
[0040]
可选地，所述方法还包括控制各储能单元荷电状态均衡的步骤，包括：
[0041]
将第i个储能单元荷电状态值soci与各储能单元荷电状态平均值soca进行加权，获得第i个储能单元的比例系数权重α
pi
；
[0042]
在充电模式下，储能单元的比例系数权重α
pi
与荷电状态值soci成反比；
[0043]
在放电模式下，储能单元的比例系数权重α
pi
与荷电状态值soci成正比。
[0044]
可选地，所述控制各储能单元荷电状态均衡的步骤，还包括：限制储能单元有功功率标量系数α
esu
的值低于各储能单元荷电状态平均值soca。
[0045]
可选地，所述储能单元的有功功率参考值如下式所示：
[0046]
(1)充电模式
[0047][0048]
(2)放电模式
[0049][0050]
其中，上标p是调整soc均衡速度的收敛因子，表示储能单元i的有功功率参考
值，表示储能单元i的最小充电功率，表示储能单元i的最大放电功率。
[0051]
根据本发明实施例的第二方面，提供了一种基于功率控制的储能型交直流混合微网系统。
[0052]
在一个实施例中，所述系统包括：中央控制器、变换器、交流负载、直流负载、分布式能源；
[0053]
中央控制器获取微网系统内各分布式能源的设备基本信息，进行第一个周期的控制；
[0054]
在每个控制周期，中央控制器收集各分布式能源的运行信息，根据各分布式能源的运行信息，确定下一个控制周期所有储能单元的有功功率参考值和所有分布式能源的无功功率参考值。
[0055]
可选地，所述设备基本信息包括设备类型、设备位置或额定容量中的一个或者多个。
[0056]
可选地，所述中央控制器还用于：在第一个周期的控制中，根据分布式能源额定容量、储能单元容量与电网功率因数，计算获得所有储能单元的有功功率参考值和所有分布式能源的无功功率参考值。
[0057]
可选地，所述确定下一个控制周期所有储能单元的有功功率参考值，包括：
[0058]
第k+1个控制周期的所有储能单元的有功功率参考值如下式所示：
[0059][0060]
其中，表示所有储能单元的有功功率参考值，p
l
(k)表示微网系统第k个控制周期的有功功率，表示第k+1个控制周期电网的有功功率参考值。
[0061]
可选地，所述确定下一个控制周期所有分布式能源的无功功率参考值，包括：
[0062][0063]
其中，表示第k+1个控制周期所有分布式能源的无功功率参考值；q
l
(k)表示第k个控制周期微网系统的交流母线吸收的无功功率；表示第k+1个控制周期电网的无功功率参考值；q
iui
(k)表示第k个控制周期变换器输出无功功率。
[0064]
可选地，所述中央控制器还用于：在每个控制周期，根据各分布式能源的运行信息，确定下一个控制周期各分布式能源的标量系数。
[0065]
可选地，所述中央控制器还用于：所述第一个控制周期中，设定各分布式能源的标量系数的初始值。
[0066]
可选地，所述确定下一个控制周期各分布式能源的标量系数，包括：
[0067]
当
[0068][0069]
其中，表示第k+1个控制周期所有储能单元的有功功率参考值，表示第k个控制周期所有储能单元的最小充电功率，表示第k个控制周期所有储能
单元的最大放电功率，α
esu
表示第k+1个控制周期储能单元的有功功率标量系数。
[0070]
可选地，所述确定下一个控制周期各分布式能源的标量系数，包括：
[0071]
当
[0072]
α
esu
＝-1
[0073]
其中，表示第k+1个控制周期所有储能单元的有功功率参考值，表示第k个控制周期所有储能单元的最小充电功率，α
esu
表示第k+1个控制周期储能单元的有功功率标量系数。
[0074]
可选地，所述确定下一个控制周期各分布式能源的标量系数，包括：
[0075]
当
[0076]
α
esu
＝1
[0077]
其中，表示第k+1个控制周期所有储能单元的有功功率参考值，表示第k个控制周期所有储能单元的最大放电功率，α
esu
表示第k+1个控制周期储能单元的有功功率标量系数。
[0078]
可选地，所述确定下一个控制周期各分布式能源的标量系数，包括：
[0079]
当
[0080][0081]
其中，表示第k+1个控制周期所有分布式能源的无功功率参考值；表示第k个控制周期所有分布式能源的最大无功功率参考值；αq表示分布式能源的无功功率标量系数。
[0082]
可选地，所述中央控制器还用于：控制各储能单元荷电状态均衡，包括：
[0083]
将第i个储能单元荷电状态值soci与各储能单元荷电状态平均值soca进行加权，获得第i个储能单元的比例系数权重α
pi
；
[0084]
在充电模式下，储能单元的比例系数权重α
pi
与荷电状态值soci成反比；
[0085]
在放电模式下，储能单元的比例系数权重α
pi
与荷电状态值soci成正比。
[0086]
可选地，所述中央控制器还用于：限制储能单元有功功率标量系数α
esu
的值低于各储能单元荷电状态平均值soca。
[0087]
可选地，所述储能单元的有功功率参考值如下式所示：
[0088]
(1)充电模式
[0089][0090]
(2)放电模式
[0091][0092]
其中，上标p是调整soc均衡速度的收敛因子，表示储能单元i的有功功率参考值，表示储能单元i的最小充电功率，表示储能单元i的最大放电功率。
[0093]
根据本发明实施例的第三方面，提供了一种计算机设备。
[0094]
在一些实施例中，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
[0095]
本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0096]
(1)公开了一种储能型交直流混合微网系统，将储能型交直流混合微网系统作为单一可控实体，该系统包含分布式能源、直流微网子系统和交流微网子系统等部分，该系统结合了直流微网和交流微网的优点，并利用储能单元增加供能的可靠性，进一步提高了新型可再生能源的消纳量；
[0097]
(2)简化了系统调控相关参数的计算量和复杂性，同时该控制策略具有实现电网潮流控制和两个子微网储能soc平衡的功能，使微网系统的协同优化调度过程更为便捷。
[0098]
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
[0099]
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
[0100]
图1是根据一示例性实施例示出的一种储能型交直流混合微网系统的示意图；
[0101]
图2是根据一示例性实施例示出的互连多功能接口变换器的结构示意图；
[0102]
图3是根据一示例性实施例示出的基于功率控制的储能型交直流混合微网系统控制方法的流程图；
[0103]
图4是根据一示例性实施例示出的计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
[0104]
以下描述和附图充分地示出本文的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本文的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。本文中，术语“第一”、“第二”等仅被用来将一个元素与另一个元素区分开来，而不要求或者暗示这些元素之间存在任何实际的关系或者顺序。实际上第一元素也能够被称为第二元素，反之亦然。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的结构、装置或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种结构、装置或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的结构、装置或者设备中还存在另外的相同要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0105]
本文中的术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本文和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本文的描述中，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连
接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0106]
本文中，除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。
[0107]
本文中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，a/b表示：a或b。
[0108]
本文中，术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，a和/或b，表示：a或b，或，a和b这三种关系。
[0109]
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0110]
本发明实施例公开了一种基于功率控制的储能型交直流混合微网系统控制方法，用于控制一微网系统。该微网系统包括：中央控制器、变换器、交流负载、直流负载、多个分布式能源。变换器同时连接交流母线和直流母线，将微网系统连接至外部电网，例如变换器是一个互连多功能接口(interlinking utility interface，iui)变换器。分布式能源包括可再生能源单元和储能单元(energy storage units，esus)，可再生能源单元的数量为一个或者多个，储能单元的数量为一个或者多个。例如可再生能源单元可以是光伏发电单元(pv)、风力发电单元、或者潮汐发电单元等，当然，分布式能源还可以包括其他类型的可再生能源单元，本发明实施例以光伏发电单元为例进行说明。储能单元是交直流混合微网系统的重要组成部分，一方面为微网系统提供优化调度能力，使微网系统的辅助服务能够在并网运行模式下进行；另一方面，储能单元能够提供微网系统在孤岛运行模式下所需的电能，支持微网系统在孤岛模式下的运行。
[0111]
图1给出了微网系统的一个实施例，包括一个互连多功能接口iui变换器、交流负载、直流负载、光伏发电单元pv、多个储能单元esu1、esu2和esu3，以及相关通信线路。直流侧的两个esu(esu1和esu2)都通过一个dc/dc桥式变换器和其连接的电池组实现。交流电侧的esu3通过一个dc/ac逆变器和其连接的电池组实现，变换器的一端与交流母线相连，另一端通过变压器与电网相连，通过本发明实施例公开的方法对各变换器进行控制。
[0112]
图2示出了互连多功能接口变换器的一个实施例，该实施例中，互连多功能接口变换器采用了一个两阶拓扑，两级拓扑允许解耦交流和直流侧动态的控制回路，并允许在不影响iui输出端电压波形的情况下，在直流回路中容纳更高的电压波动。当然，图2所示实施例仅为示意性的，本领域技术人员根据设计需求选用合适的互连多功能接口变换器实现方式。
[0113]
图3示出了基于功率控制的储能型交直流混合微网系统控制方法的一个实施例。
[0114]
在该实施例中，本发明公开的方法包括以下步骤：
[0115]
步骤s1，获取微网系统内各分布式能源的设备基本信息，包括设备类型、设备位置或额定容量中的一个或者多个，进行第一个控制周期的控制。
[0116]
具体地，中央控制器检测连接到通信网络的每个分布式能源，并记录其类型(例如光伏发电单元pv或储能单元esu)、位置(直流总线或交流总线)和额定容量。然后，中央控制器开始进行第一个周期控制。
[0117]
第一个控制周期中，所有储能单元的有功功率参考值和所有分布式能源的无功功率参考值由分布式能源额定容量、储能单元容量与电网功率因数计算获得。
[0118]
所有储能单元的有功功率参考值和所有分布式能源的无功功率参考值如下式所示：
[0119][0120][0121]
p
esu
表示第一个控制周期所有储能单元的有功功率参考值，qd表示第一个控制周期所有分布式能源的无功功率参考值，sd,s
esu
分别表示分布式能源额定容量与储能单元容量，表示电网功率因数。
[0122]
步骤s2，在每个控制周期，例如在每个控制周期的开始，收集各分布式能源的运行信息，包括工作状态、可用容量、功率等信息，根据各分布式能源的运行信息，获得微网系统的工作状态，确定下一个控制周期所有储能单元的有功功率参考值和所有分布式能源的无功功率参考值，以实现下一个控制周期微网系统的控制。
[0123]
在每个控制周期(记为第k个控制周期)的开始，中央控制器与所有已记录的分布式能源进行通信，收集分布式能源的工作状态、可用容量、功率等信息。
[0124]
例如，第k个控制周期，中央控制器收集到第j个pv的运行信息，假设在交流侧，运行信息包括：有功输出功率p
pvj
(k)和无功输出功率q
pvj
(k)和该pv的变换器额定功率a
pvj
(k)。
[0125]
例如，第k个控制周期，中央控制器收集到第i个esu的运行信息，包括：输出的有功功率p
esui
(k)和无功功率q
esui
(k)、最大功率容量和最小功率容量(即最大放电功率和最小充电功率)、荷电状态值soci(k)和该esu的变换器额定功率a
esui
(k)。
[0126]
中央控制器还收集iui变换器的运行信息，例如，第k个控制周期，中央控制器收集到iui变换器的运行信息，包括：iui变换器输出有功功率p
iui
(k)和无功功率q
iui
(k)及iui变换器的额定功率a
iui
(k)。
[0127]
中央控制器还收集到电网的运行信息，例如，对于pcc的电网侧，第k个控制周期，中央控制器收集到电网的有功功率p
grid
(k)和无功功率q
grid
(k)。
[0128]
第k个控制周期，交流侧总的有功功率pd(k)和无功功率qd(k)分别由公式(1)和公式(2)计算得出：
[0129][0130][0131]
其中，将总的光伏发电单元pv的个数记为j，总的储能单元的个数记为i。
[0132]
第k个控制周期，所有分布式能源输出的最大无功功率可由公式(3)计算得出：
[0133][0134]
表示第k个控制周期所有分布式能源的最大无功功率参考值；ad(k)表示第k个控制周期所有分布式能源变换器额定功率。
[0135]
可选地，根据上述各分布式能源的运行信息，获得整个微网系统的工作状态的步骤，包括：
[0136]
整个微网系统的有功功率由中央控制器根据公式(4)计算得出，微网系统的交流母线在第k个控制周期内吸收的总无功功率由公式(5)计算得出。
[0137]
p
l
(k)＝p
grid
(k)+pd(k)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0138]ql
(k)＝q
grid
(k)+qd(k)+q
iui
(k)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0139]
可选地，确定下一个控制周期所有储能单元的有功功率参考值和所有分布式能源的无功功率参考值的步骤，包括：
[0140]
第k+1个控制周期所有储能单元的有功功率参考值和所有分布式能源的无功功率参考值根据公式(6)和公式(7)计算得出：
[0141][0142][0143]
其中，表示第k+1个控制周期所有储能单元的有功功率参考值；表示第k+1个控制周期所有分布式能源的无功功率参考值；和分别表示第k+1个控制周期电网的有功功率参考值和无功功率参考值；q
iui
(k)表示第k个控制周期变换器输出无功功率；q
l
(k)为微网系统的交流母线在第k个控制周期吸收的总无功功率。
[0144]
为了避免储能单元过充或过放，所有储能单元的有功功率参考值不能高于最小充电功率和最大放电功率
[0145][0146][0147]
可选地，所述方法还包括：在每个控制周期，收集各分布式能源的运行信息，包括工作状态、可用容量、功率等信息，确定下一个控制周期各分布式能源的标量系数。标量系数包含各分布式能源与微网系统交换的有功功率、无功功率占比，标量系数是无量纲的，考虑到分布式能源的可用容量，标量系数是一个提供比例功率共享的因素。
[0148]
可选地，第一个控制周期中，各分布式能源的标量系数为设定的初始值，例如，第一个控制周期，各分布式能源的标量系数设定为1。
[0149]
可选地，确定下一个控制周期各分布式能源的标量系数的步骤，功率参考条件与标量系数的对应关系如下表：
[0150]
表1
[0151][0152]
表示第k+1个控制周期所有储能单元的有功功率参考值，p
l
(k)表示微网系统第k个控制周期的有功功率，表示第k+1个控制周期电网的有功功率参考
值；表示第k+1个控制周期所有分布式能源的无功功率参考值；表示第k个控制周期所有分布式能源的最大无功功率参考值；αq表示分布式能源的无功功率标量系数；q
l
(k)表示第k个控制周期微网系统的交流母线吸收的无功功率；表示第k+1个控制周期电网的无功功率参考值；q
iui
(k)表示第k个控制周期变换器输出无功功率；表示第k个控制周期所有储能单元的最小充电功率，表示第k个控制周期所有储能单元的最大放电功率，α
esu
表示第k+1个控制周期储能单元的有功功率标量系数。
[0153]
中央控制器计算标量系数并将其传递到分布式能源的本地控制器中，此过程为每个分布式能源提供功率参考，交流分布式能源的无功功率由标量系数αq控制，储能单元的有功功率由标量系数α
esu
控制。无论无功功率的参考值为负还是正，分布式能源被用来分别处理电容或电感产生的无功功率。同样，无论储能单元的有功功率参考值是负、是正或是零，储能单元都分别在充电模式、放电模式或不工作模式下运行。上述交流分布式能源为通过dc/ac变换器接交流微网的分布式能源。
[0154]
可选地，本发明实施例的方法还包括控制各储能单元荷电状态均衡的步骤，所述控制各储能单元荷电状态均衡的步骤，还包括：
[0155]
储能单元的本地控制器将与之相关的第i个储能单元soci与微网系统的平均soca进行加权，获得第i个储能单元的比例系数权重α
pi
，然后由中央控制器将比例系数权重α
pi
传输给相应储能单元。在充电模式期间，储能单元的比例系数权重α
pi
与其荷电状态值soci成反比，即具有最低soc值的储能单元将具有最高比例系数权重，而具有最高soc值的储能单元，具有最低比例系数权重。因此，具有较低储能量的储能单元可吸收更多的微网功率，使soc值快速增加。当储能单元的soc值接近微网系统的soc平均值，降低其比例系数权重，因此也减少了由于soc均衡过程引起的功率不平衡。相反，在放电模式下，储能单元的比例系数权重α
pi
与其荷电状态值soci成正比，soc值越高的储能单元，其比例系数权重越大，soc值越低的储能单元，比例系数权重越小。因此，储能量越大的储能单元对微网需求的贡献越大，其soc下降速度越快。同样，当储能单元的soc接近微网系统soc平均值，降低其比例系数权重。在这两种情况下，每个储能单元的soc值随着时间的推移逐渐收敛到微网系统soc平均值。
[0156]
各储能单元荷电状态平均值soca根据公式(8)计算获得：
[0157][0158]
其中，第i个储能单元的soc用soci来表示。
[0159]
储能单元的soc均衡过程会导致储能单元之间的功率不平衡，可能会超过其逆变器的额定功率。为了确保储能单元的逆变器实现soc均衡并在其功率允许范围内工作，中央控制器限制储能单元有功功率标量系数α
esu
的值低于各储能单元荷电状态平均值soca。通过对α
esu
的限制，使储能单元的吸收功率或释放功率低于其最大充放电功率，同时维持实现soc均衡所需的功率。可选地，在储能单元的soc均衡过程开始时使用饱和限制器来避免产生过高soc值，从而避免iui变换器过载问题的发生。
[0160]
可选地，储能单元的soc均衡过程中对α
esu
的限制，具体包括：
[0161]
(1)充电模式(α
esu
＜0)
[0162]
如果|α
esu
|＞soca，则
[0163]
α
esu
＝-socaꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0164]
(2)放电模式(α
esu
＞0)
[0165]
如果|α
esu
|＞soca，则
[0166]
α
esu
＝socaꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0167]
当中央控制器计算出α
esu
值，然后将α
esu
值传递到每个储能单元的本地控制器，本地控制器根据α
esu
值计算本储能单元单独的功率参考。
[0168]
储能单元接收到中央控制器传输的比例系数权重α
pi
后，再与接收到的储能单元有功功率标量系数α
esu
相结合获得储能单元有功功率参考值。本发明实施例的控制方法根据储能单元的soc状态来修正其输出有功功率，从而解决了储能单元的soc平衡问题。可选地，本发明采用幂函数来计算基于soc的比例系数权重α
pi
，充电模式下储能单元i有功功率参考值根据式(11)计算，放电模式下储能单元i有功功率参考值根据式(12)计算。
[0169]
(1)充电模式
[0170][0171]
(2)放电模式
[0172][0173]
其中，上标p是调整soc均衡速度的收敛因子，p值越大，soc均衡过程越快。
[0174]
孤岛模式下，直流侧的储能单元作为受控电压源用来调节直流母线电压。同时，作为功率可调度的分布式能源，直流侧的储能单元可以通过外部控制回路来保持储能单元之间的协调。
[0175]
本发明实施例公开的方法旨在将整个混合交流/直流微网系统作为单个可控实体进行功率管理，通过soc均衡实现交流侧或直流侧储能单元之间的比例功率共享，控制交流侧分布式能源无功功率注入以及电网潮流。
[0176]
可选地，在本发明实施例公开的方法中，光伏发电单元pv以最大功率点运行，以获取较多的光伏出力，而储能单元的功率由中央控制器传递的标量系数确定。在交流子微网中，所需的无功功率由每个分布式能源(即可再生能源单元或储能单元esu)提供。
[0177]
在另一个实施例中，还提供了一种基于功率控制的储能型交直流混合微网系统，包括：中央控制器、变换器、交流负载、直流负载、分布式能源；中央控制器获取微网系统内各分布式能源的设备基本信息，进行第一个周期的控制；在每个控制周期，中央控制器收集各分布式能源的运行信息，根据各分布式能源的运行信息，确定下一个控制周期所有储能单元的有功功率参考值和所有分布式能源的无功功率参考值，以实现下一个控制周期微网系统的控制。
[0178]
本实施例公开的基于功率控制的储能型交直流混合微网系统的工作原理与上述实施例中基于功率控制的储能型交直流混合微网系统控制方法的工作原理相同，这里不再赘述。
[0179]
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图4所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储静态信息和动态信息数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现上述方法实施例中的步骤。
[0180]
本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0181]
在一个实施例中，还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述方法实施例中的步骤。
[0182]
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例中的步骤。
[0183]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-only memory，rom)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static randomaccess memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic randomaccess memory，dram)等。
[0184]
本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。