一种直流微电网系统的制作方法

1.本文涉及直流微电网领域，尤其涉及一种直流微电网系统。


背景技术：

2.低压分布式光伏发电装置、新能源汽车和储能装置等设备接入配电网，给配电网运行管理带来巨大的挑战。
3.分布式发电、分布式储能、电动汽车等可控负荷的广泛接入对配网的电压质量造成了较大影响，潮流双向流动的不确定性也使配电网运行管控面临挑战，现有配电网对末端电压、潮流控制，主要采用人工被动控制，该种控制方式存在控制不及时，延时长的问题。当供大于求时，高密度分布式电源接入，会导致电流潮流大幅倒送，除此之外，一旦光伏设备被切断，会造成弃光和能源浪费。当供过于求时，会导致配电网不平衡以及变压器非正常运行的问题。
4.现有技术中，充电设备从直流电网取电时，仅考虑了自身需求功率，未考虑直流电网负荷承载能力，当直流微电网负载过重时，造成直流母线电压超范围跌落，对直流微电网和直流负载造成损害。
5.现有技术中，分布式电源，例如分布式太阳能发电电源按照常规mppt控制运行，从分布式电源获取最大功率并输送给直流母线。但是，风、光等分布式电源具有间歇性和波动性，会导致系统功率供需失衡，进而影响直流微电网的稳定运行，因此，现有分布式电源给直流母线输送电能的方式存在功率供需失衡风险，进而影响直流微电网的稳定运行。
6.现有技术中，储能装置功能的选择需要与控制中心通讯确定。在输出电能功能时，按照最大输出功率输送给直流母线，因分布式发电具有间歇性和波动性，会导致系统功率供需失衡，进而影响直流微电网的稳定运行。在吸收电能功能时，仅考虑自身需求，并未考虑直流电网负荷承载能力，当直流微电网负载过重时，造成直流母线电压超范围跌落，进而造成直流微电网崩溃；当直流微电网负载轻分布式发电过大时，造成直流母线电压超范围抬升，进而造成直流微电网崩溃。


技术实现要素：

7.本文用于解决现有技术中人工被动控制微电网供需的方式存在功率响应速度慢、延时长进而影响系统稳定性的问题以及现有接入直流微电网的设备控制策略间协调难度大仅考虑自身需求未考虑直流电网承受能力进而导致直流微电网不稳定的问题。
8.为了解决上述技术问题，本文一方面提供一种直流微电网系统，包括：接入直流母线的自主调压直流电源及自主限功率设备；所述自主调压直流电源用于检测自身从直流母线的吸收功率；根据检测到的吸收功率及预先配置的输出电压与吸收功率的关系曲线确定目标输出电压；根据所述目标输出电压调节直流母线电压；其中，所述输出电压与吸收功率的关系曲线满足如下条件：当吸收功率为零时，所述输出电压为额定输出电压；由限值功率及最值功率将所述关系曲线划分
为多段单调不减关系曲线；所述自主限功率设备用于检测直流母线电压；根据检测到的直流母线电压及预先配置的功率限值与电压的关系曲线确定目标功率限值；根据目标功率限值及自主限功率设备需求功率确定目标功率；根据所述目标功率调节自身功率；其中，所述功率限值与电压的关系曲线由限值电压及最值电压划分为等值线及单调不增曲线。
9.本文通过自主调压直流电源的设计能够及时检测吸收功率，根据检测到的吸收功率确定直流母线电压的调整信号，实现对直流母线电压的调整，进而影响直流微电网其他设备的功率输出，来维持直流微电网系统的稳定。
10.本文通过自主限功率设备的设计结合设备需求及直流微电网的直流母线电压对功率影响调节自身功率，从而防止因负荷、分布式电源及储能设备等接入，对直流母线电压产生较大影响，能够保证直流微电网的稳定运行，且整个控制过程中无快速通讯数据交互需求。
11.为让本文的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
12.为了更清楚地说明本文实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本文的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
13.图1示出了本文实施例直流微电网系统的一种结构图；图2示出了本文实施例输出电压与吸收功率的关系曲线的一种示意图；图3示出了本文实施例负荷功率限值与电压的关系曲线的一种示意图；图4示出了本文实施例发电功率限值与电压的关系曲线的一种示意图；图5示出了本文实施例功率限值与电压的关系曲线的一种示意图；图6示出了本文实施例功率限值与电压的关系曲线的另一种示意图；图7示出了本文实施例自主调压直流电源的一种结构图；图8示出了本文实施例自主调压直流电源的另一种结构图；图9示出了本文实施例自主限功率直流负荷的一种结构图；图10a至图10c本文实施例自主限功率直流负荷中功率控制设备的一种结构图；图11示出了本文实施例自主限功率分布式电源的一种结构图；图12示出了本文实施例自主限功率分布式电源中功率控制设备的一种结构图；图13示出了本文实施例自主限功率分布式电源中功率控制设备的另一种结构图；图14示出了本文实施例自主限功率双向控制设备的一种结构图；图15示出了本文实施例自主限功率双向控制设备中功率控制设备的一种结构图；图16示出了本文实施例直流微电网系统的另一种结构图；图17示出了本文实施例第一开关组件的结构图；图18示出了本文实施例直流微电网系统的又一种结构图；图19示出了本文实施例直流微电网系统实例图；
图20示出了本文实施例输出电压与吸收功率的关系曲线的实例图；图21示出了本文实施例负荷功率限值与电压的关系曲线的实例图；图22示出了本文实施例发电功率限值与电压的关系曲线的实例图；图23示出了本文实施例自主限功率双向变换设备的功率限值与电压的关系曲线的实例图；图24示出了本文实施例负荷开关组件的功率限值与电压曲线示意图；图25示出了本文实施例发电开关组件的功率限值与电压曲线示意图；图26示出了本文实施例控制设备的结构图。
14.附图符号说明：10、直流母线；110、自主调压直流电源；120、自主限功率设备；121、自主限功率直流负荷；122、自主限功率分布式电源；123、自主限功率双向控制设备；130、第一开关组件；140、无自主限功率设备；141、无自主限功率负荷；142、无自主限功率分布式电源；150、第二开关组件；710、能量源；720、910、1110、变换器；730、1140、功率检测设备；740、电压控制设备；732、1702、电流检测设备；733、计算单元；1703、功率计算模块；940、1140、1430、功率控制设备；950、负荷；945、电压控制模块；1150、分布式电源；1410、双向变换器；1440、储能装置；1434、1504、1704、控制模块；1705、被控开关；2602、控制设备；2604、处理器；2606、存储器；2608、驱动机构；2610、输入/输出模块；2612、输入设备；2614、输出设备；2616、呈现设备；2618、图形用户接口；2620、网络接口；2622、通信链路；2624、通信总线；731、920、930、1120、1130、1420、1701、电压检测设备；941、941’、1141、1141’、1431、匹配模块；942、942’、1142、1142’、1432、1433、比较模块；943、943’、1143、1143’、计算模块；944、944’、1144、1144’、电流控制模块。
具体实施方式
15.下面将结合本文实施例中的附图，对本文实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本文一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本文中的实施例，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他实施例，都属于本文保护的范围。
16.需要说明的是，本文的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本文的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
17.本文一实施例中，提供一种直流微电网系统，用于解决现有技术中人工被动控制微电网供需的方式存在控制不及时、延时长进而影响系统稳定性的问题以及现有接入直流微电网的设备仅考虑自身需求未考虑直流电网承受能力进而影响系统稳定性的问题。具体的，如图1所示，直流微电网系统包括：接入直流母线的自主调压直流电源110及自主限功率设备120。
18.自主调压直流电源110用于检测自身从直流母线10的吸收功率；根据检测到的吸收功率及预先配置的输出电压与吸收功率的关系曲线确定目标输出电压；根据目标输出电压调节直流母线电压。其中，输入电压与吸收功率的关系曲线为单调不减曲线。
19.自主限功率设备120用于检测直流母线电压；根据检测到的直流母线电压及预先配置的功率限值与电压的关系曲线确定目标功率限值；根据目标功率限值及自主限功率设备需求功率确定目标功率；根据目标功率调节自身功率。其中，功率限值与电压的关系曲线由限值电压及最值电压划分为等值线及单调不增曲线。
20.详细的说，输出电压与吸收功率的关系曲线的配置信息用关系式或关系表表示，可参照如下条件配置：当吸收功率为零时，输出电压为额定输出电压；由限值功率、限值电压、最值功率及最值电压将所述关系曲线划分为多段单调不减关系曲线。
21.其中，限值功率包括最小吸收功率限值启动值及最大吸收功率限值启动值，限值电压包括低压限功率启动电压及高压限功率启动电压。限值功率及限值电压可由工作人员根据直流微电网需求设定，本文对其具体为何不做限定。最值功率包括最小吸收功率及最大吸收功率。最值电压包括直流最小电压及直流最大电压。
22.每段单调不减关系曲线为如下关系曲线其中之一：线性递增的关系曲线、分步跳转递增的关系曲线、正比例函数的关系曲线。每段单调不减关系曲线的具体形式也可根据用户现场控制策略需求设置其的关系曲线。
23.所述单调不增的关系曲线至少包括如下曲线其中之一：线性递减的关系曲线、分步跳转递减的关系曲线、对数函数的关系曲线、反比例函数的关系曲线。
24.本文通过自主限功率设备的设计结合设备需求及直流微电网的直流母线电压对功率影响调节自身功率，从而防止因负荷、分布式电源及储能设备等接入，对直流母线电压产生较大影响，能够保证直流微电网的稳定运行，且整个控制过程中无快速通讯数据交互需求。
25.本文一实施例中，如图2所示，该图中同一分段中的不同曲线，择一即可。具体的，输出电压与吸收功率的关系曲线包括：当吸收功率在（p
min1
，p
max1
）范围内时，输出电压与吸收功率在（v
lmin1
，v
hmax1
）范围内呈单调不减关系；
当吸收功率在（p
max1
，p
max2
）范围内时，输出电压与吸收功率在（v
hmax1
，v
hmax2
）范围内呈单调不减关系；当吸收功率在（p
min2
，p
min1
）范围内时，输出电压与吸收功率在（v
lmin2
，v
lmin1
）范围内呈单调不减关系；其中，p
min2
≤p
min1
，p
max1
≤p
max2
，p
min1
为最小吸收功率限值启动值（当检测到的功率小于p
min1
时，直流母线的负荷的吸收功率将进入限功率区），p
min2
为最小吸收功率，p
max1
为最大吸收功率限值启动值（当检测到的功率大于p
max1
时，直流母线的发电设备发电功率/双向控制设备的输出功率将进入限功率区），p
max2 为最大吸收功率。
[0026]vlmin2
≤v
lmin1
，v
hmax1
≤v
hmax2
，v
lmin1
为低压限功率启动电压（可记为第一限功率启动电压，当小于该值时，直流母线的负荷吸收功率/双向控制设备的吸收功率将进入限功率运行区）；v
lmin2
为直流最小电压；v
hmax1
为高压限功率启动电压（可记为第二限功率启动电压，当大于该值时，直流母线的发电设备发电功率/双向控制设备的输出功率将进入限功率运行区）；v
hmax2 为直流最大电压。
[0027]
进一步的，上述三段单调不减关系中，还可以将每段关系进一步划分为多段关系。例如，当吸收功率在（p
min1
，p
max1
）范围内时，输出电压与吸收功率在（v
lmin1
，v
hmax1
）范围内呈单调不减关系包括：当收功率在（p
min1
，0）范围内时，输出电压与吸收功率在（v
lmin1
，vr）范围内呈单调不减关系，其中，vr为额定输出电压。当收功率在（0，p
max1
）范围内时，输出电压与吸收功率在（vr，v
hmax1
）范围内呈单调不减关系。
[0028]
本文一实施例中，如图1所示，自主限功率设备120包括：自主限功率直流负荷121、自主限功率分布式电源122、自主限功率双向控制设备123。直流微电网中可包括多个具备自主调压直流电源及多个自主限功率直流负荷121、自主限功率分布式电源122、自主限功率双向控制设备123，本文对其具体个数不做限定。
[0029]
具体实施时，各同一类型的自主限功率设备的功率限值与电压的关系曲线中的限值电压不同；受电场景中的自主限功率设备（自主限功率直流负荷及双向控制设备），限值电压越低，对应的受电优先级越高；发电场景中的自主限功率设备（自主限功率分布式电源及双向控制设备），限值电压越高，对应的发电优先级越高。优先级越高，越不易进入限功率场景。
[0030]
自主限功率直流负荷121的功率限值与电压的关系曲线称为负荷功率限值与电压的关系曲线，满足如下条件：当直流母线电压小于最小负荷电压时，负荷功率限值为零；当直流母线电压在最小负荷电压与限负荷功率启动电压范围内时，负荷功率限值与直流母线电压呈单调不减关系；当直流母线电压大于限负荷功率启动电压时，负荷功率限值不受限，为额定功率。
[0031]
一些实施方式中，以负荷功率为负，发电功率为正，限值电压为限负荷功率启动电压，如图3所示，负荷功率限值与电压的关系曲线包括：（1）当直流母线电压v
dc
满足v
dc
》 v
lmini1
时，负荷功率限值为负荷设备的额定功率pr。
[0032]
（2）当直流母线电压v
dc
满足v
lmini1
≥v
dc
≥ v
lmini2
时，进入限功率模式，直流母线电压与负荷功率限值呈单调不增关系。为了提高功率限定精度，当直流母线电压v
dc
满足v
lmini1
≥v
dc
≥ v
lmini2
时，可包括多段单调不减关系。
[0033]
（3）当直流母线电压v
dc
满足v
dc
《 v
lmini2
时，负荷功率限值为零。
[0034]
其中，曲线关系中vr为额定电压，v
lmini1
为限负荷功率启动电压，小于直流微电网中自主调压直流源的低压限功率启动电压，v
lmini2
为最小负荷电压，大于直流微电网中自主调压直流源的直流最小电压。
[0035]
多个自主限功率直流负荷控制设备同时接入直流微电网时，可通过设置不同的负荷功率限值与电压的关系曲线来设置直流负荷供电优先级。当限负荷功率启动电压v
lmini1
越低，对应负荷供电功率不受限区域越大，该负荷供电的优先级越高。反之，则该负荷供电的优先级越低。
[0036]
自主限功率分布式电源122的功率限值与电压的关系曲线称为发电功率限值与电压的关系曲线，满足如下条件：当直流母线电压大于最大发电电压时，发电功率限值为零；当直流母线电压在所述最大发电电压与限发电功率启动电压范围内时，发电功率限值与直流母线电压呈单调不增关系；当直流母线电压小于限发电功率启动电压时，发电功率不受限，为额定功率。
[0037]
一些实施方式中，以发电功率为正，限值电压为限发电功率启动电压，如图4所示，发电功率限值与电压的关系曲线包括：发电功率限值与电压的关系曲线包括：（1）当直流母线电压v
dc
满足v
dc
＜v
hmaxj1
时，发电功率限值为最大发电功率，即额定发电功率pr。
[0038]
（2）当直流母线电压v
dc
满足v hmaxj2
≥v
dc
≥ v hmaxj1
时，进入限功率模式，直流母线电压与发电功率限值呈单调不增关系。图4中该段中的多条线择一选择即可。
[0039]
（3）当直流母线电压v
dc
满足v
dc
＞ v hmaxj2
时，发电功率限值为零。
[0040]
其中，v
hmaxj1
＜v
hmaxj2
，v
hmaxj1
为限发电功率启动电压，大于直流微电网中自主调压直流源的高压限功率启动电压v
hmax1
，v hmaxj2
为最大发电电压，小于直流微电网中自主调压直流源的直流最大电压v
hmax2
。
[0041]
多个自主限功率分布式电源同时接入直流微电网时，可通过设置各自主限功率分布式电源控制设备配置的发电功率限值与电压的关系曲线各不相同的方式设置直流负荷供电优先级设定。发电功率限值与电压的关系曲线的限发电功率启动电压发电限功率启动电压v
hmaxj1
越高，对应的发电功率不受限区域越大，对应分布式电源供电优先级越高。反之，则该分布式电源的优先级越低。
[0042]
自主限功率双向控制设备123的功率限值与电压的关系曲线包括输出功率限值与电压的关系曲线及吸收功率限值与直流母线电压的关系曲线，具体的，这两个曲线满足如下条件：当直流母线电压大于最大输出电压时，输出功率限值等于零；当直流母线电压在所述最大输出电压与限输出功率启动电压范围内时，输出功率限值与直流母线电压呈单调不增关系；当直流母线电压小于最小吸收电压时，吸收功率限值等于零；当直流母线电压在最小吸收电压与限吸收功率启动电压范围内时，吸收功率限值与直流母线电压呈单调不增关系。
[0043]
一些实施方式中，输出功率为正，吸收功率为负，限值电压包括限输出功率启动电压及限吸收功率启动电压，如图5所示，输出功率限值（输出上限）与电压的关系曲线包括：
（1）当直流母线电压v
dc
满足v
dc
＜v
hmaxn1
时，输出功率限值为额定输出功率p
outr
。
[0044]
（2）当直流母线电压v
dc
满足v hmaxn2
≥v
dc
≥ v hmaxn1
时，进入限输出功率模式，吸收功率不限制，输出功率限值与直流母线电压呈单调不增关系。单调不增关系从图5中该段中的多条曲线择一即可。
[0045]
（3）当直流母线电压v
dc
满足v
dc
＞v hmaxn2
时，输出功率限值为零。
[0046]
其中，v
hmaxn1
＜v
hmaxn2
，v
hmaxn1
为限输出功率启动电压，大于直流微电网中自主调压直流电源的高压限功率启动电压v
hmax1
，v hmaxn2
为最大输出电压，小于直流微电网中自主调压直流电源的直流最大电压v
hmax2
。
[0047]
吸收功率限值（吸收上限）与电压的关系曲线包括：（1）当直流母线电压v
dc
满足v
dc
》v
lminm1
时，吸收功率限值为储能装置的额定吸收功率p
inr
。
[0048]
（2）当直流母线电压v
dc
满足v
lminm1
≥v
dc
≥ v
lminm2
时，进入限吸收功率模式，输出功率不限制，吸收功率限值与直流母线电压呈单调不减关系。为了提高功率限定精度，当直流母线电压v
dc
满足v
lminm1
≥v
dc
≥ v
lminm2
时，可包括多段单调不减关系。
[0049]
（3）当直流母线电压v
dc
满足v
dc
《 v
lminm2
时，吸收功率限值为零。
[0050]
其中，v
lminm1
为限吸收功率启动电压，小于直流微电网中自主调压直流电源的低压限功率启动电压，v
lminm2
为最小吸收电压，大于直流微电网中自主调压直流电源的直流最小电压。
[0051]
考虑到双向控制设备具有双向功能，为进一步提高直流微电网的稳定性，如图6所示，输出功率限值与电压的关系曲线中，当直流母线电压v
dc
大于最大输出电压v
hmaxn2
并小于v
hmaxn3
（根据用户控制策略确定，v
hmaxn3
应不大于直流母线最大运行电压）时，输出功率限值在零与反向输出功率p
outnr
之间呈单调不增关系，从而将直流微电网中部分多余电能进行存储。
[0052]
吸收功率限值与电压的关系曲线中，当直流母线电压v
dc
小于最小吸收电压v
lminm2
并大于v
lminm3
（根据用户控制策略确定，v
lminm3
应不小于直流母线最小运行电压）时，吸收功率限值在反向吸收功率p
innr
与零之间呈单调不增关系，从而能够为直流微电网提供电能，保证其他负荷正常工作。
[0053]
综合输出功率限值与电压的关系曲线及吸收功率限值与电压的关系曲线，双向变换器的功率范围为：当直流母线电压在（v
lminm1
，v
hmaxn1
）时（v
hminm1
＞vr＞v
lmaxn1
），双向变换器根据设备需求功率进行功率调度，双向变换器的功率运行区间为（p
inr
，p
outr
）。
[0054]
当直流母线电压高于v
hmaxn2
时（v
hmaxn1
≤v
hmaxn2
），禁止双向变换器向直流母线输送功率；若预设输出反向功率为0，则双向变换器的功率运行区间为（p
inr
，0）；若预设反向输出功率p
outnr
（根据用户控制策略和储能装置的实际供电能力确定，p
inr
≤p
outnr
≤0），当直流母线电压低于v
hmaxn3
时输出功率限值为反向输出功率限值电压关系曲线的功率限值p
outnlt
，双向变换器的功率运行区间为（p
inr
，p
outnlt
），当直流母线电压高于v
hmaxn3
时双向变换器的功率运行区间为（p
inr
，p
outnr
）；当直流母线电压在（v
hmaxn1
，v
hmaxn2
）之间时，双向变换器输出给直流母线功率限值p
outlt
按照预设功率电压单调不递增曲线（例如：线性递减）限运行，双向变换器的功率运行
区间为（p
inr
，p
outlt
）；当直流母线电压低于v
lminm2
时（v
lmini2
≤v
lmini1
），禁止双向变换器从直流母线吸收功率；若预设反向吸收功率为0，则双向变换器的功率运行区间为（0，p
outr
）；若预设反向吸收功率p
innr
（根据用户控制策略和储能装置的实际供电能力确定，0≤p
innr
≤p
outr
），当直流母线电压低于v
lminm3
（v
lminm3
≤v
lminm2
）时，双向变换器的功率运行区间为（p
innr
，p
outr
），当直流母线电压在（v
lmini3
，v
lmini1
）之间时，双向变换器的功率运行区间为（p
innrlt
，p
outr
），p
innrlt
为反向吸收功率限值与电压关系曲线对应值。
[0055]
当直流母线电压在（v
lminm2
，v
lminm1
）之间时，双向变换器从直流母线最大吸收功率按照单调不递增曲线（例如：线性递减）限功率运行，输出给直流母线功率不受限，变换器的功率运行区间为（p
innlt
，p
outr
），p
innlt
为输入功率限值与电压关系曲线上对应值。
[0056]
多个自主限功率双向控制设备接入直流微电网时，可通过设置各自主限功率双向控制设备配置的输出功率限值与电压的关系曲线以及吸收功率限值与电压的关系曲线各不相同的方式设置储能装置的优先级。具体的，输出功率限值与电压的关系曲线的限输出功率启动电压v
hmaxn1
越高，对应发电优先级越高。吸收功率限值与电压的关系曲线的限吸收功率启动电压v
lminm1
越低，对应受电优先级越高。
[0057]
本实施例自动获取限功率指令，可快速同步响应限功率需求，大幅减小微电网的系统动态响应时间，大幅增强系统可靠性，同时大幅减小了直流微电网对直流电压源的容量需求（相比无自主限功率功能，直流电源的最大吸收功率应不小于所有分布式电源功率与所有双向功率变换设备输出功率总和，直流电源的最大输出功率应不小于所有负荷功率与所有双向功率变换设备吸收功率总和）。
[0058]
直流微电网功率潮流运行状况：直流微电网总负荷功率增加或发电功率减小：直流电源的输出功率增加根据其输出功率控制母线电压维持不变或降低；若电压维持不变或直流母线电压处于不限功率区间时，负荷功率增加或发电功率减小的功率全部由直流电源承担；若电压降低，当直流母线电压高于发电功率或输出功率限幅值时，则分布式发电增加发电功率或双向功率变换设备增加输出功率，此时负荷增加功率部分由分布式发电设备增加的发电功率或双向功率变换设备增加的输出功率，直流电源增加的输出功率共同承担（分担比例0~1，三者之和为1）；当直流母线电压处于不限功率区间时，负荷增加功率部分全部由直流电源承担，当直流母线电压处于自主限功率负荷功率限功率区间或双向功率变换设备吸收功率限功率区间时，负荷增加功率部分可由自主限功率负荷减少负荷功率、双向功率变换设备减少吸收功率或增加输出功率、直流电源等三部分单独承担或共同承担。
[0059]
当母线电压为v
lmin
时，直流电源输出功率为分布式电源功率、双向储能设备输出功率等发电功率之和与供电支路未配置快速负荷开关的无自主限功率负荷的功率之和的差值；最恶劣工况为：分布式电源输出功率为零、双向功率变换设备输出功率为零，所有未配置快速负荷开关的无自主限功率负荷满功率运行，直流电源输出功率为未配置快速负荷开关的无自主限功率负荷和。
[0060]
直流微电网总负荷功率减小或发电功率增加：直流电源的输出功率减小根据其输出功率控制母线电压维持不变或降低；若电压维持不变或直流母线电压处于不限功率区间时，功率变化部分全部由直流电源承担；当直流母线电压高于发电限功率电压或变换设备
输出功率限功率电压时，分布式发电减少发电功率、双向功率变换设备减少输出功率或增加吸收功率、直流电源减少输出功率等三部分单独承担或共同承担变化部分功率；当直流母线电压低于负荷限功率电压或功率变换设备限吸收功率电压时，负荷功率增大、变换吸收功率增大、直流电源减少输出功率等三部分单独承担或共同承担变化部分功率。
[0061]
当母线电压为v hmax
时，直流电源吸收功率为直流负荷、双向储能设备吸收功率等负载功率之和与供电支路未配置快速分布式电源开关的无自主限功率分布式电源的功率之和的差值；最恶劣工况为：负荷功率为零、双向功率变换设备吸收功率为零，所有未配置快速开关的无自主限功率分布式电源满功率发电，直流电源吸收功率为未配置快速开关的无自主限分布式电源功率和。
[0062]
综上：只要直流电源最大吸收功率（输出功率最小值）不小于供电支路未配置快速分布式电源开关的无自主限功率发电电源的功率之和，且直流电源最大输出功率不小于供电支路未配置快速负荷开关的无自主限功率负荷的功率之和，直流微电网即可自主保持系统稳定运行，无需微电网能量管理系统进行快速通讯调节稳定控制；只需微电网能量管理系统进行低速监控和能量调度优化。同时可通过设置各设备的限功率电压区间，来调准各设备发电或用电的优先级，使整个直流微网配置更灵活。
[0063]
本文一实施例中，如图7所示，自主调压直流电源包括：能量源710、变换器720、功率检测设备730及电压控制设备740。
[0064]
变换器720的第一输入输出端连接能量源710，变换器720的第二输入输出端连接微电网系统的直流母线，变换器720的控制端连接电压控制设备740，用于根据电压控制设备740的调整信号调整直流母线电压。
[0065]
功率检测设备730连接变换器720的第二输入输出端，用于检测从直流母线的吸收功率。
[0066]
电压控制设备740连接功率检测设备730，用于根据检测到的吸收功率、预先配置的输出电压与吸收功率的关系曲线，确定目标输出电压；根据目标输出电压，确定直流母线电压的调整信号，发送调整信号至变换器720。
[0067]
具体的，本实施例中的能量源710可以为储能设备、直流电源或交流电源其中之一。当能量源710为储能设备或直流电源时，变换器720为直流变换器，当能量源710为交流电源时，变换器720为交直流变换器。具体实施时，变换器可采用现有市面上已有的变换器，本文对其具体型号及厂商等不做限定。
[0068]
如图8所示，功率检测设备730包括：电压检测设备731、电流检测设备732及计算单元733。电压检测设备731用于检测输出电压。电流检测设备732用于检测输出电流，输出电流方向以流向自主调压直流电源为正。计算单元733连接电压检测设备731及电流检测设备732，用于根据输出电压及输出电流，计算得到从直流母线的吸收功率。具体的，电压检测设备731及电流检测设备732为常规电压、电流检测电路，本文对此不作限定。计算单元733为一乘法器，对检测到的输出电压及输出电流做乘法处理，得到从直流母线的吸收功率。
[0069]
电压控制设备740至少包括存储器及处理器，存储器中存储有输出电压与吸收功率的关系曲线，处理器用于实现生成调整信号。实施时，电压控制设备740即可通过本地设置内置关系曲线参数快速完成关系曲线配置，也可增加配置通讯模块，通过该通讯模块可实现与远程设备之间的通信，由远程设备发送输出电压与吸收功率的关系曲线的配置信息
至电压控制设备740。
[0070]
本文一实施例中，电压控制设备根据检测到的吸收功率、预先配置的输出电压与吸收功率的关系曲线，确定目标输出电压包括：步骤s1，根据预先配置的输出电压与吸收功率的关系曲线的关系式或关系表，查找或计算出与当前检测到的吸收功率对应的输出电压。
[0071]
步骤s2，将查找或计算出的电压作为目标输出电压。
[0072]
本实施例能够保证直流母线电压及时调整的同时，避免频繁调整而导致的信息拥堵或算力资源浪费。
[0073]
本文一实施例中，如图9所示，所述自主限功率直流负荷包括：变换器910、电压检测设备920、电压检测设备930、功率控制设备940及负荷950。
[0074]
变换器910的输入端连接直流母线，变换器910的输出端连接负荷950，变换器910的控制端连接功率控制设备940的输出端，用于根据功率控制设备940的控制信号为负荷供电；电压检测设备920连接直流母线，用于检测直流母线电压；电压检测设备930连接变换器910的输出端，用于检测输出电压；功率控制设备940的输入端连接电压检测设备920及电压检测设备930，用于根据直流母线电压及预先配置的负荷功率限值与电压的关系曲线确定目标负荷功率限值，从负荷需求功率及目标负荷功率中筛选出取值小者为目标功率，根据目标功率及输出电压计算得到目标电流，根据目标电流生成并发送控制信号至变换器910。
[0075]
本实施例自主限功率直流负荷控制设备在为直流负荷供电的同时，还实时检测直流母线电压及本设备的输出电压，根据直流母线电压及先配置的负荷功率限值与电压的关系曲线，确定目标负荷功率限值，根据目标功率限值、输出电压及直流负荷需求信息自动调节供给直流负荷的最大电流，从而防止接入直流微电网中直流负荷过重，进而造成直流母线超范围跌落，对直流微电网和直流负载造成损害。
[0076]
具体的，通过获取直流母线电压值，根据预设负荷功率限值与电压的关系曲线，确定本设备是否进入自主限功率运行区间。通过直流母线电压值获取直流微网负荷状态信息，在负荷重（直流母线电压低于限负荷功率启动电压v
lmini1
）时，按照预先配置负荷功率限值与电压的关系曲线自主减小负荷功率限值，从而减小从直流母线的吸收功率，来协同维持功率潮流稳定运行。当负荷减小时（此时直流母线电压增大），按照预先配置负荷功率限值与电压的关系曲线自主增大负荷功率限值，从而增大从直流母线得吸收功率范围或转为按负荷需求供电。整个过程协同维持直流微电网潮流平衡和稳定运行，防止因负荷过重导致直流微电网直流母线电压欠压或不稳定运行。整个协同过程只需检测公共直流母线电压，无需额外的快速通讯硬件，具有实现简单及调节效率高的优势。
[0077]
本文一实施例中，功率控制设备根据直流母线电压及预先配置的负荷功率限值与电压的关系曲线确定目标负荷功率限值，包括：根据预先配置的负荷功率限值与电压的关系曲线的关系式或关系表，获取直流母线电压对应的负荷功率限值；将获取的负荷功率限值作为目标负荷功率限值。
[0078]
本文一实施例中，负荷需求信息为负荷需求功率（负荷需求功率可由负荷直接发送给自主限功率直流负荷控制设备，或将负荷需求电流及电压发送至自主限功率直流负荷
控制设备，由自主限功率直流负荷控制设备根据负荷需求电流及电压计算得到负荷需求功率），对应的，如图10a所示，功率控制设备940包括：匹配模块941、比较模块942、计算模块943及电流控制模块944。
[0079]
匹配模块941连接电压检测设备920，用于根据直流母线电压v
dc
及预先配置的负荷功率限值与电压的关系曲线确定目标负荷功率限值p
limit
。
[0080]
比较模块942连接匹配模块941，用于比较负荷需求功率p
oref
及目标负荷功率限值p
limit
，从中筛选出较小者为目标功率p
or
。具体的，比较模块942实现如下公式的功能：p
ldc1
=min(p
ldc1r
,p
limit)
，其中，p
limit
为目标负荷功率限值，p
ldc1r
为负荷需求功率，p
ldc1
为目标功率。
[0081]
计算模块943连接比较模块及电压检测设备930，用于根据目标功率por及输出电压vo计算得到目标电流i
or
。
[0082]
电流控制模块944连接计算模块943，用于根据目标电流生成控制信号。
[0083]
本文一实施例中，负荷需求功率还可为负荷需求电流，将负荷需求功率及目标负荷功率中较小者作为目标功率，根据目标功率及输出电压计算得到目标电流进一步为：根据输出电压及目标负荷功率限值计算目标电流限值；比较目标电流限值及负荷需求电流，从中筛选出取值小者为目标电流，其中，负荷需求电流与负荷需求功率相对应。具体的，如图10b所示，当直流母线接入的输入电源为电流源型时，功率控制设备940包括：匹配模块941’、计算模块943’、比较模块942’、电流控制模块944’。
[0084]
匹配模块941’连接电压检测设备920，用于根据直流母线电压v
dc
及预先配置的负荷功率限值与电压的关系曲线确定目标负荷功率限值p
limit
。
[0085]
计算模块943’连接匹配模块941’及电压检测设备930，用于根据输出电压vo及目标负荷功率限值p
limit
计算目标电流限值i
limit
。具体的，利用目标负荷功率限值除以负荷的输入电压得到目标电流限值。
[0086]
比较模块942’连接计算模块943’，用于比较目标电流限值i
limit
及负荷需求电流i
oref
，从中筛选出取值小者为目标电流i
or
，其中，负荷需求电流与负荷需求功率相对应。
[0087]
电流控制模块944’连接比较模块942’，用于根据目标电流生成控制信号，并将其发送至变换器910。
[0088]
本文一实施例中，当直流母线接入的输入电源为电压源型时，如图10c所示，功率控制设备940除了包括匹配模块941’、计算模块943’、比较模块942’、电流控制模块944’外，还包括：电压控制模块945。电压控制模块945连接电压检测设备930及比较模块942’，根据输出电压vo及负荷需求电压v
oref
确定负荷需求电流i
oref
。
[0089]
本文所述的电流控制模块中可配置有pi控制策略，用于使得输出电流io无限逼近于目标电流i
or
。
[0090]
本文一实施例中，如图11所示，自主限功率分布式电源包括：变换器1110、电压检测设备1120、电压检测设备1130、功率控制设备1140及分布式电源1150。
[0091]
变换器1110的输入端连接分布式电源1150，变换器1110的输出端连接直流母线，变换器1110的控制端连接功率控制设备1140，用于根据功率控制设备1140发送的控制信号从分布式电源1150中获取电能。
[0092]
电压检测设备1120连接直流母线，用于检测直流母线电压。
[0093]
电压检测设备1130连接变换器1110的输入端，用于检测分布式电源1150的输出电压（即发电电压）。
[0094]
功率控制设备1140连接电压检测设备1120及电压检测设备1130，用于根据直流母线电压及预先配置的发电功率限值与电压的关系曲线确定目标发电功率限值；根据最大发电信息、输出电压及目标发电功率限值确定目标电流，根据目标电流生成并发送控制信号至变换器1110。
[0095]
详细的说，本文中，对于直流电源，吸收功率为正、输出功率为负；对于其他设备（包括负荷、分布式电源及双向控制设备），发电功率为正、负荷功率为负。
[0096]
本文所述的直流母线上还接入有自主调压功能的直流电源（交流转直流的直流电源，直流转直流的直流电源），用于为直流母线提供电能。变换器1110包括直流-直流变换器及直流-交流变换器。变换器1110能将分布式电源上的交直流电转换为直流母线上的电能。具体实施时，变换器可采用常规变换器，本文对其具体型号及厂商等不做限定。本文所述分布式电源包括光伏电池、风力发电机、燃料电池等。
[0097]
电压检测设备1120及电压检测设备1130可选用常规电压、电流检测设备，本文对此不作限定。
[0098]
功率控制设备1140至少包括存储器及处理器，存储器中存储有预先配置的发电功率限值与电压的关系曲线（即关系曲线的关系式或关系表），处理器用于实现生成控制信号。实施时，功率控制设备1140可通过本地设置关系曲线的关系式参数快速设置关系曲线，也可增加通信模块，通过该通信模块可实现与远程设备之间的通信，由远程设备发送发电功率限值与电压的关系曲线的配置信息至功率控制设备1140。
[0099]
本文提供的自主限功率分布式电源控制设备根据直流母线电压及预先配置的发电功率限值与电压的关系曲线确定目标发电功率限值，根据分布式电源的最大发电信息、输出电压及目标发电功率限值确定目标电流，根据目标电流控制分布式电源输送至直流母线上的电能，能够抑制直流微电网中功率波动的同时维持直流母线稳定，使得直流母线电压超出允许范围时，自主限制分布式电源向直流微电网发出的功率，以防止直流母线电压进一步增大，对系统和直流负载造成影响。
[0100]
具体的，通过直流母线电压获取直流微网负荷状态信息，在负荷减少或其他设备发电功率大（直流母线电压高于限发电功率直流母线电压启动值）时，按照预置曲线（发电功率限值与电压的关系曲线）自主减小输出给直流母线发电功率，来协同维持功率潮流稳定运行。当负荷增大或其他设备发电功率减小时，按照预置曲线自主增大输送给直流母线得范围功率范围或转为按最大功率发电运行，防止因发电功率过大导致直流微电网直流母线电压过压或不稳定运行。整个协同过程只需检测公共直流母线电压，无需额外的快速通讯硬件。
[0101]
本文一实施例中，如图12所示，功率控制设备1140包括匹配模块1141、比较模块1142、计算模块1143及电流控制模块1144。
[0102]
匹配模块1141连接电压检测设备1120，用于根据直流母线电压v
dc
及预先配置的发电功率限值与电压的关系曲线确定目标发电功率限值p
limit
。本步骤实施时，先根据预先配置的发电功率限值与电压的关系曲线的关系式或关系表，获取直流母线电压对应的发电功率限值；然后将获取的发电功率限值作为目标发电功率限值。
[0103]
比较模块1142连接匹配模块1141，用于比较最大发电功率p
gref
及目标发电功率限值p
limit
，从中筛选出较小者为目标功率p
gr
。具体的，比较模块1142的实现原理可用如下公式表示：p
gr
=min(p
gref
, p
limit
)；p
limit
为目标发电功率限值，p
gref
为最大发电功率，p
gr
为目标功率。
[0104]
计算模块1143连接比较模块1142及电压检测设备1130，用于根据目标功率p
gr
及输出电压vg计算得到目标电流i
gr
。具体实施时，利用目标功率除以输出电压计算得到目标电流。
[0105]
电流控制模块1144连接计算模块1143，用于根据目标电流i
gr
生成控制信号。电流控制模块1144中可集成有pi控制策略，以使得变换器输出功率逼近目标功率。
[0106]
本文进一步实施例中，最大发电功率还可由最大发电电流替换，最大发电电流乘以输出电压计算得到最大发电功率。最大发电电流及功率可由用户根据分布式发电设备发电情况配置于功率控制设备中，还可由分布式发电设备发送至功率控制设备。
[0107]
从最大发电功率及目标发电功率限值中选择较小者为目标功率；根据目标功率及输出电压确定目标电流进一步为：根据输出电压及目标发电功率计算目标电流限值，从目标电流限值及最大发电电流中筛选出取值小者为目标电流。
[0108]
具体的，如图13所示，功率控制设备1140包括：匹配模块1141’、计算模块1143’、比较模块1142’、电流控制模块1144’。
[0109]
匹配模块1141’连接电压检测设备1120，用于根据直流母线电压v
dc
及预先配置的发电功率限值与电压的关系曲线确定目标发电功率限值p
limit
。
[0110]
计算模块1143’连接匹配模块1141’及电压检测设备1130，用于根据分布式发电设备的输出电压vg及目标发电功率p
limit
计算目标电流限值i
limit
。具体的，利用目标电压限值p
limit
除以分布式电源的输出电压vg（即发电电压，具体为光伏电池、风力发电整流后的直流电压或燃料电池等新能能源发电设备的输出直流电压），得到目标电流限值i
limit
。
[0111]
比较模块1142’连接计算模块1143’，用于比较目标电流限值i
limit
及最大发电电流的追踪值i
gref
，从中筛选出取值小者为目标电流i
gr
。一些实施方式中，最大发电电流的追踪值i
gref
由mppt控制器根据分布式电源的输出电压vg及输出电流ig（光伏电池、分布式风力发电整流后输出电流或燃料电池等新能能源发电设备输出直流电流）分析得到。具体的，mppt控制器分析过程包括：根据分布式电源的输出电压vg及输出电流ig计算得到分布式电源的输出功率（发电功率），然后通过比较当前计算周期与上一计算周期的输出电压vg、输出电流ig及输出功率，得到电压变化值、电流变化值及功率变化值，最后根据爬山法、模糊扰动法或导纳跟踪法等控制算法计算最大发电电流的追踪值i
gref
。
[0112]
电流控制模块1144’连接比较模块1142’，用于根据目标电流生成并发送控制信号至变换器1110。
[0113]
本文一实施例中，如图14所示，自主限功率双向控制设备包括：双向变换器1410、电压检测设备1420、功率控制设备1430及储能装置1440。
[0114]
双向变换器1410的第一输入输出端连接储能装置1440，双向变换器1410的第二输入输出端连接微电网系统的直流母线，双向变换器1410的控制端连接功率控制设备1430，用于根据功率控制设备1430发送的控制信号调整储能装置的功率。
[0115]
电压检测设备1420连接直流母线，用于检测直流母线电压。
[0116]
功率控制设备1430连接电压检测设备1420，用于根据直流母线电压、预先配置的输出功率限值与电压的关系曲线以及吸收功率限值与电压的关系曲线，确定目标输出功率限值以及目标吸收功率限值；根据目标输出功率限值、目标吸收功率限值以及直流微电网设备需求功率（例如：上位机（能量管理系统）功率指令、电池维护充放电需求等），确定目标功率；根据目标功率生成并发送控制信号至双向变换器1410。
[0117]
本文中，定义双向变换器向直流母线输出功率为正，从直流母线吸收功率为负。本文中额定输出功率、额定吸收功率如不作特殊说明，均指双向变换器的额定输出功率及额定吸收功率。
[0118]
本文所述的直流母线上还接入有自主调压功能的直流电源（交流转直流的直流电源，直流转直流的直流电源），用于为直流母线提供电能。
[0119]
双向变换器1410包括直流-直流双向变换器及直流-交流双向变换器。双向变换器1410具有双向功率调度能力，能将直流母线上的直流电转换为储能装置1440所需的直流电或交流电给储能装置1440充电。双向变换器1410还可将储能装置的电能转换为直流电后为直流母线提供电能。双向变换器1410根据控制信号指示类型（输出或吸收）确定双向变换器1410的功能方向。双向变换器为常规的双向变换器，本文对其具体型号及厂商等不做限定。
[0120]
本文所述储能装置1440包括电池、v2g（vehicle-to-grid）电动汽车、交流电源、直流电源等。
[0121]
电压检测设备1420为常规电压设备，本文对此不作限定。
[0122]
功率控制设备1430至少包括存储器及处理器，存储器中存储有预先配置的输出功率限值与电压的关系曲线以及吸收功率限值与电压的关系曲线，处理器用于实现生成控制信号。实施时，功率控制设备1430可通过本地设置的关系曲线的关系式参数快速完成关系曲线配置，还可增加通讯模块，通过该通讯模块实现与远程设备之间的通信，由远程设备发送输出功率限值与电压的关系曲线以及吸收功率限值与电压的关系曲线的配置信息至功率控制设备1430。其中，输出功率限值与电压的关系曲线以及吸收功率限值与电压的关系曲线用关系式或关系表表示，可参照如下配置信息：最大输出电压、限输出功率启动电压、最小吸收电压、限吸收功率启动电压、单调不增关系等。输出功率限值与电压的关系曲线以及吸收功率限值与电压的关系曲线中的最大输出电压、限输出功率启动电压、最小吸收电压、限吸收功率启动电压由运维人员配置，本文对其具体取值不作限定。本文提供的自主限功率双向控制设备，对直流母线电压（直流微网电压）检测，根据检测到的直流母线电压、预先配置的输出功率限值与电压的关系曲线以及吸收功率限值与电压的关系曲线，确定目标输出功率限值以及目标吸收功率限值；根据目标输出功率限值、目标吸收功率限值以及直流微电网设备需求功率，确定目标功率，并控制其输出给直流母线的功率在目标输出功率限值以及目标吸收功率限值内运行，协同控制直流微电网潮流快速稳定可靠运行，在整个协同过程中无快速通讯数据交互需求。
[0123]
本文一实施例中，功率控制设备根据直流母线电压、预先配置的输出功率限值与电压的关系曲线以及吸收功率限值与电压的关系曲线，确定目标输出功率限值以及目标吸收功率限值包括：根据预先配置的输出功率限值与电压的关系曲线的关系式或关系表，获取直流母线电压对应的输出功率限值；将获取的输出功率限值作为目标输出功率限值；
根据预先配置的吸收功率限值与电压的关系曲线的关系式或关系表，获取直流母线电压对应的吸收功率限值；将获取的吸收功率限值作为目标吸收功率限值。
[0124]
本文一实施例中，功率控制设备根据目标输出功率限值、目标吸收功率限值以及直流微电网设备需求功率，确定目标功率包括：对直流微电网设备需求功率及目标输出功率限值取最小值处理，得到中间量；对中间量及目标吸收功率限值取最大值处理，得到目标功率。
[0125]
本文一实施例中，如图15所示，功率控制设备包括匹配模块1431、比较模块1432、比较模块1433及控制模块1434。
[0126]
匹配模块1431用于根据直流母线电压v
dc
、预先配置的输出功率限值与电压的关系曲线以及吸收功率限值与电压的关系曲线，确定目标输出功率限值p
outlt
以及目标吸收功率限值p
inlt
。
[0127]
比较模块1432用于对直流微电网设备需求功率p
ref
及目标输出功率限值p
outlt
取最小值处理，得到中间量p
ref1
。
[0128]
比较模块1433用于对中间量p
ref1
及目标吸收功率限值p
inlt
取最大值处理，得到目标功率p
r0
。
[0129]
控制模块1434用于根据目标功率p
r0
生成控制信号。控制模块1434中集成有常规功率控制算法，本文对其具体控制过程不做限定。
[0130]
本文一实施例中，如图16所示，直流微电网系统还包括多个第一开关组件130，自主限功率设备120与直流母线之间分别接入有一第一开关组件130。
[0131]
第一开关组件130被配置为监测与其相连的自主限功率设备是否按照功率限值与电压的关系曲线运行，若否，则切断自主限流功率设备与直流母线的支路。
[0132]
具体的，如图17所示，第一开关组件130包括：电压检测设备1701、电流检测设备1702、功率计算模块1703、控制模块1704及被控开关1705。
[0133]
电压检测设备1701连接直流母线，用于检测直流母线电压；电流检测设备1702连接直流母线，用于检测直流母线电流；功率计算模块1703连接电压检测设备1701、电流检测设备1702，用于根据直流母线电流及直流母线电压计算待检测功率；控制模块1704连接功率计算模块1703、被控开关1705的控制端及自主限功率设备，被控开关1705的输入输出端连接在直流母线与自主限功率设备之间；控制模块1704用于从自主限功率设备获取功率限值范围，判断待检测功率是否在功率限值范围内，若否，则断开被控开关，若是，则保持被控开关关闭。
[0134]
本实施例通过设置开关组件，能够监测自主限功率设备是否运行在直流微电网允许的限功率范围内，若超出限功率运行，则快速断开支路，协同控制直流微电网潮流稳定运行。若开关组件因功率超限被切断，需等待本地命令或远程命令后才能闭合。
[0135]
本文一实施例中，如图18所示，直流微电网系统还包括：无自主限功率设备140及第二开关组件150，其中，无自主限功率设备140包括无自主限功率负荷141及无自主限功率分布式电源142。
[0136]
部分无自主限功率设备140与直流母线之间接入有第二开关组件150，第二开关组件150被配置为根据直流电压和设备功率来断开支路或恢复闭合支路；剩余无自主限功率
设备140直接连接直流母线。
[0137]
一些实施方式中，自主调压直流电源的最大吸收功率不小于未配置第二开关组件的无自主限功率分布式电源的输出功率之和；自主调压直流电源的最小吸收功率（即最大输出功率）不小于未配置第二开关组件的无自主限功率负荷的负荷功率之和。
[0138]
本文一实施例中，利用预先配置的电流限值与电压的关系曲线替换预先配置的功率限值与电压的关系曲线；所述自主限功率设备用于检测直流母线电流；根据检测到的直流母线电流及预先配置的电流限值与电压的关系曲线确定目标电流限值；根据目标电流限值及自主限功率设备需求电流确定目标电流；根据所述目标电流调节自身功率；其中，所述电流限值与电压的关系曲线由限值电流及最值电流划分为等值线及单调不增曲线。
[0139]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合一具体实例说明。
[0140]
如图19所示，直流微电网中含有一个可自主调压直流电源（100kw），1个自主限功率负荷（60kw）、1个自主限功率分布式电源（70kw）、1个自主限功率双向变换设备（80kw）、1个具备快速分布式发电开关的普通分布式电源（50kw）、1个具备快速负荷开关的普通负荷（40kw）、1个普通分布式电源（40kw）、1个普通直流负荷1（40kw）。自主调压直流电源、自主限功率负荷及自主限功率分布式电源与直流母线间连接有接入开关。
[0141]
直流微电网的直流母线额定电压为750v。
[0142]
如图20所示，-50kw为最小吸收功率限值启动值，50kw为最大吸收功率限值启动值，100kw为最大吸收功率，-50kw为最小吸收功率，720v为直流最小电压，740v为低压限功率启动电压，760v为高压限功率启动电压，780v为直流最大电压。
[0143]
可自主调压直流电源的输出电压与吸收功率的关系曲线为：在（-50%,50%）功率区间（吸收功率为正）时输出电压为750v；（50%，100%）功率区间输出电压值从760v线性递增到780v；（-100%，-50%）功率区间输出电压值从720v线性递增到740v。图20所示输出电压与吸收功率关系的数学关系如式(1)所示，式中：v
dc
为直流电源输出电压（直流母线电压），p
dcin
为直流电源从直流母线吸收功率。（电压单位为v，功率单位kw）。
[0144]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)如图21所示，以发电功率为正，负载功率为负，721v为最小负荷电压，730v为限负荷功率启动电压。自主限功率负荷的负荷功率限值与电压的关系曲线为：在电压高于730v时功率不受限，电压在（721v，730v）时，进入限功率模式，负载最大功率从0线性递增到额定功率（由于负载功率为负，功率数字线性递减），电压低于721v时负载功率为零。负荷功率限值与电压的数学关系如式(2-11)所示，不同电压下允许运行功率范围如(2-2)所示，考虑负荷需求功率p
ldc1r
≤额定功率，则实际负载功率p
ldc1r
与电压关系如式（2-3）所示，内式中：p
ldc1r
为负载功率限值，p
ldc1r
经自主限功率后的负载功率，p
ldc1r
为负荷需求功率，v
dc
为直流母线电压。（电压单位为v，功率单位kw）。
[0145]
（2-1）（2-2）
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2-3)如图22所示，770v为限发电功率启动电压，779v为最大发电电压。自主限功率分布式电源的发电功率限值与电压的关系曲线为：在电压低于770v时功率不受限；电压在（770v，779v）发电功率从100%额定功率线性递减至0；电压高于779v分布式发电功率为零。发电功率限值与电压关系的数学关系如式(3-1)所示，式中：为功率限值,p
g1
经自主限功率后的发电功率，p
g1r
为最大发电功率,v
dc
为直流母线电压。（电压单位为v，功率单位kw）。
[0146]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3-1)(3-2)(3-3)如图23所示，769v为最大输出电压，760v为限输出功率启动电压，739v为限吸收功率启动电压，730v为最小吸收电压。自主限功率双向变换设备的功率限值与电压的关系曲线为：电压在（740v~760v）时功率不受限；电压在（721v~730v）区间时，禁止充电，最小反向输出功率从预设最大反向输出功率（即放电功率）线性减小到0；电压在（730v~739v）区间时，最大吸收功率从0线性增大到额定容量；电压在（760v~769v）区间时，最大输出功率从额定容量线性减小到0；电压在（769v~779v）区间时，禁止放电，最小反向吸收功率从0线性增大到预设最大反向吸收功率p
b1disc
（即充电功率）。功率限值与电压曲线的数学关系如式(4-1)、(4-2)所示，允许运行功率范围如式（4-3）所示，设置功率p
b1r
应在（-80kw，80kw）范围内，则双向变流器输出功率的关系如式（4-4）所示，式中：p
b1
经自主限功率后的输出功率，
p
b1r
为设置的需求功率，v
dc
为直流母线电压，p
b1c
为预设反向输出功率，p
b1disc
为预设反向吸收功率,p
outlt
为输出功率，p
inlt
。（电压单位为v，功率单位kw）。
[0147]
(4-1)(4-2)(4-3)(4-4)快速负荷开关组件：当电压低于732v断开，当电压高于750v自动恢复闭合或高于735v时远程闭合。配置快速负荷开关组件的普通负荷的功率限值与电压曲线如图24所示，根据该曲线确定的工作范围可得负荷支路功率与电压的数学关系如式(5)所示，式中：p
ldc2
该负荷支路功率，p
ldc2r
为负载需求功率，v
dc
为直流母线电压。（电压单位为v，功率单位kw）。
[0148]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)快速分布式发电开关组件：当电压高于768v断开，当电压低于750v恢复闭合或远程闭合。配置快速分布式发电开关组件的普通分布式电源的功率限值与电压曲线如图25所
示，根据该曲线确定的工作范围可得该发电支路功率与电压的数学关系如式（6）所示，式中：p
g2
该发电支路功率，p
g2r
为该发电支路最大发电功率，v
dc
为直流母线电压。（电压单位为v，功率单位kw）。
[0149]
（6）直流母线不能存储电能和产生电能，故直流电源从直流母线上吸收的功率等于其他所有设备向直流母线输出功率，其数学关系如式（7）所示。式中：p
ldc3
为无快速开关的普通负荷，p
g3
为无快速开关的普通分布式电源。
[0150]
(7)调节过程示例：直流电源启动输出750v后，分布式电源、直流负荷、双向变换设备投入运行。各负荷需求功率p
ldc1r
为-20kw，p
ldc2r
为-30kw，p
ldc3r
为-20kw，各分布式电源最大发电功率p
g1r
为30kw，p
g2r
为20kw，p
g3r
为30kw，双向变换设备设置功率p
b1r
为40kw；此时直流母线输出电压为750v，各设备不限功率其支路功率与需求功率相同，由式（7）可得直流电源的吸收功率为50kw，再由式（1）可知直流电源输出电压为760v。
[0151]
当分布式最大发电功率进一步增大或负载功率减小时，直流电源吸收功率进一步增加，由式（2）~（6）可知，负荷不限功率，自主限功率双向变换设备、具备快速开关的分布式电源、自主限功率分布式电源等三类设备将进入限功率运行区间，其调节过程为除直流电源外的注入直流母线的输出功率增加，此时直流电源的吸收功率增加；直流电源检测自身的吸收功率增加，主动调节直流母线电压升高；直流母线电压升高，向直流母线输出功率的设备的输出功率限功率减小，此时直流电源的吸收功率减小；系统自动调准稳定在新的自动平衡点。
[0152]
比如，各分布式电源最大发电功率增大到p
g1r
为40kw，p
g2r
为30kw，p
g3r
为40kw，p
ldc1r
为-20kw，p
ldc2r
为-30kw，p
ldc3r
为-20kw，双向变换设备设置功率p
b1r
为40kw，由于自主限功率双向变换设备先进入限功率模式，由式（1）~（7）可获得其平衡点为：p
ldc1
为-20kw，p
ldc2
为-30kw，p
ldc3
为-20kw，p
g1
为40kw，p
g2
为30kw，p
g3
为40kw，p
b1
为25.4kw，直流母线电压为766.15v。此时自主限功率双向变换设备进入限功率模式，在限功率模式标志位置位便于上位机识别及调准控制策略。
[0153]
再如，各分布式电源最大发电功率增大到p
g1r
为40kw，p
g2r
为30kw，p
g3r
为40kw，p
ldc1r
为0kw，p
ldc2r
为0kw，p
ldc3r
为0kw，双向变换设备设置功率p
b1r
为40kw。若双向变流器预设反向输出功率p
b1c
为0kw，由式（1）~（7）可获得其平衡点为：p
ldc1
为0kw，p
ldc2
为0kw，p
ldc3
为0kw，p
g1
为40kw，p
g2
为0kw，p
g3
为40kw，p
b1
为0kw，直流母线电压为772v，直流电源吸收功率为80kw。此时自主限功率双向变换设备进入限功率模式、分布式快速开关断开，上述两种设备在限功率模式标志位置位，便于上位机识别及调准控制策略。若双向变流器预设反向输出功率为-80kw，由式（1）~（7）可获得其平衡点为：p
ldc1
为0kw，p
ldc2
为0kw，p
ldc3
为0kw，p
g1
为40kw，p
g2
为0kw，p
g3
为40kw，p
b1
为-5.71kw，直流母线电压为769.71v，直流电源吸收功率为
74.29kw。此时自主限功率双向变换设备进入限功率模式、分布式快速开关断开，上述两种设备在限功率模式标志位置位，便于上位机识别及调准控制策略。
[0154]
再如，各分布式电源最大发电功率增大到p
g1r
为70kw，p
g2r
为50kw，p
g3r
为40kw，p
ldc1r
为0kw，p
ldc2r
为0kw，p
ldc3r
为0kw，双向变换设备设置功率p
b1r
为40kw。若双向变流器预设反向输出功率p
b1c
为0kw，由式（1）~（7）可获得其平衡点为：p
ldc1
为0kw，p
ldc2
为0kw，p
ldc3
为0kw，p
g1
为43.51kw，p
g2
为0kw，p
g3
为40kw，p
b1
为0kw，直流母线电压为773.4v，直流电源吸收功率为83.51kw。此时自主限功率双向变换设备进入限功率模式、分布式快速开关断开、自主限功率分布式电源等三种设备在限功率模式标志位置位，便于上位机识别及调准控制策略。若双向变流器预设反向输出功率为-80kw，由式（1）~（7）可获得其平衡点为：p
ldc1
为0kw，p
ldc2
为0kw，p
ldc3
为0kw，p
g1
为58.51kw，p
g2
为0kw，p
g3
为40kw，p
b1
为-19.82kw，直流母线电压为771.47v，直流电源吸收功率为78.69kw。此时自主限功率双向变换设备进入限功率模式、分布式快速开关断开、自主限功率分布式电源等三种设备在限功率模式标志位置位，便于上位机识别及调准控制策略。
[0155]
当负载功率增加或最大发电功率降低时，分布式电源、双向变换设备逐步退出限功率运行，其调节过程为除直流电源外的注入直流母线的输出功率减小，此时直流电源的吸收功率减小；直流电源检测自身的吸收功率减小，主动调节直流母线电压降低；直流母线电压降低，向直流母线输出功率的设备的输出功率限功率值增大，此时直流电源的吸收功率增大；系统自动调准稳定在新的自动平衡点。
[0156]
比如，普通分布式电源最大发电功率p
g3r
变为0kw，p
g1r
为70kw，p
g2r
为50kw，p
ldc1r
为0kw，p
ldc2r
为-30kw，p
ldc3r
为-40kw，双向变换设备设置功率p
b1r
为40kw。若分布式电源快速开关未收到闭合指令，由式（1）~（7）可获得其平衡点为：p
ldc1
为0kw，p
ldc2
为-30kw，p
ldc3
为-40kw，p
g1
为70kw，p
g2
为0kw，p
g3
为0kw，p
b1
为40kw，直流母线电压为750v，直流电源吸收功率为40kw。此时自主限功率双向变换设备进入限功率模式、分布式电源快速开关处于断开状态，在限功率模式标志位置位便于上位机识别及调准控制策略。若分布式电源快速开关收到闭合指令，由式（1）~（7）可获得其平衡点为：p
ldc1
为0kw，p
ldc2
为-30kw，p
ldc3
为-40kw，p
g1
为70kw，p
g2
为50kw，p
g3
为0kw，p
b1
为17.56kw，直流母线电压为767.02v，直流电源吸收功率为67.56kw。此时自主限功率双向变换设备进入限功率模式、分布式电源快速开关处于闭合状态，在限功率模式标志位置位便于上位机识别及调准控制策略。
[0157]
再如，普通分布式电源最大发电功率p
g3r
变为0kw，p
g1r
为20kw，p
g2r
为30kw，p
ldc1r
为0kw，p
ldc2r
为-30kw，p
ldc3r
为-40kw，双向变换设备设置功率p
b1r
为40kw。由式（1）~（7）可获得其平衡点为：p
ldc1
为0kw，p
ldc2
为-30kw，p
ldc3
为-40kw，p
g1
为20kw，p
g2
为30kw，p
g3
为0kw，为40kw，直流母线电压为750v，直流电源吸收功率为20kw。所有设备都未进入限功率运行区间。
[0158]
当负载功率进一步增加或最大发电功率进一步降低时，所有限发电功率区退出限功率运行区间，然后自主限功率负荷和双向变换设备逐步进入吸收功率限功率运行，其调节过程为除直流电源外的注入直流母线的输出功率减小，此时直流电源的吸收功率减小；直流电源检测自身的吸收功率减小，主动调节直流母线电压降低；直流母线电压降低，自主限吸收功率的吸收功率减小，此时直流电源的吸收功率增大；系统自动调准稳定在新的自
动平衡点。
[0159]
比如，普通分布式电源最大发电功率p
g1r
为30kw，p
g2r
为30kw，p
g3r
变为30kw，p
ldc1r
为-20kw，p
ldc2r
为-30kw，p
ldc3r
为-40kw，双向变换设备设置功率p
b1r
为-50kw。由式（1）~（7）可获得其平衡点为：p
ldc1
为-20kw，p
ldc2
为-30kw，p
ldc3
为-40kw，p
g1
为30kw，p
g2
为30kw，p
g3
为30kw，p
b1
为-50kw，直流母线电压为740v，直流电源吸收功率为-50kw。所有设备都未进入限功率运行区间。
[0160]
最大发电功率降低，如：p
g1r
为20kw，p
g2r
为10kw，p
g3r
变为10kw，p
ldc1r
为-20kw，p
ldc2r
为-30kw，p
ldc3r
为-40kw，双向变换设备设置功率p
b1r
为-50kw。由式（1）~（7）可获得其平衡点为：p
ldc1
为-20kw，p
ldc2
为-30kw，p
ldc3
为-40kw，p
g1
为20kw，p
g2
为10kw，p
g3
为10kw，p
b1
为-19.51kw，直流母线电压为732.20v，直流电源吸收功率为-69.51kw。双向变换设备进入吸收功率限功率运行区，相应设备在限功率模式标志位置位，便于上位机识别及调准控制策略。
[0161]
负载再增大，发电功率再减小，如：p
g1r
为0kw，p
g2r
为0kw，p
g3r
变为0kw，p
ldc1r
为-60kw，p
ldc2r
为-40kw，p
ldc3r
为-40kw，双向变换设备设置功率p
b1r
为-50kw。若双向变换设备预设反向吸收功率为0kw，由式（1）~（7）可获得其平衡点为：p
ldc1
为-41.82kw，p
ldc2
为0kw，p
ldc3
为-40kw，p
g1
为0kw，p
g2
为0kw，p
g3
为0kw，p
b1
为0kw，直流母线电压为727.27v，直流电源吸收功率为-81.82kw。自主限功率限负荷功率运行、快速负荷开关断开、双向功率变换限功率至0，相应设备在限功率模式标志位置位，便于上位机识别及调准控制策略。若双向变换设备预设反向吸收功率为80kw，由式（1）~（7）可获得其平衡点为：p
ldc1
为-50.77kw，p
ldc2
为0kw，p
ldc3
为-40kw，p
g1
为0kw，p
g2
为0kw，p
g3
为0kw，为12.31kw，直流母线电压为728.62v，直流电源吸收功率为-78.46kw。自主限功率限负荷功率运行、快速负荷开关断开、双向功率变换限功率反向0，相应设备在限功率模式标志位置位，便于上位机识别及调准控制策略。
[0162]
当负载功率减小或分布式电源发电功率增大时，双向功率变换设备、自主限功率负荷等吸收功率限功率值逐步增大，直到退出限吸收功率运行区，其调节过程为除直流电源外的注入直流母线的输出功率增大，此时直流电源的吸收功率增大；直流电源检测自身的吸收功率增大，主动调节直流母线电压升高；直流母线电压增高，自主限吸收功率的吸收功率增大，此时直流电源的吸收功率减小；系统自动调准稳定在新的自动平衡点。
[0163]
发电功率增大，如：p
g1r
为30kw，p
g2r
为30kw，p
g3r
变为30kw，p
ldc1r
为-60kw，p
ldc2r
为-40kw，p
ldc3r
为-40kw，双向变换设备设置功率p
b1r
为-50kw。若负荷开关未接收到远程闭合命令，由式（1）~（7）可获得其平衡点为：p
ldc1
为-60kw，p
ldc2
为0kw，p
ldc3
为-40kw，p
g1
为30kw，p
g2
为30kw，p
g3
为30kw，p
b1
为-50kw，直流母线电压为736v，直流电源吸收功率为-60kw；快速负荷开关处于关断状态，其他设备都未进入限功率运行区间，相应设备在限功率模式标志位置位，便于上位机识别及调准控制策略。若负荷开关接收到远程闭合命令，由式（1）~（7）可获得其平衡点为：p
ldc1
为-60kw，p
ldc2
为-40kw，p
ldc3
为-40kw，p
g1
为30kw，p
g2
为30kw，p
g3
为30kw，为-19.51kw，直流母线电压为732.20v，直流电源吸收功率为-69.51kw；双向转换设备处于自主限功率运行区间，其他设备都未进入限功率运行区间，相应设备在限功率模式标志位置位，便于上位机识别及调准控制策略。
[0164]
负载功率进一步减小，如：p
g1r
为30kw，p
g2r
为30kw，p
g3r
变为30kw，p
ldc1r
为-20kw，p
ldc2r
为-30kw，p
ldc3r
为-40kw，双向变换设备设置功率p
b1r
为-50kw。由式（1）~（7）可获得其平
衡点为：p
ldc1
为-20kw，p
ldc2
为-30kw，p
ldc3
为-40kw，p
g1
为30kw，p
g2
为30kw，p
g3
为30kw，p
b1
为-50kw，直流母线电压为740v，直流电源吸收功率为-50kw；所有设备都未进入限功率运行区间。
[0165]
由上述示例调节过程说明，在任何发电功率、负载功率、双向变流器设定功率下，直流微电网系统总能自动稳定到一个动态平衡点，该系统无需外部负载通讯即可实现直流微电网稳定运行。
[0166]
本文一实施例中，还提供一种控制设备，如图26所示，控制设备2602可以包括一个或多个处理器2604，诸如一个或多个中央处理单元(cpu)，每个处理单元可以实现一个或多个硬件线程。控制设备2602还可以包括任何存储器2606，其用于存储诸如代码、设置、数据等之类的任何种类的信息。非限值性的，比如，存储器2606可以包括以下任一项或多种组合：任何类型的ram，任何类型的rom，闪存设备，硬盘，光盘等。更一般地，任何存储器都可以使用任何技术来存储信息。进一步地，任何存储器可以提供信息的易失性或非易失性保留。进一步地，任何存储器可以表示控制设备2602的固定或可移除部件。在一种情况下，当处理器2604执行被存储在任何存储器或存储器的组合中的相关联的指令时，控制设备2602可以执行相关联指令的任一操作。控制设备2602还包括用于与任何存储器交互的一个或多个驱动机构2608，诸如硬盘驱动机构、光盘驱动机构等。
[0167]
控制设备2602还可以包括输入/输出模块2610（i/o），其用于接收各种输入(经由输入设备2612)和用于提供各种输出(经由输出设备2614)。一个具体输出机构可以包括呈现设备2616和相关联的图形用户接口2618(gui)。在其他实施例中，还可以不包括输入/输出模块2610（i/o）、输入设备2612以及输出设备2614，仅作为网络中的一台控制设备。控制设备2602还可以包括一个或多个网络接口2620，其用于经由一个或多个通信链路2622与其他设备交换数据。一个或多个通信总线2624将上文所描述的部件耦合在一起。
[0168]
通信链路2622可以以任何方式实现，例如，通过局域网、广域网(例如，因特网)、点对点连接等、或其任何组合。通信链路2622可以包括由任何协议或协议组合支配的硬连线链路、无线链路、路由器、网关功能、名称服务器等的任何组合。
[0169]
应理解，在本文的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本文实施例的实施过程构成任何限定。
[0170]
还应理解，在本文实施例中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0171]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本文的范围。
[0172]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0173]
在本文所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
[0174]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本文实施例方案的目的。
[0175]
另外，在本文各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0176]
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本文的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台控制设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本文各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（rom，read-only memory）、随机存取存储器（ram，random access memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0177]
本文中应用了具体实施例对本文的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本文的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本文的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本文的限值。