一种微电网控制方法、装置及系统

本发明属于微电网储能，具体涉及一种微电网控制方法、装置及系统。

背景技术：

1、随着分布式能源的不断发展，储能正成为电网中越来越重要的组成部分。在各种储能技术中，电储能(如超级电容器)具有高功率密度的特点，通常用作短期储能技术。另一方面，氢储能的能量密度较高。如果配置得当，包含电解槽、储氢罐和燃料电池在内的氢储能系统可以是一种极具前景的长期储能技术。因此，可以将超级电容器、电解槽、储氢罐和燃料电池组成用于光伏微电网的电氢储能系统。

2、为了利用以混合形式配置的不同储能技术的互补特性，目前已经提出了各种能量管理策略，包括基于规则的策略、基于优化的策略和基于人工智能的策略。后两种策略虽然相对准确，但通常计算成本较高。在基于规则的策略中，广泛采用的方法是基于低通滤波器(low-pass filter，lpf)的方法。该方法使用低通滤波器将功率分成高频和低频部分，并分别分配给具有快速响应(如超级电容器)和慢速响应(如电解槽、储氢罐和燃料电池)的储能部件。通常，低通滤波器的截止频率是固定的，这可能导致某些储能部件(如超级电容器)过充电或过放电。另外，系统电压也可能发生波动，从而导致系统稳定性变差。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种能够动态控制微电网储能和供能的能量分配，并根据电储能装置的荷电状态进行二次功率分配的微电网控制方法、装置及系统。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种微电网控制方法，所述微电网包括：光伏发电装置、电储能装置和氢储能装置，所述方法包括：

3、获取所述微电网的能量需求状态、所述电储能装置的荷电状态和所述氢储能装置的等效荷电状态，并确定所述微电网的工作模式；

4、当所述工作模式为电氢混合储能状态或电氢混合供能状态时，判断所述荷电状态；

5、若所述荷电状态小于预设的上限参考阈值或大于预设的下限参考阈值，则通过预设分配策略控制所述电储能装置和所述氢储能装置储能或供能；

6、若所述荷电状态大于等于所述上限参考阈值，或小于等于所述下限参考阈值，则通过所述预设分配策略和二次功率分配策略控制所述电储能装置和所述氢储能装置储能或供能。

7、在本发明的一个实施例中，所述获取所述微电网的能量需求状态、所述电储能装置的荷电状态和所述氢储能装置的等效荷电状态，并确定所述微电网的工作模式的步骤包括：

8、若所述能量需求状态为盈余且所述荷电状态小于预设的荷电状态最大值、所述等效荷电状态小于预设的等效荷电状态最大值，则所述工作模式为所述电氢混合储能状态；

9、若所述能量需求状态为缺额且所述荷电状态大于预设的荷电状态最小值、所述等效荷电状态大于预设的等效荷电状态最小值，则所述工作模式为所述电氢混合供能状态。

10、在本发明的一个实施例中，所述上限参考阈值和所述下限参考阈值根据所述电储能装置的性能预先设置。

11、在本发明的一个实施例中，所述预设分配策略包括：

12、通过自适应功率分配策略调整低通滤波器的截止频率；

13、当所述工作模式为所述电氢混合储能状态时，通过所述低通滤波器将能量中的高频部分分配给所述电储能装置，将能量中的低频部分分配给所述氢储能装置；

14、当所述工作模式为所述电氢混合供能状态时，通过所述低通滤波器使所述电储能装置提供高频能量，所述氢储能装置提供低频能量。

15、在本发明的一个实施例中，所述自适应功率分配策略包括：

16、根据所述荷电状态，计算虚拟人工势场；

17、根据所述微电网连接的负载与所述光伏发电装置的电流差值和所述虚拟人工势场，计算频谱面积比并确定所述截止频率。

18、在本发明的一个实施例中，所述二次功率分配策略包括：

19、根据所述荷电状态、所述上限参考阈值或所述下限参考阈值，计算充电比例因子或放电比例因子；

20、根据所述预设分配策略、所述充电比例因子或所述放电比例因子，控制所述电储能装置和所述氢储能装置储能或供能的能量二次分配。

21、在本发明的一个实施例中，所述根据所述荷电状态、所述上限参考阈值或下限参考阈值，计算充电比例因子或放电比例因子通过下式实现：

22、

23、其中kc是充电比例因子，λc是充电调谐因子，soc为所述荷电状态，socmax为所述荷电状态最大值，socrefc为所述上限参考阈值，kd是放电比例因子，λd是放电调谐因子，socmin为所述荷电状态最小值，socrefd为所述下限参考阈值，λc、λd为介于[0，1]区间的常数。

24、在本发明的一个实施例中，所述根据所述预设分配策略、所述充电比例因子或所述放电比例因子，控制所述电储能装置和所述氢储能装置储能或供能的能量二次分配通过下式实现：

25、

26、其中iscrefsi是经所述二次功率分配策略分配给所述电储能装置储能的电流值，kc是充电比例因子，iscrefi是经所述预设分配策略分配给所述电储能装置储能的电流值，ielrefs是经所述二次功率分配策略分配给所述氢储能装置储能的电流值，ibusref是直流母线参考电流，iscrefso是经所述二次功率分配策略控制所述电储能装置供能的电流值，kd是放电比例因子，iscrefo是经所述预设分配策略控制所述电储能装置供能的电流值，ifcrefs是经所述二次功率分配策略控制所述氢储能装置供能的电流值。

27、为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种微电网控制装置，所述装置包括：

28、工作模式确定模块，用于获取所述微电网的能量需求状态、所述电储能装置的荷电状态和所述氢储能装置的等效荷电状态，并确定所述微电网的工作模式；

29、判断模块，用于当所述工作模式为电氢混合储能状态或电氢混合供能状态时，判断所述荷电状态；

30、初次分配模块，用于当所述荷电状态小于预设的上限参考阈值或大于预设的下限参考阈值时，通过预设分配策略控制所述电储能装置和所述氢储能装置储能或供能；

31、二次分配模块，用于当所述荷电状态大于等于所述上限参考阈值，或小于等于所述下限参考阈值时，通过所述预设分配策略和二次功率分配策略控制所述电储能装置和所述氢储能装置储能或供能。

32、为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种微电网控制系统，所述系统包括：

33、微电网和所述微电网控制装置；

34、所述微电网控制装置用于连接并控制所述微电网；

35、所述微电网包括：

36、光伏发电装置，用于向所述微电网连接的负载和所述系统输出能量；

37、电储能装置，用于存储所述光伏发电装置的能量和所述光伏发电装置输出不足时供能；

38、氢储能装置，用于存储所述光伏发电装置的能量和所述光伏发电装置输出不足时供能；

39、所述光伏发电装置、所述电储能装置、所述氢储能装置与所述负载通过直流母线连接。

40、本发明引入了预设分配策略和二次功率分配策略，可以根据电储能装置的荷电状态动态调整低通滤波器的截止频率，将功率的高频分量和低频分量分别自适应地分配给电储能装置和氢储能装置，并通过二次功率分配策略调整高频分量，以将荷电状态控制在安全范围内。本发明实现了有效控制荷电状态范围，显著抑制了直流母线电压波动，从而提高了储能系统性能。