一种用于多混合储能型楼宇能量路由器的并网协调控制策略的制作方法

(一)本发明涉及一种用于多混合储能型楼宇能量路由器的并网协调控制策略，属于电力电子。

背景技术：

0、(二)背景技术

1、为了应对以绿色节能为目标的能源体系变革后的供需变化，作为能源互联网中的核心设备，能量路由器在工业界和学术界受到越来越多的关注。城市楼宇作为能量路由器的重要应用领域之一，考虑到充分利用楼宇阳台、楼顶面积和可再生能源发电，实现各种负荷的灵活接入，并考虑到解决能量路由器有限功率与路由系统容量不断增加之间的矛盾，楼宇供电能量路由器多采用三级式供电结构，并增加多组储能单元来提高系统的控制灵活性和供电可靠性。当前的研究主要倾向于楼宇能量路由器在城市配电网中的应用，很少关注楼宇能量路由器中能量的灵活分配和端口间的协调控制策略。

2、多混合储能型楼宇供电能量路由器若采用内部独立控制，则能量在转换和路由的暂态过程中，与母线相连的多个变换器会出现同时向直流母线抽取或聚集能量的现象，导致直流母线的输入功率和输出功率不平衡，进而引起母线电压突变，而采用协调控制对能量路由器的快速性和鲁棒性将有较大的提升。

3、本发明提供了一种用于多混合储能型楼宇能量路由器的并网协调控制策略，这种控制策略应用在系统并网运行的情况，它的主要优势在于根据各级变换器间的能量传递关系和各个控制变量之间的数学关系进行协调控制，从而提高能量路由器的瞬态性能和鲁棒性，实现多混合储能型楼宇能量路由器的稳定、协调运行。

技术实现思路

0、(三)
技术实现要素：

1、本发明提供了一种用于多混合储能型楼宇能量路由器的并网协调控制策略，该策略能够使多混合储能型楼宇能量路由器实现系统并网时的稳定、协调运行，本发明的技术方案是：

2、一种用于多混合储能型楼宇能量路由器的并网协调控制策略，包括应用场景并网运行时多混合储能型楼宇能量路由器的协调控制策略。

3、能量路由器包括三级变换器、两条直流母线、两条交流母线、屋顶光伏组件、负载、控制器和多组混合储能，三级变换器包括单相ac-dc变换器、双向dc-dc变换器和三相dc-ac变换器，单相ac-dc变换器的输出端连接双向dc-dc变换器的输入端，双向dc-dc变换器的输出端连接三相dc-ac变换器的输入端，两条直流母线包括400vdc直流母线和750vdc直流母线，两条交流母线分别是220vac交流母线和380vac交流母线；单相ac-dc变换器实现220vac与400vdc的双向变换，双向dc-dc变换器实现400vdc与750vdc的双向变换，三相dc-ac变换器实现750vdc与380vac的双向变换；屋顶光伏组件连接400vdc直流母线；400vdc直流母线上连接多组混合储能；750vdc直流母线上连接多组混合储能；负载连接在相应的母线上，控制器定时采集各变换器的电压、电流和信息。

4、一种用于多混合储能型楼宇能量路由器的并网协调控制策略，所述能量路由器运行时，依托并网协调控制策略内含的逻辑进行即时判断和计算，若屋顶光伏功率ppv足以超过能量路由器所有负载的额定功率pload_all的供电需求，则进入协调策略1运行；若不满足协调策略1前提的情况下屋顶光伏功率ppv足以超过能量路由器400vdc直流母线上的负载与220vac交流母线上负载之和pload_lv，则进入协调策略2运行；若不满足策略1、2前提的情况下屋顶光伏功率ppv小于能量路由器所有负载的额定功率pload_all甚至没有光伏的情况，则进入协调策略3运行。

5、本发明一种用于多混合储能型楼宇能量路由器的并网协调控制策略，进入协调策略1后将依次完成下列逻辑：

6、单相ac-dc变换器以逆变模式运行，双向dc-dc变换器以升压模式运行，三相dc-ac变换器以逆变模式运行；多组混合储能工作于充电状态同时进行启停优化；协调策略1将初步判断屋顶光伏功率ppv满足能量路由器所有负载额定功率pload_all需求后盈余的功率与多组混合储能的最大充电功率之和比较，若屋顶光伏功率ppv可以被混合储能完全吸收，则屋顶光伏处于mppt模式，否则屋顶光伏处于恒压模式；随后无论屋顶光伏处于何种模式，均进行多组混合储能充电功率优化；若多组混合储能均达到最大充电功率后屋顶光伏功率ppv仍有盈余，则进行馈网，并以单相电网侧优先，否则不进行馈网。

7、本发明一种用于多混合储能型楼宇能量路由器的并网协调控制策略，进入协调策略2后将依次完成下列逻辑：

8、若此时为峰电价时段，将依次完成以下逻辑，单相ac-dc变换器以逆变模式运行，双向dc-dc变换器以升压模式运行，三相dc-ac变换器以逆变模式运行；多组混合储能工作于放电状态、同时进行启停优化和放电优化；屋顶光伏处于mppt模式；

9、若此时为谷电价时段，将执行以下逻辑，单相ac-dc变换器以逆变模式运行，双向dc-dc变换器以升压模式运行，三相dc-ac变换器以整流模式运行；多组混合储能处于待机模式；屋顶光伏处于mppt模式。

10、本发明一种用于多混合储能型楼宇能量路由器的并网协调控制策略，进入协调策略3后将依次完成下列逻辑：

11、若此时为峰电价时段，将依次完成以下逻辑，单相ac-dc变换器以逆变模式运行，双向dc-dc变换器以升压模式运行，三相dc-ac变换器以逆变模式运行；多组混合储能工作于放电状态、同时进行启停优化和放电优化；屋顶光伏处于mppt模式；

12、若此时为谷电价时段，将执行以下逻辑，多组混合储能处于待机状态，屋顶光伏处于mppt模式；三相dc-ac变换器以整流模式运行；若通过三相电网可以补足功率缺额，则单相ac-dc变换器以逆变模式运行，双向dc-dc变换器以升压模式运行；在三相电网无法补足缺额的情况下，单相ac-dc变换器以整流模式运行，双向dc-dc变换器进行模式判断。定义低压侧可用最大功率pres_lv为单相电网侧最大并网功率、屋顶光伏功率与400vdc上的多组混合储能最大放电功率之和，定义高压侧可用最大功率pres_hv为三相电网侧最大并网功率与750vdc上的多组混合储能最大放电功率之和，定义低压侧负载为400vdc直流母线上负载与220vac交流母线上负载之和pload_lv，定义高压侧负载为750vdc直流母线上负载与380vac交流母线上负载之和pload_hv，根据低压侧可用最大功率pres_lv与pload_lv的差值与高压侧可用功率pres_hv与pload_hv的差值分别进行比较判断，若pres_lv-pload_lv≥0且pres_hv-pload_hv≥0,双向dc-dc变换器不进行功率传输；若pres_lv-pload_lv＞0且pres_hv-pload_hv<0,双向dc-dc变换器功率由低压侧向高压侧传输；若pres_lv-pload_lv＜0且pres_hv-pload_hv＞0,双向dc-dc变换器功率由高压侧向低压侧传输；若若pres_lv-pload_lv<0且pres_hv-pload_hv＜0,双向dc-dc变换器不进行功率传输。

13、本发明一种用于多混合储能型楼宇能量路由器的并网协调控制策略，多组混合储能启停优化在策略1下，若屋顶光伏用于负载需求后盈余的功率可以被400vdc上的多组混合储能完全消纳，则400vdc上的多组混合储能充电，750vdc上的多组混合储能待机，避免多余的混合储能启停，否则多组混合储能均充电；多组混合储能启停优化在策略2下，若屋顶光伏用于负载需求后缺额的功率可以被750vdc上的多组混合储能完全消纳，则400vdc上的多组混合储能待机，750vdc上的多组混合储能放电，避免多余的混合储能启停，否则多组混合储能均放电；多组混合储能启停优化在策略3下，若屋顶光伏用于负载需求后缺额的功率可以被400vdc上的多组混合储能完全消纳，则400vdc上的多组混合储能放电，750vdc上的多组混合储能待机，避免多余的混合储能启停，否则多组混合储能均放电。

14、本发明一种用于多混合储能型楼宇能量路由器的并网协调控制策略，多组混合储能充电时，优化第i组混合储能的最大充电时间使之最小化，其中i＝1,2,3…，在屋顶光伏出力较多时，使混合储能尽快达到充电上限以提高光伏的利用率；多组混合储能放电时，优化第i组混合储能的最小放电时间使之最大化，其中i＝1,2,3…，尽可能延长混合储能的放电时间，以保证能量路由器长时间的稳定运行。

15、本发明的优点有三个：(1)并网协调控制策略可通过定时采集多混合储能型楼宇能量路由器的电气信息，依托策略内含的逻辑进行即时判断和计算，实现能量路由器的模式确定与切换；(2)并网协调控制策略对多组混合储能的充放电逻辑进行了最优化，能够实现混合储能组充电时间最短、放电时间最长，最大化利用可再生能源的同时维持了系统路由能量的稳定；(3)并网协调控制策略进行了多混合储能启停的优化，避免了储能组的频繁启停，延长了各储能寿命，降低了系统损耗。