本發(fā)明涉及微網(wǎng)控制，尤其涉及一種混合微電網(wǎng)群功率協(xié)調(diào)控制方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、為了提高交直流混合微電網(wǎng)供電的可靠性，常常將鄰近的多個交流子網(wǎng)和直流子網(wǎng)進(jìn)行互連形成交直流混合微電網(wǎng)群的方式給負(fù)荷供電。而對于此類孤島運(yùn)行的混合微電網(wǎng)群，其穩(wěn)定運(yùn)行完全依賴于合理的子網(wǎng)間功率互動管理策略，以及分布式電源的出力控制方式，因此對混合微電網(wǎng)群的功率管理策略進(jìn)行深入的研究十分有必要。

2、目前針對孤島運(yùn)行的混合微電網(wǎng)群的功率管理策略已有大量研究。但目前的研究成果以孤島交流微電網(wǎng)群為研究對象，無法滿足交、直流混合供電的工況要求，且針對孤島混合微電網(wǎng)群的功率管理中，側(cè)重于實(shí)現(xiàn)子微網(wǎng)間功率互助支撐效果，忽略了子微網(wǎng)獨(dú)立自治運(yùn)行能力，現(xiàn)有研究的混合微電網(wǎng)群只包含單個交流和單個直流子網(wǎng)，控制較為簡單，而當(dāng)混合微電網(wǎng)群中包含更多的不同子網(wǎng)時，其協(xié)調(diào)控制將變得更加復(fù)雜，例如專利文本cn111740426b公開了一種孤島交直流混合微電網(wǎng)群功率協(xié)同控制方法，包括：針對含恒功率負(fù)荷的直流子微網(wǎng)，構(gòu)建v2-p下垂控制策略；針對儲能子微網(wǎng)，構(gòu)建soc動態(tài)均衡一致控制策略；針對直流子微網(wǎng)、交流子微網(wǎng)和儲能子微網(wǎng)，構(gòu)建子微網(wǎng)功率交換控制策略；基于子微網(wǎng)功率交換控制策略，構(gòu)建通信觸發(fā)控制策略；利用v2-p下垂控制策略、soc動態(tài)均衡一致控制策略和傳統(tǒng)的p-f下垂控制策略分別控制直流子微網(wǎng)、儲能子微網(wǎng)和交流子微網(wǎng)各自的輸出功率；將子微網(wǎng)功率交換控制策略和通信觸發(fā)控制策略作用于孤島交直流混合微電網(wǎng)群，以控制各子微網(wǎng)之間的功率交換以及互聯(lián)通信。然而該方法控制策略復(fù)雜，在實(shí)際應(yīng)用中可靠性不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種混合微電網(wǎng)群功率協(xié)調(diào)控制方法及裝置，能夠有效提高混合微電網(wǎng)群功率協(xié)調(diào)控制的可靠性。

2、一種混合微電網(wǎng)群功率協(xié)調(diào)控制方法，包括：

3、建立混合微電網(wǎng)群拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所述混合微電網(wǎng)群拓?fù)浒ǘ鄠€交流子網(wǎng)、直流子網(wǎng)和儲能子網(wǎng)；

4、各個所述交流子網(wǎng)采集對應(yīng)的交流母線的母線頻率，各個所述直流子網(wǎng)采集對應(yīng)的直流母線的母線電壓；

5、所述交流子網(wǎng)的母線頻率，或者直流子網(wǎng)的母線電壓波動在第一預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時，所述交流子網(wǎng)和直流子網(wǎng)采用自適應(yīng)下垂控制實(shí)現(xiàn)功率協(xié)調(diào)；

6、所述交流子網(wǎng)的母線頻率，或者直流子網(wǎng)的母線電壓波動在第二預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時，基于mfo算法計算交流子網(wǎng)交互功率和直流子網(wǎng)交互功率，所述交流子網(wǎng)和直流子網(wǎng)通過所述交流子網(wǎng)交互功率和直流子網(wǎng)交互功率進(jìn)行功率交換實(shí)現(xiàn)功率協(xié)調(diào)；

7、所述交流子網(wǎng)的母線頻率，或者直流子網(wǎng)的母線電壓波動超過第二預(yù)設(shè)范圍時，根據(jù)公共母線電壓計算自適應(yīng)調(diào)整系數(shù)，根據(jù)儲能單元的狀態(tài)計算下垂控制系數(shù)，根據(jù)所述自適應(yīng)調(diào)整系數(shù)和所述下垂控制系數(shù)控制所述儲能子網(wǎng)的功率輸出實(shí)現(xiàn)功率協(xié)調(diào)。

8、進(jìn)一步地，所述交流子網(wǎng)中的分布式電源通過ac/ac變換器接入對應(yīng)的交流母線，所述直流子網(wǎng)中的分布式電源通過dc/dc變換器接入對應(yīng)的直流母線，所述交流母線通過ac/dc變換器接入公共母線，所述直流母線通過dc/dc變換器接入公共母線，所述儲能子網(wǎng)中的儲能單元通過dc/dc變換器接入所述公共母線。

9、進(jìn)一步地，所述交流子網(wǎng)采用自適應(yīng)下垂控制實(shí)現(xiàn)功率協(xié)調(diào)，包括：

10、根據(jù)所述母線頻率，計算交流子網(wǎng)在第一預(yù)設(shè)時長內(nèi)的頻率變化量；

11、根據(jù)所述頻率變化量、第一預(yù)設(shè)時長、交流子網(wǎng)額定頻率和預(yù)設(shè)的頻率修正參數(shù)，計算交流子網(wǎng)的頻率修正下垂系數(shù)；

12、根據(jù)所述頻率修正下垂系數(shù)、交流子網(wǎng)的頻率上限值、交流子網(wǎng)的頻率下限值、交流子網(wǎng)輸出功率的上限值，計算交流子網(wǎng)的下垂控制系數(shù)；

13、根據(jù)交流子網(wǎng)的下垂控制系數(shù)、直流子網(wǎng)實(shí)際輸出功率和交流子網(wǎng)的頻率上限值，計算交流子網(wǎng)的目標(biāo)輸出頻率；

14、根據(jù)計算獲得的目標(biāo)輸出頻率控制交流子網(wǎng)的頻率輸出。

15、進(jìn)一步地，所述直流子網(wǎng)采用自適應(yīng)下垂控制實(shí)現(xiàn)功率協(xié)調(diào)，包括：

16、根據(jù)所述母線電壓，計算直流子網(wǎng)在第二預(yù)設(shè)時長內(nèi)的電壓變化量；

17、根據(jù)所述電壓變化量、第二預(yù)設(shè)時長、直流子網(wǎng)額定電壓和預(yù)設(shè)的電壓修正參數(shù)，計算直流子網(wǎng)的電壓修正下垂系數(shù)；

18、根據(jù)所述電壓修正下垂系數(shù)、直流子網(wǎng)的電壓上限值、直流子網(wǎng)的電壓下限值、直流子網(wǎng)輸出功率的上限值，計算直流子網(wǎng)的下垂控制系數(shù)；

19、根據(jù)直流子網(wǎng)的下垂控制系數(shù)、直流子網(wǎng)實(shí)際輸出功率和直流子網(wǎng)的電壓上限值，計算直流子網(wǎng)的目標(biāo)電壓；

20、根據(jù)計算獲得的目標(biāo)電壓控制直流子網(wǎng)的電壓輸出。

21、進(jìn)一步地，基于mfo算法計算交流子網(wǎng)交互功率和直流子網(wǎng)交互功率，所述交流子網(wǎng)和直流子網(wǎng)通過所述交流子網(wǎng)交互功率和直流子網(wǎng)交互功率進(jìn)行交換功率實(shí)現(xiàn)功率協(xié)調(diào)，包括：

22、建立以交流子網(wǎng)的母線頻率偏差最低和直流子網(wǎng)的母線電壓偏差最低的目標(biāo)函數(shù)；

23、構(gòu)建交流子網(wǎng)和直流子網(wǎng)功率守恒約束條件、交流子網(wǎng)頻率約束條件和直流子網(wǎng)電壓約束條件；

24、基于mfo算法，計算滿足所述目標(biāo)函數(shù)、交流子網(wǎng)和直流子網(wǎng)功率守恒約束條件、交流子網(wǎng)頻率約束條件和直流子網(wǎng)電壓約束條件的交流子網(wǎng)交互功率和直流子網(wǎng)交互功率；

25、根據(jù)計算獲得的交流子網(wǎng)交互功率和直流子網(wǎng)交互功率控制相應(yīng)的交流子網(wǎng)和直流子網(wǎng)的輸出功率。

26、進(jìn)一步地，根據(jù)公共母線電壓計算自適應(yīng)調(diào)整系數(shù)，根據(jù)儲能單元的狀態(tài)計算下垂控制系數(shù)，根據(jù)所述自適應(yīng)調(diào)整系數(shù)和所述下垂控制系數(shù)控制所述儲能子網(wǎng)的功率輸出實(shí)現(xiàn)功率協(xié)調(diào)，包括：

27、采集公共母線電壓；

28、根據(jù)所述公共母線電壓計算公共母線電壓隨時間的變化速率；

29、根據(jù)所述公共母線電壓和公共母線電壓隨時間的變化速率計算自適應(yīng)調(diào)整系數(shù)；

30、檢測儲能單元的荷電狀態(tài)和最大輸出功率，根據(jù)所述荷電狀態(tài)和所述最大輸出功率計算儲能子網(wǎng)功率輸出的下垂控制系數(shù)；

31、根據(jù)所述公共母線電壓、自適應(yīng)調(diào)整系數(shù)和儲能子網(wǎng)功率輸出的下垂控制系數(shù)，計算儲能子網(wǎng)的輸出功率；

32、采集儲能單元母線電壓；

33、根據(jù)所述儲能子網(wǎng)的輸出功率和所述儲能單元母線電壓進(jìn)行電流計算，獲得儲能單元交換電流；

34、將所述儲能單元交換電流輸入至pi控制器進(jìn)行計算，輸出儲能單元目標(biāo)電壓；

35、對所述儲能單元目標(biāo)電壓進(jìn)行pwm調(diào)制，生成功率交換控制信號控制對應(yīng)的dc/dc變換器進(jìn)行功率交換。

36、進(jìn)一步地，根據(jù)所述公共母線電壓和公共母線電壓隨時間的變化速率計算自適應(yīng)調(diào)整系數(shù)，包括：

37、將所述公共母線電壓與預(yù)設(shè)電壓閾值進(jìn)行比較，公共母線電壓小于或者等于所述預(yù)設(shè)電壓閾值時，所述自適應(yīng)調(diào)整系數(shù)為1；

38、公共母線電壓大于所述預(yù)設(shè)電壓閾值時，根據(jù)公共母線電壓隨時間的變化速率的雙曲正切函數(shù)值計算所述自適應(yīng)調(diào)整系數(shù)。

39、進(jìn)一步地，儲能子網(wǎng)功率輸出的下垂控制系數(shù)通過以下公式進(jìn)行計算：

40、；

41、其中，bk表示儲能子網(wǎng)功率輸出的下垂控制系數(shù)，ko表示調(diào)節(jié)下垂系數(shù)的參數(shù)，μ表示調(diào)節(jié)各儲能單元soc均衡速度的參數(shù)，pds，k表示第k個儲能單元最大輸出功率，sock表示第k個儲能單元當(dāng)前的荷電狀態(tài)，soc*表示設(shè)置的各儲能單元電池標(biāo)準(zhǔn)給定的參考荷電狀態(tài)值。

42、一種混合微電網(wǎng)群功率協(xié)調(diào)控制裝置，包括：

43、拓?fù)錁?gòu)建模塊，用于建立混合微電網(wǎng)群拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所述混合微電網(wǎng)群拓?fù)浒ǘ鄠€交流子網(wǎng)、直流子網(wǎng)和儲能子網(wǎng)；

44、頻率采集模塊，各個所述交流子網(wǎng)通過所述頻率采集模塊采集對應(yīng)的交流母線的母線頻率；

45、電壓采集模塊，各個所述直流子網(wǎng)通過所述電壓采集模塊采集對應(yīng)的直流母線的母線電壓；

46、自適應(yīng)下垂控制模塊，用于所述交流子網(wǎng)的母線頻率，或者直流子網(wǎng)的母線電壓波動在第一預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時，控制所述交流子網(wǎng)和直流子網(wǎng)采用自適應(yīng)下垂控制實(shí)現(xiàn)功率協(xié)調(diào)；

47、功率交互控制模塊，用于所述交流子網(wǎng)的母線頻率，或者直流子網(wǎng)的母線電壓波動在第二預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時，基于mfo算法計算交流子網(wǎng)交互功率和直流子網(wǎng)交互功率，控制所述交流子網(wǎng)和直流子網(wǎng)通過所述交流子網(wǎng)交互功率和直流子網(wǎng)交互功率進(jìn)行功率交換實(shí)現(xiàn)功率協(xié)調(diào)；

48、儲能控制模塊，用于所述交流子網(wǎng)的母線頻率，或者直流子網(wǎng)的母線電壓波動超過第二預(yù)設(shè)范圍時，根據(jù)公共母線電壓計算自適應(yīng)調(diào)整系數(shù)，根據(jù)儲能單元的狀態(tài)計算下垂控制系數(shù)，根據(jù)所述自適應(yīng)調(diào)整系數(shù)和所述下垂控制系數(shù)控制所述儲能子網(wǎng)的功率輸出實(shí)現(xiàn)功率協(xié)調(diào)。

49、進(jìn)一步地，所述交流子網(wǎng)中的分布式電源通過ac/ac變換器接入對應(yīng)的交流母線，所述直流子網(wǎng)中的分布式電源通過dc/dc變換器接入對應(yīng)的直流母線，所述交流母線通過ac/dc變換器接入公共母線，所述直流母線通過dc/dc變換器接入公共母線，所述儲能子網(wǎng)中的儲能單元通過dc/dc變換器接入所述公共母線。

50、進(jìn)一步地，所述交流子網(wǎng)采用自適應(yīng)下垂控制實(shí)現(xiàn)功率協(xié)調(diào)，包括：

51、根據(jù)所述母線頻率，計算交流子網(wǎng)在第一預(yù)設(shè)時長內(nèi)的頻率變化量；

52、根據(jù)所述頻率變化量、第一預(yù)設(shè)時長、交流子網(wǎng)額定頻率和預(yù)設(shè)的頻率修正參數(shù)，計算交流子網(wǎng)的頻率修正下垂系數(shù)；

53、根據(jù)所述頻率修正下垂系數(shù)、交流子網(wǎng)的頻率上限值、交流子網(wǎng)的頻率下限值、交流子網(wǎng)輸出功率的上限值，計算交流子網(wǎng)的下垂控制系數(shù)；

54、根據(jù)交流子網(wǎng)的下垂控制系數(shù)、直流子網(wǎng)實(shí)際輸出功率和交流子網(wǎng)的頻率上限值，計算交流子網(wǎng)的目標(biāo)輸出頻率；

55、根據(jù)計算獲得的目標(biāo)輸出頻率控制交流子網(wǎng)的頻率輸出。

56、進(jìn)一步地，所述直流子網(wǎng)采用自適應(yīng)下垂控制實(shí)現(xiàn)功率協(xié)調(diào)，包括：

57、根據(jù)所述母線電壓，計算直流子網(wǎng)在第二預(yù)設(shè)時長內(nèi)的電壓變化量；

58、根據(jù)所述電壓變化量、第二預(yù)設(shè)時長、直流子網(wǎng)額定電壓和預(yù)設(shè)的電壓修正參數(shù)，計算直流子網(wǎng)的電壓修正下垂系數(shù)；

59、根據(jù)所述電壓修正下垂系數(shù)、直流子網(wǎng)的電壓上限值、直流子網(wǎng)的電壓下限值、直流子網(wǎng)輸出功率的上限值，計算直流子網(wǎng)的下垂控制系數(shù)；

60、根據(jù)直流子網(wǎng)的下垂控制系數(shù)、直流子網(wǎng)實(shí)際輸出功率和直流子網(wǎng)的電壓上限值，計算直流子網(wǎng)的目標(biāo)電壓；

61、根據(jù)計算獲得的目標(biāo)電壓控制直流子網(wǎng)的電壓輸出。

62、進(jìn)一步地，基于mfo算法計算交流子網(wǎng)交互功率和直流子網(wǎng)交互功率，所述交流子網(wǎng)和直流子網(wǎng)通過所述交流子網(wǎng)交互功率和直流子網(wǎng)交互功率進(jìn)行功率交換實(shí)現(xiàn)功率協(xié)調(diào)，包括：

63、建立以交流子網(wǎng)的母線頻率偏差最低和直流子網(wǎng)的母線電壓偏差最低的目標(biāo)函數(shù)；

64、構(gòu)建交流子網(wǎng)和直流子網(wǎng)功率守恒約束條件、交流子網(wǎng)頻率約束條件和直流子網(wǎng)電壓約束條件；

65、基于mfo算法，計算滿足所述目標(biāo)函數(shù)、交流子網(wǎng)和直流子網(wǎng)功率守恒約束條件、交流子網(wǎng)頻率約束條件和直流子網(wǎng)電壓約束條件的交流子網(wǎng)交互功率和直流子網(wǎng)交互功率；

66、根據(jù)計算獲得的交流子網(wǎng)交互功率和直流子網(wǎng)交互功率控制相應(yīng)的交流子網(wǎng)和直流子網(wǎng)的輸出功率。

67、進(jìn)一步地，儲能控制模塊根據(jù)公共母線電壓計算自適應(yīng)調(diào)整系數(shù)，根據(jù)儲能單元的狀態(tài)計算下垂控制系數(shù)，根據(jù)所述自適應(yīng)調(diào)整系數(shù)和所述下垂控制系數(shù)控制所述儲能子網(wǎng)的功率輸出實(shí)現(xiàn)功率協(xié)調(diào)，包括：

68、采集公共母線電壓；

69、根據(jù)所述公共母線電壓計算公共母線電壓隨時間的變化速率；

70、根據(jù)所述公共母線電壓和公共母線電壓隨時間的變化速率計算自適應(yīng)調(diào)整系數(shù)；

71、檢測儲能單元的荷電狀態(tài)和最大輸出功率，根據(jù)所述荷電狀態(tài)和所述最大輸出功率計算儲能子網(wǎng)功率輸出的下垂控制系數(shù)；

72、根據(jù)所述公共母線電壓、自適應(yīng)調(diào)整系數(shù)和儲能子網(wǎng)功率輸出的下垂控制系數(shù)，計算儲能子網(wǎng)的輸出功率；

73、采集儲能單元母線電壓；

74、根據(jù)所述儲能子網(wǎng)的輸出功率和所述儲能單元母線電壓進(jìn)行電流計算，獲得儲能單元交換電流；

75、將所述儲能單元交換電流輸入至pi控制器進(jìn)行計算，輸出儲能單元目標(biāo)電壓；

76、對所述儲能單元目標(biāo)電壓進(jìn)行pwm調(diào)制，生成功率交換控制信號控制對應(yīng)的dc/dc變換器進(jìn)行功率交換。

77、進(jìn)一步地，儲能控制模塊根據(jù)所述公共母線電壓和公共母線電壓隨時間的變化速率計算自適應(yīng)調(diào)整系數(shù)，包括：

78、將所述公共母線電壓與預(yù)設(shè)電壓閾值進(jìn)行比較，公共母線電壓小于或者等于所述預(yù)設(shè)電壓閾值時，所述自適應(yīng)調(diào)整系數(shù)為1；

79、公共母線電壓大于所述預(yù)設(shè)電壓閾值時，根據(jù)公共母線電壓隨時間的變化速率的雙曲正切函數(shù)值計算所述自適應(yīng)調(diào)整系數(shù)。

80、進(jìn)一步地，儲能子網(wǎng)功率輸出的下垂控制系數(shù)通過以下公式進(jìn)行計算：

81、；

82、其中，bk表示儲能子網(wǎng)功率輸出的下垂控制系數(shù)，ko表示調(diào)節(jié)下垂系數(shù)的參數(shù)，μ表示調(diào)節(jié)各儲能單元soc均衡速度的參數(shù)，pds，k表示第k個儲能單元最大輸出功率，sock表示第k個儲能單元當(dāng)前的荷電狀態(tài)，soc*表示設(shè)置的各儲能單元電池標(biāo)準(zhǔn)給定的參考荷電狀態(tài)值。

83、一種電子設(shè)備，包括處理器和存儲裝置，所述存儲裝置存儲有多條指令，所述處理器用于讀取所述指令并執(zhí)行上述的方法。

84、本發(fā)明提供的混合微電網(wǎng)群功率協(xié)調(diào)控制方法及裝置，至少包括如下有益效果：

85、（1）在不同的頻率波動和電壓波動情況下，采用子網(wǎng)功率自治控制、子網(wǎng)間功率互動支撐以及儲能單元功率平衡組成的功率管理策略，通過三層之間的協(xié)調(diào)控制提高了孤島交直流混合微電網(wǎng)群的供電可靠性和供電質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了混合微電網(wǎng)群內(nèi)分布式電源、不同分布式電源容量和電能質(zhì)量要求的子微網(wǎng)間以及儲能單元間合理的功率管理，該方法在通信故障時仍適用，具有較好的魯棒性；

86、（2）交流子網(wǎng)和直流子網(wǎng)采用自適應(yīng)下垂控制實(shí)現(xiàn)功率協(xié)調(diào)，在下垂控制系數(shù)中引入頻率變化量和電壓變化量，基于頻率變化和電壓變化進(jìn)行下垂控制，實(shí)現(xiàn)頻率和電壓的快速穩(wěn)定控制；

87、（3）采用mfo算法，計算交流子網(wǎng)和直流子網(wǎng)的交互功率，能夠獲得更好的全局最優(yōu)解，提高交流子網(wǎng)和直流子網(wǎng)功率協(xié)調(diào)控制的可靠性；

88、（4）控制儲能子網(wǎng)的功率輸出過程中，引入自適應(yīng)調(diào)整系數(shù)，當(dāng)公共母線電壓高于預(yù)設(shè)電壓閾值時，自適應(yīng)調(diào)整參數(shù)才作用，當(dāng)公共母線電壓隨時間的變化速率增大時，自適應(yīng)調(diào)整系數(shù)變大，提升系統(tǒng)慣性能力，抑制電壓進(jìn)一步惡化；當(dāng)公共母線電壓隨時間的變化速率處于恢復(fù)狀態(tài)時，自適應(yīng)調(diào)整系數(shù)調(diào)小，減小慣性，從而縮短電壓恢復(fù)穩(wěn)定的時間，采用雙曲正切函數(shù)，可以平滑的根據(jù)電壓偏差程度快速自主的選擇調(diào)整系數(shù)，且整個過程為連續(xù)的調(diào)節(jié)，沒有明顯的階躍過程，對于微網(wǎng)變流器內(nèi)環(huán)控制較為友好，實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)內(nèi)電壓無明顯畸變。