光储柴荷微电网系统的控制方法和光储柴荷微电网系统与流程

本发明涉及光储柴荷微电网，具体涉及一种光储柴荷微电网系统的控制方法和一种光储柴荷微电网系统。

背景技术：

1、光储柴荷微电网系统是指包括光伏、储能单元、柴油发电机(以下简称柴发)等构成的孤岛型微电网系统，在并离网状态下均能工作。

2、现有技术中，在离网状态下，当光伏功率不足时，储能单元和光伏一起给负载供电，若储能单元已放电到soc(state of charge，荷电状态)下限时，储能单元将不再放电，同时柴油发电机启动，由柴油发电机代替储能以额定功率工作。也就是储能退出，光伏+柴油机给负载供电。然而，这种工作模式存在隐患，比如在极端情况下若负载急剧减少，光伏和柴发没有缓冲，将有可能导致母线过压、过频，对设备造成冲击甚至损坏。

技术实现思路

1、本发明为解决上述技术问题之一，提出了如下技术方案。

2、本发明第一方面实施例提出了一种光储柴荷微电网系统的控制方法，所述光储柴荷微电网系统包括光伏、储能单元、柴油发电机和负载。

3、所述方法包括以下步骤：控制所述光伏和所述储能单元同时工作，并在同时工作时采集当前负载的第二负载功率、光伏的第二光伏功率和储能单元的第二储能功率；基于所述第二负载功率、所述第二光伏功率和所述第二储能功率启动所述柴油发电机工作；在所述光伏、所述储能单元和所述柴油发电机同时工作时，采集系统当前各设备功率，并根据各设备功率进行储柴切换直至所述储能单元停机，其中，各设备功率包括负载的第三负载功率、光伏的第三光伏功率、储能单元的第三储能功率和柴油发电机的柴发功率。

4、另外，根据本发明上述实施例的光储柴荷微电网系统的控制方法还可以具有如下附加的技术特征。

5、根据本发明的一个实施例，控制所述光伏和所述储能单元同时工作，包括：

6、控制所述光伏给所述负载供电同时启动所述储能单元，并采集当前负载的第一负载功率、光伏的第一光伏功率和储能单元的第一soc；

7、当所述第一负载功率小于所述第一光伏功率，且所述第一soc小于或者等于第一阈值时，控制所述光伏给所述储能单元充电；

8、当所述第一负载功率小于所述第一光伏功率，且所述第一soc大于第一阈值时，所述储能单元不充电，并降低所述光伏的光伏功率；

9、当所述第一负载功率大于或者等于所述第一光伏功率，且所述第一储能soc大于第二阈值时，控制所述储能单元放电；

10、当所述第一负载功率大于或者等于所述第一光伏功率，且所述第一soc小于或等于第二阈值时，启动所述柴油发电机放电，其中，所述第二阈值小于所述第一阈值。

11、根据本发明的一个实施例，基于所述第二负载功率、所述第二光伏功率和所述第二储能功率启动所述柴油发电机工作，包括：当所述第二负载功率大于所述第二光伏功率与所述第二储能功率的和值时，在所述光伏和所述储能单元放电的同时启动所述柴油发电机放电。

12、根据本发明的一个实施例，根据各设备功率进行储柴切换直至所述储能单元停机，包括：

13、计算所述第三光伏功率、所述第三储能功率与所述柴发功率的第一和值，以及所述第三光伏功率与所述柴发功率的第二和值；

14、根据所述第三负载功率分别与所述第一和值和所述第二和值之间的大小关系，控制所述储能单元开始降低功率同时所述柴油发电机开始增加功率；

15、在所述储能单元降低功率同时所述柴油发电机增加功率的过程中，采集储能单元的第四soc，基于所述第四soc控制所述储能单元停机。

16、根据本发明的一个实施例，根据所述第三负载功率分别与所述第一和值和所述第二和值之间的大小关系，控制所述储能单元开始降低功率同时所述柴油发电机开始增加功率，包括：

17、当所述第三负载功率大于或者等于所述第一和值时，切除部分负载，并控制所述储能单元继续放电，放电过程中采集储能单元的第二soc，当所述第二soc小于或者等于第二阈值时，控制所述储能单元开始降低功率同时所述柴油发电机开始增加功率；

18、当所述第三负载功率小于所述第一和值且所述第三负载功率小于所述第二和值时，控制所述柴油发电机给所述储能单元充电，并返回控制所述光伏和所述储能单元同时工作的步骤；

19、当所述第三负载功率小于所述第一和值且所述第三负载功率大于或者等于所述第二和值时，控制所述储能单元继续放电，放电过程中采集储能单元的第三soc，当所述第三soc小于或者等于第二阈值时，控制所述储能单元开始降低功率同时所述柴油发电机开始增加功率。

20、根据本发明的一个实施例，基于所述第四储能soc控制储能单元停机，包括：在所述第四储能soc小于或者等于第三阈值时，控制所述储能单元停机并将其作为电流源，其中，所述第三阈值小于所述第二阈值。

21、根据本发明的一个实施例，进行储柴切换直至所述储能单元停机，包括：控制所述储能单元开始降低功率同时所述柴油发电机开始增加功率，在该过程中，对所述储能单元进行分阶段的vsg控制使其降低功率，同时对所述柴油发电机进行v/f控制使其增加功率，其中，所述储能单元在各阶段的目标输出功率不同。

22、根据本发明的一个实施例，所述目标输出功率根据储能单元的功率转移曲线函数计算，所述储能单元在各阶段的功率转移曲线函数不同，其中，通过以下公式计算储能单元在每个阶段的目标输出功率：

23、

24、其中，f(soc)是功率转移曲线函数，为储能单元的额定输出功率，pesref为储能单元的目标输出功率。

25、根据本发明的一个实施例，所述储能单元各阶段的功率转移曲线函数根据采集的储能单元的第四soc确定，其中，在所述第四soc位于第二阈值与第四阈值之间时，所述功率转移曲线函数为二次函数；在所述第四soc位于第四阈值与第五阈值之间时，所述功率转移曲线函数为s形曲线函数；在所述第四soc位于第五阈值与第三阈值之间时，所述功率转移曲线函数为指数函数，其中，所述第二阈值、所述第四阈值、所述第五阈值和所述第三阈值依次减小。

26、根据本发明的一个实施例，所述vsg控制中的p-ω方程为：

27、

28、pm-pesref＝km(ωref-ω)

29、

30、其中，j为储能单元vsg的虚拟转动惯量，ω和ωref分别为输出角速度和额定角速度，dp储能单元vsg的虚拟阻尼系数，pm和pes分别为虚拟机械功率和储能输出功率，θ为储能单元vsg的输出相角；pesref为储能单元的目标输出功率，km为调频下垂系数；δpmax为有功功率变化量最大值，δfmax为频率变化量最大值；pmax为有功功率最大值。

31、根据本发明的一个实施例，所述vsg控制中的q-v方程：

32、v-vref＝kq(qesref-qes)

33、

34、其中，kq为调压系数，qesref为设定的无功功率参考值，qes为储能单元输出的无功功率，vref为电压幅值参考值，v为电压幅值；δqmax为无功功率变化量最大值，δvmax为电压变化量最大值。

35、本发明第二方面实施例提出了一种光储柴荷微电网系统，包括光伏、储能单元、柴油发电机和负载，还包括云平台和边缘控制器，所述边缘控制器分别与所述云平台、所述光伏、所述储能单元、所述柴油发电机和所述负载相连，所述边缘控制器在所述云平台的控制下执行上述实施例所述的光储柴荷微电网系统的控制方法。

36、本发明实施例的技术方案，可以控制储能单元和柴油发电机同时工作，并在同时工作的过程中进行储柴切换，可以通过储能缓冲预防极端情况下对设备的冲击甚至损坏。