CN112510756A - 一种基于功率水平的微电网光储充协调运行方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于功率水平的微电网光储充协调运行方法及系统，本发明包括采用分级控制的思想，第一级控制光伏系统的输出功率满足负荷的功率需求，并将多余的输出功率在储能系统和充电站之间协调分配；第二级控制光伏系统、储能系统两者输出功率以满足负荷的功率需求；第三级控制光伏系统、储能系统、充电站三者输出功率以满足负荷的功率需求；否则降低负荷的功率需求。本发明能够协调储能、光伏、充电站的运行，能够降低微网的储能需求，减少运行成本，同时能保证系统的安全稳定运行，并可平抑微电网中的功率、负荷波动，稳定母线电压，实现电网的经济、稳定运行。

Description

一种基于功率水平的微电网光储充协调运行方法及系统
技术领域
本发明涉及新能源储能领域，具体涉及一种基于功率水平的微电网光储充协调运行方法及系统。
背景技术
随着能源危机和环境污染问题的日益严重，清洁能源和电动汽车在微电网中的高渗透率已成为节能环保的重要措施之一，但光伏出力受环境影响具有输出不确定性的特点，以及电动汽车随机性的充放电行为，会影响微电网的稳定运行。目前微电网的功率平衡、能源的就地消纳主要依赖于优化调度储能出力来实现。但随着风光发电及电动汽车负荷在微网中比重的提高，微网不平衡功率波动加大，单纯依靠电池储能来平抑这一功率差无疑会大幅地增加工程造价。此外，虽然光伏、电动汽车等出力有一定的随机性，但同时也存在可观的调度空间，如光伏可在短时功率预测的基础下对出力进行一定的下调控制，而电动汽车也可在满足自身电量需求下参与电网的充放电调度。因此，如何实现协调光伏、储能、充电站的协调运行，已成为一项亟待解决的关键技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种基于功率水平的微电网光储充协调运行方法及系统，本发明能够协调储能、光伏、充电站的运行，能够降低微网的储能需求，减少运行成本，同时依旧能保证系统的安全稳定运行，并可平抑微电网中的功率、负荷波动，稳定母线电压，实现电网的经济、稳定运行。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种基于功率水平的微电网光储充协调运行方法，包括确定光伏系统的输出功率Ppv是否满足负荷的功率需求Pload，在确定光伏系统的输出功率Ppv满足负荷的功率需求Pload后，控制光伏系统的输出功率Ppv满足负荷的功率需求Pload，并将多余的输出功率在储能系统和充电站之间协调分配。
可选地，所述将多余的输出功率在储能系统和充电站之间协调分配时，包括在充电站的电池荷电状态越限、储能系统的电池荷电状态越限同时成立时执行工作模式一的步骤，其中所述工作模式一包括：控制光伏系统的光伏逆变器采用恒功率控制方式以非最大功率输出功率Ppv；储能系统处于备用状态；充电站对微电网处于备用状态、且对充电设备处于可用状态；不限制负荷的功率需求Pload。
可选地，所述将多余的输出功率在储能系统和充电站之间协调分配时，包括在充电站的电池荷电状态越限、储能系统的电池荷电状态未越限同时成立时执行工作模式二的步骤，其中所述工作模式二包括：控制光伏系统的光伏逆变器采用MPPT控制方式输出功率Ppv；储能系统处于充电状态，且光伏系统的输出功率Ppv超出负荷的功率需求Pload的部分作为储能系统充电的功率；充电站对微电网处于备用状态、对充电设备处于可用状态；不限制负荷的功率需求Pload。
可选地，所述将多余的输出功率在储能系统和充电站之间协调分配时，包括在充电站的电池荷电状态未越限、储能系统的电池荷电状态越限同时成立时执行工作模式三的步骤，其中所述工作模式三包括：控制光伏系统的光伏逆变器采用MPPT控制方式输出功率Ppv；储能系统处于备用状态；充电站对微电网处于充电状态、对充电设备处于可用状态，且光伏系统的输出功率Ppv超出负荷的功率需求Pload的部分作为充电站充电的功率；不限制负荷的功率需求Pload。
可选地，所述将多余的输出功率在储能系统和充电站之间协调分配时，包括在充电站的电池荷电状态未越限、储能系统的电池荷电状态未越限同时成立时执行工作模式四的步骤，其中所述工作模式四包括：控制光伏系统的光伏逆变器采用MPPT控制方式输出功率Ppv；储能系统处于充电状态；充电站对微电网处于充电状态、且对充电设备处于可用状态，且光伏系统的输出功率Ppv超出负荷的功率需求Pload的部分功率按照储能系统、充电站充满电所需的时间的比例在储能系统、充电站充电之间进行分配；不限制负荷的功率需求Pload。
可选地，所述确定光伏系统的输出功率Ppv是否满足负荷的功率需求Pload时，还包括：在确定光伏系统的输出功率Ppv不满足负荷的功率需求Pload，但光伏系统的输出功率Ppv、储能系统最大的输出功率Pbmax两者之和满足负荷的功率需求Pload后，控制光伏系统、储能系统两者输出功率以满足负荷的功率需求Pload的步骤。
可选地，所述控制光伏系统、储能系统两者输出功率以满足负荷的功率需求Pload时包括执行工作模式五的步骤，其中所述工作模式五包括：控制光伏系统的光伏逆变器采用MPPT控制方式输出功率Ppv；储能系统处于放电状态，且光伏系统的输出功率Ppv少于负荷的功率需求Pload的部分功率作为储能系统的输出功率；充电站对微电网处于备用状态、且对充电设备处于可用状态；不限制负荷的功率需求Pload。
可选地，所述确定光伏系统的输出功率Ppv是否满足负荷的功率需求Pload时，还包括：在确定光伏系统的输出功率Ppv不满足负荷的功率需求Pload，且光伏系统的输出功率Ppv、储能系统最大的输出功率Pbmax两者之和不满足负荷的功率需求Pload，但光伏系统的输出功率Ppv、储能系统最大的输出功率Pbmax、充电站最大的输出功率Pcmax三者之和满足负荷的功率需求Pload后，控制光伏系统、储能系统、充电站三者输出功率以满足负荷的功率需求Pload的步骤。
可选地，所述控制光伏系统、储能系统、充电站三者输出功率以满足负荷的功率需求Pload时包括执行工作模式六的步骤，其中所述工作模式六包括：控制光伏系统的光伏逆变器采用MPPT控制方式输出功率Ppv；储能系统处于放电状态；充电站对微电网处于放电状态、且对充电设备处于可用状态或不可用状态；光伏系统的输出功率Ppv少于负荷的功率需求Pload的部分功率作为储能系统的输出功率Pb、充电站的输出功率Pc两者之和，不限制负荷的功率需求Pload。
可选地，所述确定光伏系统的输出功率Ppv是否满足负荷的功率需求Pload时，还包括：在确定光伏系统的输出功率Ppv不满足负荷的功率需求Pload，且光伏系统的输出功率Ppv、储能系统最大的输出功率Pbmax两者之和不满足负荷的功率需求Pload、且光伏系统的输出功率Ppv、储能系统最大的输出功率Pbmax、充电站最大的输出功率Pcmax三者之和不满足负荷的功率需求Pload后，降低负荷的功率需求的步骤。
可选地，所述降低负荷的功率需求时包括执行工作模式七的步骤，其中所述工作模式七包括：控制光伏系统的光伏逆变器采用MPPT控制方式输出功率Ppv；储能系统处于放电状态；充电站对微电网处于放电状态、且对充电设备处于不可用状态；光伏系统的输出功率Ppv少于负荷的功率需求Pload的部分功率作为储能系统的输出功率Pb、充电站的输出功率Pc两者之和，限制负荷的功率需求Pload，使得负荷的功率需求Pload等于光伏系统的输出功率Ppv、储能系统最大的输出功率Pbmax、充电站的输出功率Pc三者之和。
可选地，所述工作模式二和工作模式三中控制光伏系统的光伏逆变器采用MPPT控制方式输出功率Ppv时，还包括按照时间间隔T预测光伏系统的参考光伏功率、并通过参考光伏功率来控制光伏系统的光伏逆变器采用MPPT控制方式输出功率Ppv的步骤，且按照指定的时间间隔T预测光伏系统的参考光伏功率的函数表达式为：
Figure BDA0002797912860000031
上式中，Ppvref为光伏系统的参考光伏功率，T为时间间隔，Pload为负荷的功率需求，t为时间。
此外，本发明还提供一种基于功率水平的微电网光储充协调运行系统，包括相互连接的微处理器和存储器，所述微处理器被编程或配置以执行所述基于功率水平的微电网光储充协调运行方法的步骤，或者所述存储器中存储有被编程或配置以执行所述基于功率水平的微电网光储充协调运行方法的计算机程序。
此外，本发明还提供一种微电系统网，包括系统级协调控制器和通过升压变压器连接到交流电网的交流母线，所述交流母线上分别并联有储能系统、光伏系统、负荷以及都带有电池的充电站，所述储能系统包括串联的蓄电池组和储能DC/AC变换双向潮流控制器，所述光伏系统包括串联的光伏电站、光伏并网变换器控制器，所述蓄电池组的状态信号输出端与系统级协调控制器相连，所述负荷、充电站与交流母线上之间分别串接有双向潮流控制器，所述储能DC/AC变换双向潮流控制器、光伏并网变换器控制器、负荷以及充电站的双向潮流控制器分别与系统级协调控制器相连，所述系统级协调控制器被编程或配置以执行所述基于功率水平的微电网光储充协调运行方法的步骤。
和现有技术相比，本发明具有下述优点：本发明针对包括光伏系统、储能系统、协调控制器、充电站、电动汽车负荷及一般负荷的微电网中光伏系统、储能系统、充电站协调配合以满足负荷的功率需求，采用分级思想，使光伏系统、储能系统、充电站协调配合以满足负荷需求。第一级仅考虑光伏输出功率与负荷功率，若光伏输出功率满足负荷功率需求，光伏多余输出功率在储能系统和充电站之间协调分配，如不满足则进入第二级；第二级考虑光伏输出功率，储能系统输出功率与负荷功率匹配，使光伏输出功率与储能系统输出功率之和满足负荷功率需求，如不满足则进入第三级；第三级考虑光伏输出功率，储能系统输出功率，充电站输出功率与负荷功率匹配，使光伏输出功率、储能系统和充电站输出功率之和满足负荷功率需求，能够保证微电网功率平衡，平抑微电网中的功率波动，提高能效，本发明能够降低微网的储能需求，减少运行成本，同时能保证系统的安全稳定运行，并可平抑微电网中的功率、负荷波动，稳定母线电压，实现电网的经济、稳定运行。
附图说明
图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。
图2为本发明实施例方法中的模式选择示意图。
图3为本发明实施例中微电网的拓扑结构示意图。
具体实施方式
本发明是用于基于功率水平的微电网光储充协调运行方法及系统，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本实施例基于功率水平的微电网光储充协调运行方法包括确定光伏系统的输出功率Ppv是否满足负荷的功率需求Pload，在确定光伏系统的输出功率Ppv满足负荷的功率需求Pload后，控制光伏系统的输出功率Ppv满足负荷的功率需求Pload，并将多余的输出功率在储能系统和充电站之间协调分配。
本实施例中，微电网中的光伏系统、储能系统、充电站协调配合时，光伏系统作为发电源将太阳能转换为电能提供给充电站、一般负荷和电网。其中包括光伏电站、光伏并网变换控制器。所述光伏电站用于将太阳能转化为电能；光伏系统的并网变换控制器用于将光伏板发出的直流电转换为交流电以提供给蓄电池、充电站及电网；储能系统用于实时发出或存储电能以一般负荷的需求。其中包括蓄电池组和储能DC/AC变换双向潮流控制器。充电站组成包含备用电池及双向潮流变换器，连接电网和电动汽车负荷，实现二者间的功率的双向传递，并有一定的能量存储功能。
参见图2，本实施例将多余的输出功率在储能系统和充电站之间协调分配时，包括在充电站的电池荷电状态越限、储能系统的电池荷电状态越限同时成立时执行工作模式一的步骤，其中所述工作模式一包括：控制光伏系统的光伏逆变器采用恒功率控制方式以非最大功率输出功率Ppv；储能系统处于备用状态；充电站对微电网处于备用状态、且对充电设备处于可用状态；不限制负荷的功率需求Pload。其中，恒功率控制方式为现有控制方式，用于光伏系统发电冗余且储能系统电量已满的情况，为了使微网系统保持功率平衡，令光伏控制器有功功率参考信号与负载功率相等，保证光伏输出功率与负载消耗功率相等，此时光伏系统以非最大功率输出。
参见图2，本实施例将多余的输出功率在储能系统和充电站之间协调分配时，包括在充电站的电池荷电状态越限、储能系统的电池荷电状态未越限同时成立时执行工作模式二的步骤，其中所述工作模式二包括：控制光伏系统的光伏逆变器采用MPPT控制方式输出功率Ppv；储能系统处于充电状态，且光伏系统的输出功率Ppv超出负荷的功率需求Pload的部分作为储能系统充电的功率；充电站对微电网处于备用状态、对充电设备处于可用状态；不限制负荷的功率需求Pload。该情况下，无需对充电站充电，电动汽车负荷可接入充电站，由充电站供电。其中，MPPT控制方式为现有控制方法，用于实时检测光伏系统的发电电压，并追踪最高电压电流值，使光伏系统始终以最大功率输出。
本实施例中，MPPT控制方式是检测主回路的直流电压及输出电流，计算出光伏系统中太阳能阵列的输出功率，并实现对最大功率点的追踪。本实施例中将扰动电阻R和光伏逆变器的MOSFET串连在一起，在输出电压基本稳定的条件下，通过改变MOSFET的占空比，来改变通过电阻的平均电流，因此产生了电流的扰动，使得光伏系统的输出电流电压亦将随之变化，通过测量扰动前后光伏电池输出功率和电压的变化，以决定下一周期的扰动方向，当扰动方向正确时太阳能光能板输出功率增加，下周期继续朝同一方向扰动，反之，朝反方向扰动，如此，反复进行着扰动与观察来使太阳能光电板输出达最大功率点。
参见图2，本实施例将多余的输出功率在储能系统和充电站之间协调分配时，包括在充电站的电池荷电状态未越限、储能系统的电池荷电状态越限同时成立时执行工作模式三的步骤，其中所述工作模式三包括：控制光伏系统的光伏逆变器采用MPPT控制方式输出功率Ppv；储能系统处于备用状态；充电站对微电网处于充电状态、对充电设备处于可用状态，且光伏系统的输出功率Ppv超出负荷的功率需求Pload的部分作为充电站充电的功率；不限制负荷的功率需求Pload。给出的负载功率参考信号无需改变。无需对充电站充电，电动汽车负荷可接入充电站，由充电站供电。
参见图2，本实施例将多余的输出功率在储能系统和充电站之间协调分配时，包括在充电站的电池荷电状态未越限、储能系统的电池荷电状态未越限同时成立时执行工作模式四的步骤，其中所述工作模式四包括：控制光伏系统的光伏逆变器采用MPPT控制方式输出功率Ppv；储能系统处于充电状态；充电站对微电网处于充电状态、且对充电设备处于可用状态，且光伏系统的输出功率Ppv超出负荷的功率需求Pload的部分功率按照储能系统、充电站充满电所需的时间的比例在储能系统、充电站充电之间进行分配(确保蓄电池和充电站充满电的时间接近)；不限制负荷的功率需求Pload，此时给出的负载功率参考信号即为负荷消耗的功率，无需改变。
参见图1，本实施例确定光伏系统的输出功率Ppv是否满足负荷的功率需求Pload时，还包括：在确定光伏系统的输出功率Ppv不满足负荷的功率需求Pload，但光伏系统的输出功率Ppv、储能系统最大的输出功率Pbmax两者之和满足负荷的功率需求Pload后，控制光伏系统、储能系统两者输出功率以满足负荷的功率需求Pload的步骤。
参见图2，本实施例控制光伏系统、储能系统两者输出功率以满足负荷的功率需求Pload时包括执行工作模式五的步骤，其中所述工作模式五包括：控制光伏系统的光伏逆变器采用MPPT控制方式输出功率Ppv；储能系统处于放电状态，且光伏系统的输出功率Ppv少于负荷的功率需求Pload的部分功率作为储能系统的输出功率；充电站对微电网处于备用状态、且对充电设备处于可用状态；不限制负荷的功率需求Pload。
参见图1，本实施例确定光伏系统的输出功率Ppv是否满足负荷的功率需求Pload时，还包括：在确定光伏系统的输出功率Ppv不满足负荷的功率需求Pload，且光伏系统的输出功率Ppv、储能系统最大的输出功率Pbmax两者之和不满足负荷的功率需求Pload，但光伏系统的输出功率Ppv、储能系统最大的输出功率Pbmax、充电站最大的输出功率Pcmax三者之和满足负荷的功率需求Pload后，控制光伏系统、储能系统、充电站三者输出功率以满足负荷的功率需求Pload的步骤。
参见图2，本实施例控制光伏系统、储能系统、充电站三者输出功率以满足负荷的功率需求Pload时包括执行工作模式六的步骤，其中所述工作模式六包括：控制光伏系统的光伏逆变器采用MPPT控制方式输出功率Ppv；储能系统处于放电状态；充电站对微电网处于放电状态、且对充电设备处于可用状态或不可用状态；光伏系统的输出功率Ppv少于负荷的功率需求Pload的部分功率作为储能系统的输出功率Pb、充电站的输出功率Pc两者之和，不限制负荷的功率需求Pload。该情形下，充电站依据电动汽车功率需求及后备电池荷电状态确定向一般负荷的出力，为了保证重要负载的正常运行，充电站可以选择不向电动汽车供电。
参见图1，本实施例确定光伏系统的输出功率Ppv是否满足负荷的功率需求Pload时，还包括：在确定光伏系统的输出功率Ppv不满足负荷的功率需求Pload，且光伏系统的输出功率Ppv、储能系统最大的输出功率Pbmax两者之和不满足负荷的功率需求Pload、且光伏系统的输出功率Ppv、储能系统最大的输出功率Pbmax、充电站最大的输出功率Pcmax三者之和不满足负荷的功率需求Pload后，降低负荷的功率需求的步骤。
参见图2，本实施例降低负荷的功率需求时包括执行工作模式七的步骤，其中所述工作模式七包括：控制光伏系统的光伏逆变器采用MPPT控制方式输出功率Ppv；储能系统处于放电状态；充电站对微电网处于放电状态、且对充电设备处于不可用状态；光伏系统的输出功率Ppv少于负荷的功率需求Pload的部分功率作为储能系统的输出功率Pb、充电站的输出功率Pc两者之和，限制负荷的功率需求Pload，使得负荷的功率需求Pload等于光伏系统的输出功率Ppv、储能系统最大的输出功率Pbmax、充电站的输出功率Pc三者之和。限制负荷的功率需求Pload是指切除不重要的负载，保证重要负载的正常运行，给出的负载功率参考信号减小。
参见工作模式四和工作模式六可知，当负荷过大时，减载优先考虑减小充电站的功率，或者在满足充电站中电动汽车等负荷需求前提下，使充电站工作在放电模式；如果发电依旧不能平衡负荷功率，需进一步切除负荷以保证系统的频率稳定，即工作模式起。
本实施例中，工作模式二和工作模式三中控制光伏系统的光伏逆变器采用MPPT控制方式输出功率Ppv时，还包括按照时间间隔T预测光伏系统的参考光伏功率、并通过参考光伏功率来控制光伏系统的光伏逆变器采用MPPT控制方式输出功率Ppv的步骤，且按照指定的时间间隔T预测光伏系统的参考光伏功率的函数表达式为：
Figure BDA0002797912860000071
上式中，Ppvref为光伏系统的参考光伏功率，T为时间间隔，Pload为负荷的功率需求，t为时间。本实施例中，时间间隔T时长为1小时，以进行超短期功率预测。
本实施例还提供一种基于功率水平的微电网光储充协调运行系统，包括相互连接的微处理器和存储器，微处理器被编程或配置以执行前述基于功率水平的微电网光储充协调运行方法的步骤，或者存储器中存储有被编程或配置以执行前述基于功率水平的微电网光储充协调运行方法的计算机程序。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行前述基于功率水平的微电网光储充协调运行方法的计算机程序。
如图3所示，本实施例还提供一种微电系统网，包括系统级协调控制器5和通过升压变压器1连接到交流电网2的交流母线，交流母线上分别并联有储能系统、光伏系统、负荷8以及都带有电池的充电站9，储能系统包括串联的蓄电池组3和储能DC/AC变换双向潮流控制器4，光伏系统包括串联的光伏电站6、光伏并网变换器控制器7，蓄电池组3的状态信号输出端与系统级协调控制器5相连，负荷8、充电站9与交流母线上之间分别串接有双向潮流控制器，储能DC/AC变换双向潮流控制器4、光伏并网变换器控制器7、负荷8以及充电站9的双向潮流控制器分别与系统级协调控制器5相连，系统级协调控制器5被编程或配置以执行前述基于功率水平的微电网光储充协调运行方法的步骤。图3中，电动汽车负荷10充电时需要接入充电站9。
本实施例中：升压变压器1为0.4/10.5KV升压变压器。蓄电池组3实时将蓄电池SOC状态信号31和蓄电池组能够吸收或放出的最大功率信号32传输给系统级协调控制器5。储能DC/AC变换双向潮流控制器4用于接收系统级协调控制器5经过计算和处理得到的储能功率参考信号51，来决定吸收或发出功率。系统级协调控制器5用于接收蓄电池SOC状态信号31、蓄电池组能够吸收或放出的最大功率信号32，光伏系统输出的功率信号61和充电站及一般负荷需求的功率信号81，通过分析来判断整个微电网系统该处于何种工作模式并将相应的储能功率参考信号51，光伏功率参考信号52和负荷功率参考信号53输送至对应的模块。光伏并网变换器控制器7用于接收系统级协调控制器5发出的光伏功率参考信号52来控制光伏系统的输出功率。负荷8用于接收系统级协调控制器5发出的负荷功率参考信号53来采取减载或不限制输出等措施。充电站9用于接收系统级协调控制器5发出的充电站功率参考信号54来决定吸收或发出功率，以及给电动汽车负荷10充电。
通过以上构思，相对于现有技术中的含光伏，储能的微网系统的运行方法，本实施例考虑了充电站的主动调节能力，引入一种新控制运行方法以及不同工作模式的划分，即：系统级协调控制器5被编程或配置以执行前述基于功率水平的微电网光储充协调运行方法的步骤。
本实施例的微电系统网将各个子系统汇集到交流母线，通过变压器连接到大电网。本发明考虑微电网尽量保持区域内功率自治，与大电网功率交换少，该情形下微电网易于实现并网与离网的切换。在根据测量的发电、负荷等子系统的功率差，考虑蓄电池的SOC状态，以维持系统功率平衡为目标来指导光伏、储能电池以及可控负荷的实时出力。例如，可以光伏出力与负荷9的功率需求差，SOC状态为输入，通过逻辑判断来决定系统的运行模式。作为一种可选的实施方式，系统级协调控制器5的运行过程如包括：
步骤1：系统级协调控制器5接收各子系统功率信号进行比较分析：
步骤2：判断光伏系统的输出功率Ppv是否大于负荷的功率需求Pload。
如果光伏系统的输出功率Ppv大于负荷的功率需求Pload，判断充电站9的电池SOC是否处于越限状态。如果充电站9的电池SOC处于越限状态，再判断蓄电池SOC是否处于越限状态，如果蓄电池SOC处于越限状态，进入工作模式一。系统级协调控制器5令给出的输出信号52与输入信号81相等，使光伏并网变换器控制器7变为恒功率控制；如果蓄电池SOC不处于越限状态，进入工作模式二。系统级协调控制器5将接受的信号61和信号81做差，得到的结果作为信号51输出给储能DC/AC变换双向潮流控制器4，使储能充电，输出信号54给定为0；如果充电站9SOC不处于越限状态，蓄电池SOC处于越限状态，进入工作模式三。系统级协调控制器5将接受的信号61和信号81做差，得到的结果作为信号54输出给充电站9，使充电站9充电；如果充电站9SOC不处于越限状态，蓄电池SOC不处于越限状态，进入工作模式四。系统级协调控制器5将接收的信号61和信号91做差，经过计算分配给信号54和信号51，令输出信号53等于输入信号81。
如果光伏系统的输出功率Ppv小于负荷的功率需求Pload，光伏系统的输出功率Ppv与储能系统最大的输出功率Pbmax之和大于负荷的功率需求Pload，蓄电池SOC处于正常状态，进入工作模式五。系统级协调控制器5将输入的信号81减去信号61，得到的值作为信号51输出给储能DC/AC变换双向潮流控制器4，使蓄电池放电。
如果光伏系统的输出功率Ppv与储能系统最大的输出功率Pbmax与充电站9最大的输出功率Pcmax之和大于负荷的功率需求Pload，电池组和充电站9荷电状态SOC处于正常状态，进入工作模式六。系统级协调控制器5将输入的信号81减去信号61和信号32，得到的值作为信号54输出给充电站9，使蓄电池放电；光伏系统的输出功率Ppv与储能系统最大的输出功率Pbmax与充电站9最大输出功率Pcmax之和小于负荷的功率需求Pload，电池组和充电站9荷电状态SOC处于正常状态进入工作模式六七。系统级协调控制器5将输入的信号81减去信号61和信号32和信号91，得到的值作为负荷8的功率参考信号53，减少负荷8的有功功率参考值，进行减载操作，保留重要的负载。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可读存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种基于功率水平的微电网光储充协调运行方法，其特征在于，包括确定光伏系统的输出功率Ppv是否满足负荷的功率需求Pload，在确定光伏系统的输出功率Ppv满足负荷的功率需求Pload后，控制光伏系统的输出功率Ppv满足负荷的功率需求Pload，并将多余的输出功率在储能系统和充电站之间协调分配。
2.根据权利要求1所述的基于功率水平的微电网光储充协调运行方法，其特征在于，所述将多余的输出功率在储能系统和充电站之间协调分配时，包括在充电站的电池荷电状态越限、储能系统的电池荷电状态越限同时成立时执行工作模式一的步骤，其中所述工作模式一包括：控制光伏系统的光伏逆变器采用恒功率控制方式以非最大功率输出功率Ppv；储能系统处于备用状态；充电站对微电网处于备用状态、且对充电设备处于可用状态；不限制负荷的功率需求Pload。
3.根据权利要求2所述的基于功率水平的微电网光储充协调运行方法，其特征在于，所述将多余的输出功率在储能系统和充电站之间协调分配时，包括在充电站的电池荷电状态越限、储能系统的电池荷电状态未越限同时成立时执行工作模式二的步骤，其中所述工作模式二包括：控制光伏系统的光伏逆变器采用MPPT控制方式输出功率Ppv；储能系统处于充电状态，且光伏系统的输出功率Ppv超出负荷的功率需求Pload的部分作为储能系统充电的功率；充电站对微电网处于备用状态、对充电设备处于可用状态；不限制负荷的功率需求Pload。
4.根据权利要求3所述的基于功率水平的微电网光储充协调运行方法，其特征在于，所述将多余的输出功率在储能系统和充电站之间协调分配时，包括在充电站的电池荷电状态未越限、储能系统的电池荷电状态越限同时成立时执行工作模式三的步骤，其中所述工作模式三包括：控制光伏系统的光伏逆变器采用MPPT控制方式输出功率Ppv；储能系统处于备用状态；充电站对微电网处于充电状态、对充电设备处于可用状态，且光伏系统的输出功率Ppv超出负荷的功率需求Pload的部分作为充电站充电的功率；不限制负荷的功率需求Pload。
5.根据权利要求4所述的基于功率水平的微电网光储充协调运行方法，其特征在于，所述将多余的输出功率在储能系统和充电站之间协调分配时，包括在充电站的电池荷电状态未越限、储能系统的电池荷电状态未越限同时成立时执行工作模式四的步骤，其中所述工作模式四包括：控制光伏系统的光伏逆变器采用MPPT控制方式输出功率Ppv；储能系统处于充电状态；充电站对微电网处于充电状态、且对充电设备处于可用状态，且光伏系统的输出功率Ppv超出负荷的功率需求Pload的部分功率按照储能系统、充电站充满电所需的时间的比例在储能系统、充电站充电之间进行分配；不限制负荷的功率需求Pload。
6.根据权利要求1所述的基于功率水平的微电网光储充协调运行方法，其特征在于，所述确定光伏系统的输出功率Ppv是否满足负荷的功率需求Pload时，还包括：在确定光伏系统的输出功率Ppv不满足负荷的功率需求Pload，但光伏系统的输出功率Ppv、储能系统最大的输出功率Pbmax两者之和满足负荷的功率需求Pload后，控制光伏系统、储能系统两者输出功率以满足负荷的功率需求Pload的步骤。
7.根据权利要求6所述的基于功率水平的微电网光储充协调运行方法，其特征在于，所述控制光伏系统、储能系统两者输出功率以满足负荷的功率需求Pload时包括执行工作模式五的步骤，其中所述工作模式五包括：控制光伏系统的光伏逆变器采用MPPT控制方式输出功率Ppv；储能系统处于放电状态，且光伏系统的输出功率Ppv少于负荷的功率需求Pload的部分功率作为储能系统的输出功率；充电站对微电网处于备用状态、且对充电设备处于可用状态；不限制负荷的功率需求Pload。
8.根据权利要求1所述的基于功率水平的微电网光储充协调运行方法，其特征在于，所述确定光伏系统的输出功率Ppv是否满足负荷的功率需求Pload时，还包括：在确定光伏系统的输出功率Ppv不满足负荷的功率需求Pload，且光伏系统的输出功率Ppv、储能系统最大的输出功率Pbmax两者之和不满足负荷的功率需求Pload，但光伏系统的输出功率Ppv、储能系统最大的输出功率Pbmax、充电站最大的输出功率Pcmax三者之和满足负荷的功率需求Pload后，控制光伏系统、储能系统、充电站三者输出功率以满足负荷的功率需求Pload的步骤。
9.根据权利要求8所述的基于功率水平的微电网光储充协调运行方法，其特征在于，所述控制光伏系统、储能系统、充电站三者输出功率以满足负荷的功率需求Pload时包括执行工作模式六的步骤，其中所述工作模式六包括：控制光伏系统的光伏逆变器采用MPPT控制方式输出功率Ppv；储能系统处于放电状态；充电站对微电网处于放电状态、且对充电设备处于可用状态或不可用状态；光伏系统的输出功率Ppv少于负荷的功率需求Pload的部分功率作为储能系统的输出功率Pb、充电站的输出功率Pc两者之和，不限制负荷的功率需求Pload。
10.根据权利要求9所述的基于功率水平的微电网光储充协调运行方法，其特征在于，所述确定光伏系统的输出功率Ppv是否满足负荷的功率需求Pload时，还包括：在确定光伏系统的输出功率Ppv不满足负荷的功率需求Pload，且光伏系统的输出功率Ppv、储能系统最大的输出功率Pbmax两者之和不满足负荷的功率需求Pload、且光伏系统的输出功率Ppv、储能系统最大的输出功率Pbmax、充电站最大的输出功率Pcmax三者之和不满足负荷的功率需求Pload后，降低负荷的功率需求的步骤。
11.根据权利要求10所述的基于功率水平的微电网光储充协调运行方法，其特征在于，所述降低负荷的功率需求时包括执行工作模式七的步骤，其中所述工作模式七包括：控制光伏系统的光伏逆变器采用MPPT控制方式输出功率Ppv；储能系统处于放电状态；充电站对微电网处于放电状态、且对充电设备处于不可用状态；光伏系统的输出功率Ppv少于负荷的功率需求Pload的部分功率作为储能系统的输出功率Pb、充电站的输出功率Pc两者之和，限制负荷的功率需求Pload，使得负荷的功率需求Pload等于光伏系统的输出功率Ppv、储能系统最大的输出功率Pbmax、充电站的输出功率Pc三者之和。
12.根据权利要求4所述的基于功率水平的微电网光储充协调运行方法，其特征在于，所述工作模式二和工作模式三中控制光伏系统的光伏逆变器采用MPPT控制方式输出功率Ppv时，还包括按照时间间隔T预测光伏系统的参考光伏功率、并通过参考光伏功率来控制光伏系统的光伏逆变器采用MPPT控制方式输出功率Ppv的步骤，且按照指定的时间间隔T预测光伏系统的参考光伏功率的函数表达式为：
Figure FDA0002797912850000031
上式中，Ppvref为光伏系统的参考光伏功率，T为时间间隔，Pload为负荷的功率需求，t为时间。
13.一种基于功率水平的微电网光储充协调运行系统，包括相互连接的微处理器和存储器，其特征在于，所述微处理器被编程或配置以执行权利要求1～12中任意一项所述基于功率水平的微电网光储充协调运行方法的步骤，或者所述存储器中存储有被编程或配置以执行权利要求1～12中任意一项所述基于功率水平的微电网光储充协调运行方法的计算机程序。
14.一种微电系统网，其特征在于，包括系统级协调控制器(5)和通过升压变压器(1)连接到交流电网(2)的交流母线，所述交流母线上分别并联有储能系统、光伏系统、负荷(8)以及都带有电池的充电站(9)，所述储能系统包括串联的蓄电池组(3)和储能DC/AC变换双向潮流控制器(4)，所述光伏系统包括串联的光伏电站(6)、光伏并网变换器控制器(7)，所述蓄电池组(3)的状态信号输出端与系统级协调控制器(5)相连，所述负荷(8)、充电站(9)与交流母线上之间分别串接有双向潮流控制器，所述储能DC/AC变换双向潮流控制器(4)、光伏并网变换器控制器(7)、负荷(8)以及充电站(9)的双向潮流控制器分别与系统级协调控制器(5)相连，所述系统级协调控制器(5)被编程或配置以执行权利要求1～12中任意一项所述基于功率水平的微电网光储充协调运行方法的步骤。
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