CN113690872B - 基于直流微电网功率特征参数的分布式并网功率控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种基于直流微电网功率特征参数的分布式并网功率控制方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：根据储能电池系统的荷电状态和容量、直流微网母线的允许电压范围确定当前微网开路电压；根据当前微网最大充电或放电功率确定微网内阻；根据当前微网开路电压、交流电网的允许频率范围、直流微网母线的允许电压范围确定当前参考频率；根据微网内阻和当前参考频率建立频率与并网直流电流的对应关系；根据交流电网频率与并网直流电流的对应关系，控制直流微电网并网功率。采用本方法能够合理分配交流电网中多个直流微电网的实时功率、及时响应交流电网的辅助服务需求，提高交流电网的安全运行能力。

Description

基于直流微电网功率特征参数的分布式并网功率控制方法
技术领域
本申请涉及微电网技术领域，特别是涉及一种基于直流微电网功率特征参数的分布式并网功率控制方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
随着环境污染及能源短缺与安全问题凸显，基于光伏、风电等可再生能源发电体系的微电网技术得到大力发展。由于电动汽车、储能电池系统、光伏等均为直流充放电设备，而且直流系统无需考虑频率、相位的问题，功率传输容量大，因此直流微电网的应用场景更为广泛。
微电网具有与电池储能类似的特性，能够进行能量的双向流动与存储，可以作为交流电网的储能系统。交流电网中往往会有数量众多的直流微电网接入，并且各微电网能够吸收或放出的功率不同，能量储备不同，采用集中式控制方法对各微电网的并网功率进行分配控制面临着能量管理算法复杂、动态响应不足等问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于直流微电网功率特征参数的分布式并网功率控制方法、装置、计算机设备和存储介质。
一种基于直流微电网功率特征参数的分布式并网功率控制方法，所述方法包括：
根据储能电池系统的荷电状态和容量、以及直流微网母线的允许电压范围，确定当前微网开路电压；
根据直流微电网的当前微网最大充电功率或当前微网最大放电功率，确定微网内阻；
根据所述当前微网开路电压、接入的交流电网的允许频率范围、以及所述直流微网母线的允许电压范围，确定当前参考频率；
根据所述微网内阻和所述当前参考频率，建立交流电网频率与并网直流电流的对应关系；
根据所述交流电网频率与并网直流电流的对应关系，控制所述直流微电网并网功率。
在其中一个实施例中，所述根据储能电池系统的荷电状态和容量、以及直流微网母线的允许电压范围，确定当前微网开路电压，包括：
根据储能电池系统的荷电状态和容量，计算当前微网荷电状态；
根据直流微网母线的允许电压范围，建立微网荷电状态与微网开路电压的对应关系，所述允许电压范围包括最高允许电压和最低允许电压；
根据所述微网荷电状态与微网开路电压的对应关系，确定所述当前微网荷电状态对应的当前微网开路电压。
在其中一个实施例中，所述根据所述当前微网开路电压、接入的交流电网的允许频率范围、以及所述直流微网母线的允许电压范围，确定当前参考频率，包括：
根据接入的交流电网的允许频率范围、以及所述直流微网母线的允许电压范围，建立微网开路电压与参考频率的对应关系，所述允许频率范围包括最高允许频率和最低允许频率，所述允许电压范围包括最高允许电压和最低允许电压；
根据所述微网开路电压与参考频率的对应关系，确定所述当前微网开路电压对应的当前参考频率。
在其中一个实施例中，所述微网内阻为微网充电内阻或微网放电内阻；所述根据所述微网内阻和所述当前参考频率，建立交流电网频率与并网直流电流的对应关系，包括：
根据所述微网充电内阻和所述当前参考频率，建立交流电网频率与并网直流电流的对应关系；或者，
根据所述微网放电内阻和所述当前参考频率，建立交流电网频率与并网直流电流的对应关系。
在其中一个实施例中，所述微网内阻为微网放电内阻，所述根据直流微电网的当前微网最大充电功率或当前微网最大放电功率，确定微网内阻，包括：
获取发电电源在当前运行状态下的当前发电功率、用电负载在当前运行状态下的当前耗电功率、以及所述储能电池系统的当前功率；
根据所述当前发电功率、所述当前耗电功率、所述储能电池系统的当前功率，以及所述发电电源的最大发电功率、所述用电负载的最小耗电功率、所述储能电池系统的最大放电功率，计算所述直流微电网在当前运行状态下能够向所述交流电网放出的最大功率，得到当前微网最大放电功率；
根据所述当前微网开路电压、所述直流微网母线的最低允许电压和所述当前微网最大放电功率，计算微网放电内阻。
在其中一个实施例中，所述微网内阻为微网充电内阻，所述根据直流微电网的当前微网最大充电功率或当前微网最大放电功率，确定微网内阻，包括：
获取发电电源在当前运行状态下的当前发电功率、用电负载在当前运行状态下的当前耗电功率、以及所述储能电池系统的当前功率；
根据所述当前发电功率、所述当前耗电功率、所述储能电池系统的当前功率，以及所述发电电源的最小发电功率、所述用电负载的最大耗电功率、所述储能电池系统的最大充电功率，计算所述直流微电网在当前运行状态下能够从所述交流电网吸收的最大功率，得到当前微网最大充电功率；
根据所述当前微网开路电压、所述直流微网母线的最高允许电压和所述当前微网最大充电功率，计算微网充电内阻。
在其中一个实施例中，所述根据所述交流电网频率与并网直流电流的对应关系，控制所述直流微电网并网功率，包括：
根据所述交流电网的参考交流电压幅值、所述直流微电网的参考无功功率、电压系数，建立无功功率与交流电压幅值的对应关系；
根据所述交流电网频率与并网直流电流的对应关系、以及所述无功功率与交流电压幅值的对应关系，确定并网逆变器输出的三相交流电压矢量的相角和幅值，控制所述直流微电网并网功率。
在其中一个实施例中，所述根据所述交流电网频率与并网直流电流的对应关系、以及所述无功功率与交流电压幅值的对应关系，确定并网逆变器输出的三相交流电压矢量的相角和幅值，控制所述直流微电网并网功率，包括：
根据所述交流电网频率与并网直流电流的对应关系，通过频率控制器得到并网逆变器输出的三相交流电压矢量的相角；
根据所述无功功率与交流电压幅值的对应关系，通过交流电压控制器得到所述并网逆变器输出的三相交流电压矢量的幅值；
根据所述三相交流电压矢量的相角和幅值，经过脉冲宽度调制得到并网逆变器开关管的驱动信号，控制所述并网逆变器的输出电压与功率，实现控制所述直流微电网并网功率。
一种分布式并网功率控制装置，所述装置包括：
微网开路电压确定模块，用于根据储能电池系统的荷电状态和容量、以及直流微网母线的允许电压范围，确定当前微网开路电压；
微网内阻确定模块，用于根据直流微电网的当前微网最大充电功率或当前微网最大放电功率，确定微网内阻；
参考频率确定模块，用于根据所述当前微网开路电压、接入的交流电网的允许频率范围、以及所述直流微网母线的允许电压范围，确定当前参考频率；
频率-并网直流电流对应关系建立模块，用于根据所述微网内阻和所述当前参考频率，建立交流电网频率与并网直流电流的对应关系；
并网功率控制模块，用于根据所述交流电网频率与并网直流电流的对应关系，控制所述直流微电网并网功率。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
根据储能电池系统的荷电状态和容量、以及直流微网母线的允许电压范围，确定当前微网开路电压；
根据直流微电网的当前微网最大充电功率或当前微网最大放电功率，确定微网内阻；
根据所述当前微网开路电压、接入的交流电网的允许频率范围、以及所述直流微网母线的允许电压范围，确定当前参考频率；
根据所述微网内阻和所述当前参考频率，建立交流电网频率与并网直流电流的对应关系；
根据所述交流电网频率与并网直流电流的对应关系，控制所述直流微电网并网功率。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
根据储能电池系统的荷电状态和容量、以及直流微网母线的允许电压范围，确定当前微网开路电压；
根据直流微电网的当前微网最大充电功率或当前微网最大放电功率，确定微网内阻；
根据所述当前微网开路电压、接入的交流电网的允许频率范围、以及所述直流微网母线的允许电压范围，确定当前参考频率；
根据所述微网内阻和所述当前参考频率，建立交流电网频率与并网直流电流的对应关系；
根据所述交流电网频率与并网直流电流的对应关系，控制所述直流微电网并网功率。
上述基于直流微电网功率特征参数的分布式并网功率控制方法、装置、计算机设备和存储介质，根据储能电池系统的荷电状态和容量、以及直流微网母线的允许电压范围，确定当前微网开路电压；根据直流微电网的当前微网最大充电功率或当前微网最大放电功率，确定微网内阻；根据当前微网开路电压、接入的交流电网的允许频率范围、以及直流微网母线的允许电压范围，确定当前参考频率；根据微网内阻和当前参考频率，建立交流电网频率与并网直流电流的对应关系；根据交流电网频率与并网直流电流的对应关系，控制直流微电网并网功率。本方案根据直流微电网的充放电能力和功率特性计算微网开路电压、微网内阻、参考频率等特征参数，当多组直流微电网并联接入交流电网时，各直流微电网根据交流电网的当前频率和各自的频率-并网直流电流对应关系，即可实现并网功率的合理分配。相比现有技术的集中式控制方法，本方案采用分布式控制，无需能量管理系统的功率调度指令就可进行多微网间的有功功率、无功功率分配，降低了整个系统的控制算法难度，更适用于直流微电网即插即用的运行场景，且能根据交流电网的频率变化及时作出响应，使直流微电网参与交流电网辅助服务时响应更及时、可靠，为电力系统的安全、稳定运行提供了更高的保障。
附图说明
图1为一个实施例中直流微电网的结构示意图；
图2为一个实施例中并网功率控制方法的流程示意图；
图3为一个实施例中无功功率与交流电压幅值的对应关系示意图；
图4为一个实施例中并网逆变器的控制结构示意图；
图5为一个实施例中交流电网频率与并网直流电流的对应关系示意图；
图6为一个实施例中微网荷电状态与微网开路电压的对应关系示意图；
图7为一个实施例中并网功率控制装置的结构框图；
图8为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
首先，在具体介绍本申请实施例的技术方案之前，先对本申请实施例基于的技术背景或者技术演进脉络进行介绍。微电网能够进行能量的双向流动与存储，可以作为交流电网的储能系统，参与交流电网辅助服务。交流电网中往往会有数量众多的微电网接入，然而由于各微电网的能量储备不同，能够吸收或放出的功率不同，当接入交流电网时，需要对各微电网的并网功率进行合理分配控制，以维持整个电力系统的经济、稳定运行。相关技术中，一般采用集中式控制方法对各微电网的并网功率进行分配控制，然而微电网集群数量大、分散性高，且微电网具有可独立运行的特性，而集中式能量管理与控制方法需要获取众多微电网的当前运行数据再进行统一并网功率分配控制，导致能量管理算法非常复杂，资源消耗大，且响应不及时，不利于维持电力系统的经济、稳定运行。基于该背景，申请人通过长期的研发以及实验验证，提出本申请的基于直流微电网功率特征参数的分布式并网功率控制方法，使接入交流电网的各微电网根据交流电网的当前频率调整各自的并网功率，实现功率合理分配，本申请的控制算法简单有效，且分布式控制更适用于直流微电网即插即用的运行场景，参与交流电网辅助服务时响应更及时、可靠，为电力系统的安全、稳定运行提供了更高的保障。另外，需要说明的是，本申请技术问题的发现以及下述实施例介绍的技术方案，申请人均付出了大量的创造性劳动。
本申请提供的基于直流微电网功率特征参数的分布式并网功率控制方法，可以应用于直流微电网的控制系统，控制系统可以包括能量管理系统和并网逆变器。直流微电网可以包括产生电能的发电电源(包括光伏、燃料电池、发电机组等)、用电负载(包括家庭负荷、工业负荷、商业负荷)、制氢设备、储能电池系统、直流微网母线、以及能量管理系统。直流微电网通过并网逆变器接入交流电网，并由并网逆变器控制能量的双向流动，即控制直流微电网向交流电网放出功率或从交流电网吸收功率。如图1所示，为本申请实施例提供的一种直流微电网的示意图(图中未示出能量管理系统)。控制系统可以控制直流微网母线电压，以及各发电电源、用电负载、制氢系统、储能电池系统、并网逆变器的功率。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种分布式并网功率控制方法，以该方法应用于图1所示的直流微电网为例进行说明，包括以下步骤：
步骤201，根据储能电池系统的荷电状态和容量、以及直流微网母线的允许电压范围，确定当前微网开路电压。
在实施中，控制系统可以获取各储能电池系统的荷电状态(SOC)和容量(C)、以及直流微网母线的允许电压范围，根据各储能电池系统的荷电状态SOC和容量C与直流微网母线的允许电压范围进行计算，得到直流微电网在当前运行状态下的微网开路电压(OCVMG)，即当前微网开路电压。
步骤202，根据直流微电网的当前微网最大充电功率或当前微网最大放电功率，确定微网内阻。
在实施中，控制系统可以根据直流微电网各部件功率特性参数，计算直流微电网的当前微网最大充电功率或当前微网最大放电功率，并根据直流微电网的储能特性、以及当前微网最大充电功率或当前微网最大放电功率，计算微网内阻(RMG)。
步骤203，根据当前微网开路电压、接入的交流电网的允许频率范围、以及直流微网母线的允许电压范围，确定当前参考频率。
在实施中，控制系统可以获取接入的交流电网的允许频率范围、直流微网母线的允许电压范围，并根据允许频率范围、允许电压范围以及步骤201中得到的当前微网开路电压OCVMG进行计算，得到直流微电网在当前运行状态下对应的参考频率(fg，ref)，即当前参考频率。
步骤204，根据微网内阻和当前参考频率，建立交流电网频率与并网直流电流的对应关系。
在实施中，控制系统可以根据步骤202中得到的微网内阻RMG和步骤203中得到的当前参考频率fg，ref作为参数，建立交流电网频率(fg)与并网直流电流(IMG)的对应关系。并网直流电流IMG为直流微电网流向并网逆变器的电流。交流电网频率fg与并网直流电流IMG的对应关系用公式表示为：
fg＝fg，ref-IMGRMG (1)
步骤205，根据交流电网频率与并网直流电流的对应关系，控制直流微电网并网功率。
在实施中，控制系统可以控制并网逆变器，使交流电网频率fg与并网直流电流IMG满足步骤204中建立的对应关系，以实现对直流微电网并网功率的控制。本实施例对并网逆变器输出功率的具体控制方法不做限定，可选的，控制系统可以根据交流电网频率fg与并网直流电流IMG的对应关系，通过频率控制器如PI(proportional integral，比例积分)控制器得到并网逆变器输出的三相交流电压矢量的相角(θg)。同时，控制系统可以根据交流电网的参考交流电压幅值(Eg，ref)、直流微电网的参考无功功率(Qref)、电压系数(kE)等参数，建立直流微电网的无功功率(QMG)与交流电网的交流电压幅值(Eg)如图3所示的对应关系，无功功率QMG与交流电压幅值Eg的对应关系用公式表示为：
Eg＝Eg，ref-kE(QMG-Qref) (2)
根据该对应关系，可以通过交流电压控制器如PI控制器得到并网逆变器输出的三相交流电压矢量的幅值(Vg)。然后根据三相电压矢量的相角θg与幅值Vg，经过PWM(Pulsewidth modulation，脉冲宽度调制)调制得到并网逆变器开关管的驱动信号，控制并网逆变器的输出电压与功率，即实现控制直流微电网并网功率。其中，参考交流电压幅值Eg,ref、参考无功功率Qref、电压系数(kE)可以人为指定，也可以根据其他方法进行计算，本申请不作限定。并网逆变器的一种控制结构图如图4所示。
本实施例中步骤205由控制系统中的并网逆变器执行，步骤201至步骤204可以由能量管理系统执行，也可以由并网逆变器执行，也可以两者任意分工执行，本实施例对此不做限定。
本实施例中，将直流微电网整体作为储能系统，根据直流微电网各组成部分的储能情况、功率特性等参数计算出直流微电网的微网开路电压OCVMG、微网内阻RMG、参考频率fg,ref等特征参数，这些特征参数反映了直流微电网向交流电网充放电能力的大小，然后根据特征参数建立频率-并网直流电流对应关系，进而根据交流电网的当前频率以及频率-并网直流电流对应关系来控制直流微电网的并网功率。当多组直流微电网并联接入交流电网时，各直流微电网采用本方案，根据各自的能量储存情况、能够吸收或放出功率的能力大小等建立不同的频率-并网直流电流对应关系，如图5所示，直流微电网i和直流微电网j因能量储存不同、充放电能力不同而具有不同的频率-并网直流电流下垂曲线。各直流微电网根据交流电网的当前频率以及各自的频率-并网直流电流对应关系，控制各自的输出/吸收功率，即可实现并网功率的合理分配。本方案采用分布式控制，降低了整个系统的控制算法难度，且更适用于直流微电网即插即用的运行场景，并能根据交流电网的频率变化及时作出响应，使直流微电网参与交流电网辅助服务时响应更及时、可靠，为电力系统的安全、稳定运行提供了更高的保障。此外，微网开路电压OCVMG以及参考频率fg,ref反映出直流微电网的荷电状态，故还可采用本方案，控制各微电网进行充放电，从而完成各直流微电网及各储能电池系统间的能量均衡。
在一个实施例中，步骤201具体包括如下步骤：
根据储能电池系统的荷电状态和容量，计算当前微网荷电状态；根据直流微网母线的允许电压范围，建立微网荷电状态与微网开路电压的对应关系，允许电压范围包括最高允许电压和最低允许电压；根据微网荷电状态与微网开路电压的对应关系，确定当前微网荷电状态对应的当前微网开路电压。
在实施中，控制系统可以获取各储能电池系统的荷电状态SOC和容量C，并根据各储能电池系统的荷电状态SOC和容量C，计算直流微电网在当前运行状态下的微网荷电状态SOCMG，即当前微网荷电状态。可选的，可以对各储能电池系统的荷电状态SOC和容量C进行加权平均，得到微网荷电状态SOCMG，微网荷电状态SOCMG的计算公式为：
Figure BDA0003188978320000101
其中，n表示直流微电网中储能电池系统的个数；SOCi表示第i个储能电池系统的荷电状态；Ci表示第i个储能电池系统的容量。
然后，控制系统可以获取直流微网母线的允许电压范围，包括直流微网母线的最高允许电压(UMG,max)和最低允许电压(UMG,min)，根据最高允许电压UMG,max、最低允许电压UMG,min、微网荷电状态(SOCMG)的范围(0％到100％)，建立微网荷电状态SOCMG与微网开路电压OCVMG的对应关系。可选的，该对应关系可以是线性关系，如图6所示，建立规则为：当微网荷电状态为0％时，微网开路电压对应为最低允许电压，当微网荷电状态为100％时，微网开路电压对应为最高允许电压，该对应关系用公式表示为：
OCVMG＝UMG，min+(UMG，max-UMG，min)SOCMG (4)
之后，控制系统根据当前微网荷电状态SOCMG以及建立的微网荷电状态SOCMG与微网开路电压OCVMG的对应关系，计算当前微网开路电压OCVMG。可选的，可以将通过公式3得到的当前微网荷电状态SOCMG代入公式4进行计算，即可得到当前微网开路电压OCVMG。
本实施例中，根据储能电池系统的荷电状态和容量计算直流微电网的当前微网荷电状态，并通过将微网开路电压OCVMG与直流微网母线的最高允许电压UMG,max、最低允许电压UMG,min、微网荷电状态SOCMG建立关系，得到当前微网开路电压，本方法计算的微网开路电压更能体现直流微电网目前的储能情况及充放电能力，进而提高并网功率分配的合理性，且算法简单高效。
在一个实施例中，步骤203具体包括如下步骤：
根据接入的交流电网的允许频率范围、以及直流微网母线的允许电压范围，建立微网开路电压与参考频率的对应关系，允许频率范围包括最高允许频率和最低允许频率，允许电压范围包括最高允许电压和最低允许电压；根据微网开路电压与参考频率的对应关系，确定当前微网开路电压对应的当前参考频率。
在实施中，控制系统可以获取接入的交流电网的允许频率范围，包括最高允许频率(fg,max)和最低允许频率(fg,min)，以及获取直流微网母线的允许电压范围，包括最高允许电压UMG,max和最低允许电压UMG,min，并建立微网开路电压OCVMG与参考频率fg,ref的对应关系。然后根据该对应关系，可以计算步骤201中得到的当前微网开路电压对应的当前参考频率。该对应关系可以是线性关系，用公式表示为：
Figure BDA0003188978320000111
本实施例将交流电网的参考频率fg,ref与交流电网的最高允许频率和最低允许频率、直流微网母线的最高允许电压和最低允许电压、以及微网开路电压OCVMG建立对应关系，计算的交流电网的参考频率更能体现直流微电网目前的充放电能力，进而提高并网功率分配的合理性，且算法简单高效，响应快。
在其中一个实施例中，微网内阻为微网充电内阻或微网放电内阻，步骤204具体包括：
根据直流微电网的微网充电内阻和当前参考频率，建立交流电网频率与并网直流电流的对应关系；或者，根据直流微电网的微网放电内阻和参考频率，建立交流电网频率与并网直流电流的对应关系。
本实施例中，控制系统可以根据直流微电网向交流电网放出功率或吸收功率的两种运行场景，分别选择对应的微网放电内阻(Rdch)或微网充电内阻(Rch)作为微网内阻，并参与后续的计算。由于直流微电网向交流电网放出功率时和吸收功率时的内阻可能有一定差别，本方案将两种运行场景下的微网内阻进行区分，使功率分配更精确。
在一个实施例中，微网内阻为微网放电内阻，步骤202具体包括如下步骤：
获取发电电源在当前运行状态下的当前发电功率、用电负载在当前运行状态下的当前耗电功率、储能电池系统的当前功率；根据当前发电功率、当前耗电功率、储能电池系统的当前功率，以及发电电源的最大发电功率、用电负载的最小耗电功率、储能电池系统的最大放电功率，计算直流微电网在当前运行状态下能够向交流电网放出的最大功率，得到当前微网最大放电功率；根据当前微网开路电压、直流微网母线的最低允许电压和当前微网最大放电功率，计算微网放电内阻。
在实施中，控制系统可以获取包括光伏、燃料电池、发电机组等各发电电源的最大发电功率和在当前运行状态下的当前发电功率，并获取各用电负载的最小耗电功率和在当前运行状态下的当前耗电功率，以及获取各储能电池系统的最大放电功率和当前运行状态的充电或放电功率，即当前功率。根据这些参数，可以计算出在当前运行状态下，各发电电源能够增加的最大发电功率之和(PGdch)、各用电负载能够减少的最大功率之和，以及各储能电池系统能够增加的最大放电功率之和(PBdch)。可选的，在图1所示的示例中，制氢设备可以属于用电负载，相应的，各用电负载能够减少的最大功率包括制氢设备能够减少的最大功率(PHdch)、以及其他用电负载能够减少的最大功率(PLdch)，进而可计算出直流微电网在当前运行状态下能够向交流电网放出的最大功率，得到当前微网最大放电功率(SOPdch)，当前微网最大放电功率SOPdch的计算公式为：
SOPdch＝PGdch+PLdch+PHdch+PBdch (6)
然后，控制系统可以根据当前微网最大放电功率SOPdch、步骤201得到的当前微网开路电压OCVMG、以及直流微网母线的最低允许电压UMG,min，计算微网放电内阻Rdch，微网放电内阻Rdch的计算公式为：
Figure BDA0003188978320000121
本实施例中，采用直流微电网中各发电电源、用电负载、储能电池系统、制氢设备的功率特性计算直流微电网能够放出的当前微网最大放电功率SOPdch，并根据当前微网最大放电功率SOPdch、微网开路电压OCVMG、直流微网母线的最低允许电压UMG,min，计算微网放电内阻Rdch，通过本方法计算的微网放电内阻Rdch更能体现各直流微电网的放电能力，适用于直流微电网向交流电网放出功率的运行场景的并网功率控制，能提高并网功率的分配合理性。
在一个实施例中，微网内阻为微网充电内阻，步骤202具体包括如下步骤：
获取直流微电网的发电电源在当前运行状态下的当前发电功率、以及用电负载在当前运行状态下的当前耗电功率，储能电池系统的当前功率；根据当前发电功率、当前耗电功率、储能电池系统的当前功率，以及发电电源的最小发电功率、用电负载的最大耗电功率、储能电池系统的最大充电功率，计算直流微电网在当前运行状态下能够从交流电网吸收的最大功率，得到当前微网最大充电功率；根据当前微网开路电压、直流微网母线的最高允许电压和当前微网最大充电功率，计算微网充电内阻。
在实施中，控制系统可以获取包括光伏、燃料电池、发电机组等各发电电源的最小发电功率和在当前运行状态下的当前发电功率，并获取各用电负载的最大耗电功率和在当前运行状态下的当前耗电功率，以及获取各储能电池系统的最大充电功率和当前运行状态的充电或放电功率，即当前功率。根据这些参数，可以计算出在当前运行状态下，各发电电源能够减少的最大发电功率之和(PGch)、各用电负载能够增加的最大功率之和，以及各储能电池系统能够增加的最大充电功率之和(PBch)。可选的，在图1所示的示例中，制氢设备可以属于用电负载，相应的，各用电负载能够增加的最大功率包括制氢设备能够增加的最大功率(PHch)、以及其他用电负载能够增加的最大功率(PLch)，进而可计算出直流微电网在当前运行状态下能够从交流电网吸收的最大功率，得到当前微网最大充电功率(SOPch)，当前微网最大充电功率SOPch的计算公式为：
SOPch＝PGch+PLch+PHch+PBch (8)
然后，控制系统可以根据当前微网最大充电功率SOPch、步骤201得到的当前微网开路电压OCVMG、以及直流微网母线的最高允许电压UMG,max，计算微网充电内阻Rch，计算公式可以采用：
Figure BDA0003188978320000131
本实施例中，采用直流微电网中各发电电源、用电负载、储能电池系统、制氢设备的功率特性计算直流微电网能够放出的当前微网最大充电功率SOPch，并根据当前微网最大充电功率SOPch、微网开路电压OCVMG、直流微网母线的最高允许电压UMG,max，计算微网充电内阻Rch，通过本方法计算的微网充电内阻更能体现各直流微电网的充电能力，适用于直流微电网从交流电网吸收功率的运行场景的并网功率控制，能提高并网功率的分配合理性。
应该理解的是，虽然图2的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。在一个实施例中，如图7所示，本申请还提供了基于直流微电网功率特征参数的分布式并网功率控制装置，包括：微网开路电压确定模块701、微网内阻确定模块702、参考频率确定模块703、频率-并网直流电流对应关系建立模块704、和并网功率控制模块705，其中：
微网开路电压确定模块701，用于根据储能电池系统的荷电状态和容量、以及直流微网母线的允许电压范围，确定当前微网开路电压；
微网内阻确定模块702，用于根据直流微电网的当前微网最大充电功率或当前微网最大放电功率，确定微网内阻；
参考频率确定模块703，用于根据当前微网开路电压、接入的交流电网的允许频率范围、以及直流微网母线的允许电压范围，确定当前参考频率；
频率-并网直流电流对应关系建立模块704，用于根据微网内阻和当前参考频率，建立交流电网频率与并网直流电流的对应关系；
并网功率控制模块705，用于根据交流电网频率与并网直流电流的对应关系，控制直流微电网并网功率。
在其中一个实施例中，微网开路电压确定模块701具体用于：
根据储能电池系统的荷电状态和容量，计算当前微网荷电状态；根据直流微网母线的允许电压范围，建立微网荷电状态与微网开路电压的对应关系，允许电压范围包括最高允许电压和最低允许电压；根据微网荷电状态与微网开路电压的对应关系，确定当前微网荷电状态对应的当前微网开路电压。
在其中一个实施例中，参考频率确定模块703具体用于：
根据接入的交流电网的允许频率范围、以及直流微网母线的允许电压范围，建立微网开路电压与参考频率的对应关系，允许频率范围包括最高允许频率和最低允许频率，允许电压范围包括最高允许电压和最低允许电压；根据微网开路电压与参考频率的对应关系，确定当前微网开路电压对应的当前参考频率。
在其中一个实施例中，微网内阻为微网充电内阻或微网放电内阻；频率-并网直流电流对应关系建立模块704具体用于：
根据直流微电网的微网充电内阻和当前参考频率，建立交流电网频率与并网直流电流的对应关系；或者，根据直流微电网的微网放电内阻和当前参考频率，建立交流电网频率与并网直流电流的对应关系。
在其中一个实施例中，微网内阻为微网放电内阻，微网内阻确定模块702具体用于：
获取发电电源在当前运行状态下的当前发电功率、用电负载在当前运行状态下的当前耗电功率、以及储能电池系统的当前功率；根据当前发电功率、当前耗电功率、储能电池系统的当前功率，以及发电电源的最大发电功率、用电负载的最小耗电功率、储能电池系统的最大放电功率，计算直流微电网在当前运行状态下能够向交流电网放出的最大功率，得到当前微网最大放电功率；根据当前微网开路电压、直流微网母线的最低允许电压和当前微网最大放电功率，计算微网放电内阻。
在其中一个实施例中，微网内阻为微网充电内阻，微网内阻确定模块702具体用于：
获取发电电源在当前运行状态下的当前发电功率、用电负载在当前运行状态下的当前耗电功率、以及储能电池系统的当前功率；根据当前发电功率、当前耗电功率、储能电池系统的当前功率，以及发电电源的最小发电功率、用电负载的最大耗电功率、储能电池系统的最大充电功率，计算直流微电网在当前运行状态下能够从交流电网吸收的最大功率，得到当前微网最大充电功率；根据当前微网开路电压、直流微网母线的最高允许电压和当前微网最大充电功率，计算微网充电内阻。
在其中一个实施例中，并网功率控制模块705具体用于：
根据交流电网的参考交流电压幅值、直流微电网的参考无功功率、电压系数，建立无功功率与交流电压幅值的对应关系；根据交流电网频率与并网直流电流的对应关系、以及无功功率与交流电压幅值的对应关系，确定并网逆变器输出的三相交流电压矢量的相角和幅值，控制直流微电网并网功率。
关于分布式并网功率控制装置的具体限定可以参见上文中对于分布式并网功率控制方法的限定，在此不再赘述。上述分布式并网功率控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图8所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种并网功率控制方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图8中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于直流微电网功率特征参数的分布式并网功率控制方法，其特征在于，所述方法包括：
根据储能电池系统的荷电状态和容量、以及直流微网母线的允许电压范围，确定当前微网开路电压；
根据直流微电网的当前微网最大充电功率或当前微网最大放电功率，确定微网内阻；
根据所述当前微网开路电压、接入的交流电网的允许频率范围、以及所述直流微网母线的允许电压范围，确定当前参考频率；
根据所述微网内阻和所述当前参考频率，建立交流电网频率与并网直流电流的对应关系；所述交流电网频率与并网直流电流的对应关系用公式表示为：
fg＝fg,ref-IMGRMG
其中，fg为所述交流电网频率，fg,ref为所述当前参考频率，IMG为所述并网直流电流，RMG为所述微网内阻；
根据所述交流电网频率与并网直流电流的对应关系，控制所述直流微电网并网功率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据储能电池系统的荷电状态和容量、以及直流微网母线的允许电压范围，确定当前微网开路电压，包括：
根据储能电池系统的荷电状态和容量，计算当前微网荷电状态；
根据直流微网母线的允许电压范围，建立微网荷电状态与微网开路电压的对应关系，所述允许电压范围包括最高允许电压和最低允许电压；
根据所述微网荷电状态与微网开路电压的对应关系，确定所述当前微网荷电状态对应的当前微网开路电压。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前微网开路电压、接入的交流电网的允许频率范围、以及所述直流微网母线的允许电压范围，确定当前参考频率，包括：
根据接入的交流电网的允许频率范围、以及所述直流微网母线的允许电压范围，建立微网开路电压与参考频率的对应关系，所述允许频率范围包括最高允许频率和最低允许频率，所述允许电压范围包括最高允许电压和最低允许电压；
根据所述微网开路电压与参考频率的对应关系，确定所述当前微网开路电压对应的当前参考频率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微网内阻为微网充电内阻或微网放电内阻；所述根据所述微网内阻和所述当前参考频率，建立交流电网频率与并网直流电流的对应关系，包括：
根据所述微网充电内阻和所述当前参考频率，建立交流电网频率与并网直流电流的对应关系；或者，
根据所述微网放电内阻和所述当前参考频率，建立交流电网频率与并网直流电流的对应关系。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微网内阻为微网放电内阻，所述根据直流微电网的当前微网最大充电功率或当前微网最大放电功率，确定微网内阻，包括：
获取发电电源在当前运行状态下的当前发电功率、用电负载在当前运行状态下的当前耗电功率、以及所述储能电池系统的当前功率；
根据所述当前发电功率、所述当前耗电功率、所述储能电池系统的当前功率，以及所述发电电源的最大发电功率、所述用电负载的最小耗电功率、所述储能电池系统的最大放电功率，计算所述直流微电网在当前运行状态下能够向所述交流电网放出的最大功率，得到当前微网最大放电功率；
根据所述当前微网开路电压、所述直流微网母线的最低允许电压和所述当前微网最大放电功率，计算微网放电内阻。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微网内阻为微网充电内阻，所述根据直流微电网的当前微网最大充电功率或当前微网最大放电功率，确定微网内阻，包括：
获取发电电源在当前运行状态下的当前发电功率、用电负载在当前运行状态下的当前耗电功率、以及所述储能电池系统的当前功率；
根据所述当前发电功率、所述当前耗电功率、所述储能电池系统的当前功率，以及所述发电电源的最小发电功率、所述用电负载的最大耗电功率、所述储能电池系统的最大充电功率，计算所述直流微电网在当前运行状态下能够从所述交流电网吸收的最大功率，得到当前微网最大充电功率；
根据所述当前微网开路电压、所述直流微网母线的最高允许电压和所述当前微网最大充电功率，计算微网充电内阻。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述交流电网频率与并网直流电流的对应关系，控制所述直流微电网并网功率，包括：
根据所述交流电网的参考交流电压幅值、所述直流微电网的参考无功功率、电压系数，建立无功功率与交流电压幅值的对应关系；
根据所述交流电网频率与并网直流电流的对应关系、以及所述无功功率与交流电压幅值的对应关系，确定并网逆变器输出的三相交流电压矢量的相角和幅值，控制所述直流微电网并网功率。
8.一种基于直流微电网功率特征参数的分布式并网功率控制装置，其特征在于，所述装置包括：
微网开路电压确定模块，用于根据储能电池系统的荷电状态和容量、以及直流微网母线的允许电压范围，确定当前微网开路电压；
微网内阻确定模块，用于根据直流微电网的当前微网最大充电功率或当前微网最大放电功率，确定微网内阻；
参考频率确定模块，用于根据所述当前微网开路电压、接入的交流电网的允许频率范围、以及所述直流微网母线的允许电压范围，确定当前参考频率；
频率-并网直流电流对应关系建立模块，用于根据所述微网内阻和所述当前参考频率，建立交流电网频率与并网直流电流的对应关系；所述交流电网频率与并网直流电流的对应关系用公式表示为：
fg＝fg,ref-IMGRMG
其中，fg为所述交流电网频率，fg,ref为所述当前参考频率，IMG为所述并网直流电流，RMG为所述微网内阻；
并网功率控制模块，用于根据所述交流电网频率与并网直流电流的对应关系，控制所述直流微电网并网功率。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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