CN114221377A - 一种并离网多储能响应控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种并离网多储能响应控制方法及系统，通过监测多储能单元的数据信息，确定多储能单元释放与吸收功率增减；并根据不同情形，离网时，控制储能单元增加吸收功率以及减少释放功率；并网时，依据历史数据以及距离，发送通讯代码到储能单元；并在并/离网控制后，依据自身的控制策略进行工作。本申请控制方法及系统可以基于载波通信的负荷分级管理、指令数据控制、功率预测调节、负荷自动切换的智能微电网并/离网多负荷响应控制方案，响应快速、精确性强，稳定电网电压，减少对电网的冲击，保障负荷安全稳定运行；解决了以往保护装置需要设置延时，不适应智能化电网建设需求的问题。

Description

一种并离网多储能响应控制方法及系统

技术领域

本申请涉及区域并离网技术领域，尤其涉及一种并离网多储能响应控制方法及系统。

背景技术

近年来随着可再生能源发电技术、储能技术及负荷控制技术的迅猛发展，大量的分布式可再生能源发电等大量电力电子设备接入400V低压配电网，组建可再生能源微电网系统，为减少因停电而带来的损失和保障重要负荷供电可靠性需求，微电网要求具备并/离网双模式运行功能。此外，随着科技发展和大规模分布式电源接入配电网，电网潮流发生改变，负荷结构也趋向复杂化发展，主要表现为大量的容性负荷和感性负荷接入低压配电网。现低压配电网络中的负荷可细分为容性负荷、感性负荷和阻性负荷三种类型，各自具备不同的负荷特性。微电网在并网模式下，由于有主电网钳制作用，基本可以保持电网电压、频率稳定，保障负荷稳定运行。

当离网运行时，系统脱离主电网钳制，自主支撑负荷运行，微电网区域所发生的供电电压与频率的不稳定性质会对用电设备带来破坏。低压配电网中接入微电网的多种负荷设备不具备实时感知电网变化情况，负荷快速投入和切出时，可能引起微电网电压失稳。例如用电高峰时，负荷设备大量投入微电网，引起微电网电压下降，当微电网中的分布式电源和储能系统无法支持系统电压稳定时，为预防发生电气设备损坏等情况，应该采取切负荷的措施保证系统安全。

目前负荷设备保护装置主要依靠被动式检测配电网过/欠压、过/欠频等相关电量变化情况确定是否发生保护动作。被动法是根据经验来划定过/欠频、过/欠压的界限，是在灵敏性与可靠性之间的权衡，往往是检测盲区和误动作区共同存在。此外，为避免短路故障影响，负荷保护装置一般需要设置一定的延时，无法适应新一代智能化电网建设需求。

发明内容

本申请提供了一种并离网多储能响应控制方法及系统，该控制方法及系统基于载波通信的负荷分级管理、指令数据控制、功率预测调节、负荷自动切换的智能微电网并/离网多负荷响应控制器控制方案，具备快速响应和精确性强的能力，稳定电网电压，减小分布式发电系统对电网的冲击，保障配电网中负荷安全稳定运行，以解决为避免短路故障影响，负荷保护装置一般需要设置一定的延时，无法适应新一代智能化电网建设需求的问题。

第一方面，本申请提供一种并离网多储能响应控制方法，应用于并离网多储能响应控制器，所述并离网多储能响应控制器包括：控制器模块、多接口通讯模块、载波接收模块、短路监测模块、电压传感器、n个电流传感器、接触器驱动模块、n个接触器；

所述接触器的输入端都与微电网连接，所述接触器还与并联安装在微电网的电压传感器连接，所述电压传感器监测的电压为并离网多储能响应控制器的总出口电压；n个所述接触器的输出端串接所述电流传感器并与对应n个储能单元连接。

其中，n个电流传感器数据输出端与公共数据线连接，所述公共数据线的一端与短路监测模块的数据输入端连接，所述短路监测模块数据输出端与所述控制器模块的数据输入端连接；所述控制器模块被配置为采集n个所述电流传感器采集的数据、n台所述储能单元的短路状态由，所述控制器模块还被配置为采集电压传感器数据；

n个所述接触器控制端与所述接触器驱动模块n路输出端连接，所述接触器驱动模块的数据输入端与控制器模块的数据输出端连接；所述控制器模块的数据输出端通过接触器驱动模块对n接触器接通与关闭控制；

所述接触器驱动模块包括n个闭锁控制端，n个闭锁控制端与n个短路监测模块闭锁控制端连接，当任一储能单元故障短路时，对应的接触器会断开与电网连接，对应监测模块中的闭锁控制端输出故障状态电平，通过接触器驱动模块中对应的闭锁控制端锁定；当短路监测模块监测故障排除，短路监测模块闭锁控制端解除闭锁状态电平；

所述载波接收模块的信号输入端与电网连接，所述载波接收模块的数据输出端与控制器数据输入端连接；所述的多接口通讯模块包括n个通讯接口，n个通讯接口通过通讯线与对应的储能单元n个通讯接口连接，所述通讯模块的数据输入、输出端与控制器模块通讯输入输出端连接，所述控制器模块被配置为实时读取储能单元数据；

所述并离网多储能响应控制方法包括：

初始化设定；

并离网多储能响应控制器在并网状态下，监测并离网区域的多储能单元的数据信息，确定离网时刻多储能单元释放与吸收功率增减；

如多储能单元向微电网释放功率，则控制每个储能单元减少释放功率；

如多储能单元向微电网吸收功率，则控制每个储能单元增加吸收功率；

离网控制后，每台储能单元依据储能单元的自身控制策略进行工作；

并离网区域由离网切换至并网时，依据历史同期并网状态下每个储能单元的释放或吸收功率，以及距台变由近到远依次发送通讯代码到多储能单元；

并网控制后，每台储能单元依据储能单元的控制策略进行工作。

可选的，所述初始化设定包括：

对储能单元的电池类型、容量、功率、数量、剩余电量、储能单元与并网点的距离、非主要负荷减载功率进行设定；

获取并离网多储能响应控制器在该位置安装前一年期间的历史数据，并将该数据拷贝到并离网多储能响应控制器中。

可选的，所述监测并离网区域的多储能单元的数据信息，确定离网时刻多储能单元释放与吸收功率增减；包括：

在并网状态下，获取每个储能单元的电流并求和；

当多储能单元电流求和值为负时，为并离网多储能响应控制器下多储能单元向微电网释放功率；

当多储能单元电流求和值为正时，为并离网多储能响应控制器下多储能单元向微电网吸收功率。

可选的，所述控制每个储能单元减少释放功率，包括：

根据监测数据和初始化数据，通过计算得到释放功率变化时的微电网电压变化量ΔU_d；

判断微电网电压变化量ΔU_d与微电网国标允许波动电压±ΔU的关系；

当微电网电压变化量在微电网国标允许波动电压范围外时，得到微电网离网时刻的多储能单元释放功率：

当微电网电压变化量在微电网国标允许波动电压范围内时，得到微电网离网时刻的多储能单元增加的释放功率：

其中，α_dis为历史同期单位释放功率电压变化系数；

获取多储能单元的剩余电量P_soci，求和得到∑P_soci；

将微电网离网时刻的多储能单元释放功率p_acd与当前并离网多储能单元的剩余功率∑P_soci之比得到储能单元释放功率比值系数：

依据储能单元释放功率比值系数β_di和每个储能单元剩余功率P_soci，确定每个储能单元分配的释放功率P_fi：

P_f1＝β_diP_soc1……P_fn＝β_diP_socn，i＝1,2,3,……n，n为储能单元数量；

依据每个储能单元的分配释放功率P_fi建立功率输出协议代码；

当离网发生时，对每个储能单元发出对应释放功率的协议代码，控制每个储能单元减少释放功率。

可选的，所述控制每个储能单元增加吸收功率；包括：

离网时刻的多储能单元吸收功率；

根据监测数据和初始化数据，通过计算得到并离网多储能响应控制器出口的电压变化量ΔU_c；

判断并离网多储能响应控制器出口的电压变化量ΔU_c与微电网国标允许波动电压±ΔU的关系；

当并离网多储能响应控制器出口的电压变化量在微电网国标允许波动电压范围外时，得到微电网离网时刻的多储能单元吸收功率：

α_cha为历史同期单位吸收功率电压变化系数；

当并离网多储能响应控制器出口的电压变化量在微电网国标允许波动电压范围内时，得到微电网离网时刻的多储能单元吸收功率

获取多储能单元的剩余电量，求和得到∑P_soci；

将微电网离网时刻的多储能单元吸收功率p_acc与当前并离网多储能响应控制器总的元剩余功率∑P_soci之比得到储能单元吸收功率比值系数

依据储能单元吸收功率比值β_ci系数和每个储能单元剩余功率P_soci，确定每个储能单元分配的吸收功率P_fi：

P_f1＝(1+β_i)P_soc1……P_fn＝(1+β_i)P_socn，i＝1,2,3,……n，n为储能单元数量；

依据每个储能单元的分配吸收功率P_fi建立功率输出代码；

当离网时发生时，对每个储能单元发出对应吸收功率的协议代码，控制每个储能单元吸收功率。

可选的，所述方法还包括：

如果并离网多储能响应控制器的出口电压U_ac小于等于历史同期每个储能单元处于吸收状态时的最低电压U_min与电压系数δ_l的乘积，即U_ac≤δ_lU_min时，当离网发生时所有处于吸收状态储能单元维持当前时刻吸收电流大小。

第二方面，本申请还提供一种并离网多储能响应控制系统，包括：控制器模块、多接口通讯模块、载波接收模块、短路监测模块、电压传感器、n个电流传感器、接触器驱动模块、n个接触器；

所述接触器的输入端都与微电网连接，所述接触器还与并联安装在微电网的电压传感器连接，所述电压传感器监测的电压为并离网多储能响应控制器的总出口电压；n个所述接触器的输出端串接所述电流传感器并与对应n个储能单元连接。

其中，n个电流传感器数据输出端与公共数据线连接，所述公共数据线的一端与短路监测模块的数据输入端连接，所述短路监测模块数据输出端与所述控制器模块的数据输入端连接；所述控制器模块被配置为采集n个所述电流传感器采集的数据、n台所述储能单元的短路状态由，所述控制器模块还被配置为采集电压传感器数据；

n个所述接触器控制端与所述接触器驱动模块n路输出端连接，所述接触器驱动模块的数据输入端与控制器模块的数据输出端连接；所述控制器模块的数据输出端通过接触器驱动模块对n接触器接通与关闭控制；

所述接触器驱动模块包括n个闭锁控制端，n个闭锁控制端与n个短路监测模块闭锁控制端连接，当任一储能单元故障短路时，对应的接触器会断开与电网连接，对应监测模块中的闭锁控制端输出故障状态电平，通过接触器驱动模块中对应的闭锁控制端锁定；当短路监测模块监测故障排除，短路监测模块闭锁控制端解除闭锁状态电平；

所述载波接收模块的信号输入端与电网连接，所述载波接收模块的数据输出端与控制器数据输入端连接；所述的多接口通讯模块包括n个通讯接口，n个通讯接口通过通讯线与对应的储能单元n个通讯接口连接，所述通讯模块的数据输入、输出端与控制器模块通讯输入输出端连接，所述控制器模块被配置为实时读取储能单元数据；

所述控制器模块被进一步配置为：

初始化设定；

并离网多储能响应控制器在并网状态下，监测并离网区域的多储能单元的数据信息，确定离网时刻多储能单元释放与吸收功率增减；

如多储能单元向微电网释放功率，则控制每个储能单元减少释放功率；

如多储能单元向微电网吸收功率，则控制每个储能单元增加吸收功率；

离网控制后，每台储能单元依据储能单元的自身控制策略进行工作；

并离网区域由离网切换至并网时，依据历史同期并网状态下每个储能单元的释放或吸收功率，以及距台变由近到远依次发送通讯代码到多储能单元；

并网控制后，每台储能单元依据储能单元的控制策略进行工作。

由以上技术方案可知，本申请一种并离网多储能响应控制方法及系统，所述方法通过监测并离网区域的多储能单元的数据信息，确定离网时刻多储能单元释放与吸收功率增减；离网时；如多储能单元向微电网释放功率，则控制每个储能单元减少释放功率；如多储能单元向微电网吸收功率，则控制每个储能单元增加吸收功率；离网控制后，储能单元依据储能单元的自身控制策略进行工作；并网时，依据历史同期并网状态下每个储能单元的释放或吸收功率，将并离网多储能响应控制器中的储能单元，依据距台变由近到远依次发送通讯代码到储能单元。并网控制后，储能单元依据储能单元的控制策略进行工作。本申请控制方法及控制器基于载波通信的负荷分级管理、指令数据控制、功率预测调节、负荷自动切换的智能微电网并/离网多负荷响应控制器控制方案，具备快速响应和精确性强的能力，稳定电网电压，减小分布式发电系统对电网的冲击，保障配电网中负荷安全稳定运行，以解决为避免短路故障影响，负荷保护装置一般需要设置一定的延时，无法适应新一代智能化电网建设需求的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为微电网拓扑示意图；

图2为并离网多储能响应控制器拓扑示意图；

图3为并离网多储能响应控制器控制方法流程图。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

参见图1，为微电网拓扑示意图；

如图1所示，本发明的目的是微电网在并网或离网时刻电网供电环境突然发生变化、潮流方向的改变，造成电网电压、功率、频率波动，微电网快速响应进入并离网切换状态，当电网电压、功率、频率波动严重时并离网投切极易失败。由此提出基于载波通讯、功率预测、负荷及储能单元控制的并离网多储能响应控制器及控制方法，在并/离网双模式下，实现微电网无扰动可靠切换、稳定电网是未来的微电网需求。所述的微电网是由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。

本申请所述的并离网多储能响应控制器由控制器模块、多接口通讯模块、载波接收模块、短路监测模块、电压传感器、n个电流传感器、接触器驱动模块、n个接触器组成。所述的n个接触器的每个接触器的输入端都与微电网连接，同时也与并联安装在微电网的电压传感器连接，该电压传感器监测的电压也为并离网多储能响应控制器的总出口电压；n个接触器的输出端都对应串接一个电流传感器与对应n个储能单元连接。

其中，n个电流传感器数据输出都与公共数据线连接，公共数据线一端与短路监测模块的数据输入端连接，短路监测模块数据输出端与控制器数据输入端连接，n个电流传感器的数据、n台储能单元的短路状态由控制器采集，n≥1的整数，控制器模块同时也采集电压传感器数据。

n个接触器控制端都对应与接触器驱动模块n路输出端连接，接触器驱动模块的数据输入端与控制器模块的数据输出端连接。控制器模块的数据输出端，通过接触器驱动模块对n接触器接通与关闭控制。

接触器驱动模块有n个闭锁控制端，n个闭锁控制端与对应的n个短路监测模块闭锁控制端连接，当某一储能单元故障短路时，对应的接触器快速断开与电网连接，对应监测模块中的闭锁控制端输出故障状态电平，通过接触器驱动模块中对应的闭锁控制端锁定。当短路监测模块监测故障排除，短路监测模块闭锁控制端解除闭锁状态电平。

所述的载波接收模块的信号输入端与电网连接，载波接收模块的数据解析输出端与控制器数据输入端连接；所述的多接口通讯模块有n个通讯接口，n个通讯接口通过通讯线与对应的储能单元n个通讯接口连接，通讯模块的数据输入输出端与控制器模块通讯输入输出端连接，控制器模块实时读取储能单元数据；

本申请工作原理：监测微网并离网状态的低频载波信号发生器，微网处于并网状态时，低频载波信号发生器实时发送连续的一组广播并网状态的编码命令信号；当接收到上一级发生跳闸信号时，向微网实时发送连续的一组广播离网状态的编码命令信号。

当并离网多储能响应控制器通过是通过载波接收模块，监测到并离网状态的编码命令信号时，经载波模块解析由控制器接收，并与本并离网多储能响应控制器初始化对比识别，确定并离网多储能响应控制器并离网工作状态。

在并网工作状态时，并离网多储能响应控制器中的控制器依据当前时刻和历史数据，进行多储能单元充放电功率及工作状态预分析，避免在离网过程电网发生急剧变化。由此依据历史同期储能单元充放电功率和电压曲线，分析出不同时间段的电压变化与充放电功率的规律，并以15分钟为一时段分别找出历史同期p_t1,p_t2…p_t15功率中最大值p_max、u_t1,u_t2…u_t15电压最低值U_min和电压最高值U_max。由于线损大负荷增加等原因导致电压降低，当电压U_min最低时说明负荷电流i_max最大，当电压U_max最高时说明负荷电流i_min最小，并依据潮流方向分析区域内最小负荷情况下的上网电流或负荷消耗电流。

其中，u_t1为历史同期15分钟段的第1分钟平均电压；u_t2为历史同期15分钟段的第2分钟平均电压；u_t15为历史同期15分钟段的第15分钟平均电压；p_t1为历史同期15分钟段的第1分钟平均功率；p_t2为历史同期15分钟段的第2分钟平均功率；p_t15为历史同期15分钟段的第15分钟平均功率；i_max为历史同期15分钟段内最大电流；p_max为历史同期15分钟段内最大功率；U_min为历史同期15分钟段内最小电压；U_max为历史同期15分钟段内最大电压；i_min为历史同期15分钟段内最小电流；

并离网多储能响应控制器通过电流传感器和电压传感器，实时监测储能单元的充放电功率，分析潮流方向，当控制器模块计算多储能单元电流之和为正时，为并离网多储能响应控制器吸收微电网功率；当控制器模块计算出储能单元电流之和为负时，为并离网多储能响应控制器储能单元向微电网释放功率；当控制器计算多储能单元电流之和为零时，为并离网多储能响应控制器多储能单元停止充放电工作。

由此为满足并离网多储能响应控制器在离网时刻对微电网支撑，建立增减储能单元的吸收或释放功率的协议代码，当发生离网运行时控制器依据分析结果，将通过通讯模块对多储能单元发出增减释放或吸收功率协议代码。

其中，短路监测模块监测本可控多储能单元与负荷或发电设备是否发生短路，当监测有短路时控制器首先控制接触器驱动模块控制接触器断开，同时向控制器发出短路状态信号，控制器并闭锁和通过LED灯光闪烁提示。当短路监测模块监测无短路状态时，控制器解锁控制接触器驱动模块将接触器接通，同时LED灯光为常亮提示，提示曾经可控多储能单元发生过短路；

参见图2，为并离网多储能响应控制器拓扑示意图；

具体的，本申请实施例如图2所示，本申请并离网多储能响应控制器由控制器模块、多接口通讯模块、载波接收模块、短路监测模块、电压传感器V、电流传感器A1、电流传感器A2至电流传感器An、接触器驱动模块、接触器K1、接触器K2至接触器Kn组成。所述的接触器K1的输入端Ki_1、接触器K2的输入端Ki_2至接触器Kn的输入端Ki_n都与微电网连接，同时也与并联安装在微电网的电压传感器V连接，该电压传感器V监测的电压也为并离网多储能响应控制器的总出口电压Uac；接触器K1的输出端Ki_1串接电流传感器A1与储能单元1连接；接触器K2的输出端Ki_2串接电流传感器A2与储能单元2连接；接触器Kn的输出端Ki_n串接电流传感器An与储能单元n连接。

其中，电流传感器A1、电流传感器A2至电流传感器An数据输出都与公共数据线La连接，公共数据线La一端与短路监测模块的数据输入端Jin连接，短路监测模块数据输出端Jio与控制器数据输入端i1连接，电流传感器A1、电流传感器A2至电流传感器An的数据、储能单元1、储能单元2至储能单元n的短路状态由控制器采集，n≥1的整数，控制器模块同时也采集电压传感器V数据。

接触器K1控制端与接触器驱动模块Qo1路输出端连接，接触器K2控制端与接触器驱动模块Qo2路输出端连接，接触器Kn控制端与接触器驱动模块Qon路输出端连接接；接触器驱动模块的数据输入端Qi1与控制器模块的数据输出端Qk1连接，接触器驱动模块的数据输入端Qi2与控制器模块的数据输出端Qk2连接，接触器驱动模块的数据输入端Qin与控制器模块的数据输出端Qkn连接。控制器模块的数据输出端Qk1通过接触器驱动模块对接触器K1接通与关闭控制；控制器模块的数据输出端Qk2，通过接触器驱动模块对接触器K2接通与关闭控制；控制器模块的数据输出端Qkn，通过接触器驱动模块对接触器Kn接通与关闭控制。

接触器驱动模块Js1闭锁控制端与短路监测模块闭锁控制端Jo1连接，接触器驱动模块Js2闭锁控制端与短路监测模块闭锁控制端Jo2连接，接触器驱动模块Jsn闭锁控制端与短路监测模块闭锁控制端Jon连接。当某一储能单元1～n故障短路时，对应的接触器K1～Kn快速断开与微电网连接，对应短路监测模块中的闭锁控制端Jo1～Jon输出故障状态电平，通过接触器驱动模块中对应的闭锁控制端Js1～Jsn锁定。当短路监测模块监测故障排除，短路监测模块闭锁控制端Jo1～Jon解除闭锁状态电平。

所述的载波接收模块的信号输入端Zi与微电网连接，载波接收模块的数据解析输出端Zo与控制器数据输入端R1连接；所述的多接口通讯模块To1通讯接口通过通讯线与储能单元1个通讯接口Ri1连接；To2通讯接口通过通讯线与储能单元2个通讯接口Ri2连接；Ton通讯接口通过通讯线与储能单元n个通讯接口Rin连接。通讯模块的数据输入输出端Ti与控制器模块通讯输入输出端T1连接，控制器模块实时读取储能单元数据；

参见图3，为并离网多储能响应控制器控制方法流程图；

并离网多储能响应控制器控制方法如下：

步骤一、初始化设定，储能单元包括：电池类型、容量W_surn、功率、数量n、剩余电量W_soci和n个储能单元与并网点的距离；非主要负荷减载功率p_{no_load}设定；

将并离网多储能响应控制器安装点处近一年以上的历史数据，拷贝到并离网多储能响应控制器中，其中包括每一时刻的电压、电流、功率。

步骤2、预测分析发生离网时刻的多储能单元释放与吸收功率增减；

并离网多储能响应控制器读取当前时刻所有电流传感器和总的出口并联的电压传感器数据，获得每个储能单元的电流i_i，并将每个储能单元的电流i_i求和，得到求和电流∑i_i，判断分析并离网多储能响应控制器的潮流方向，控制器通过通讯模块实时读取每个储能单元的剩余电量，分析并分配每个储能单元的释放和吸收功率。

①监测多储能单元释放与吸收功率；

②当多储能单元求和电流<0；

③当多储能单元求和电流>0；

步骤3、离网瞬时控制过后每台储能单元依据储能单元的自身控制策略进行工作。

步骤4、并网时刻的投入储能单元。

并离网多储能响应控制器具体控制方法如下：

步骤1、初始化设定，储能单元包括：电池类型、容量W_surn、功率、数量、剩余电量W_soci和储能单元与并网点的距离；非重要负荷减载功率p_{no_load}设定；

获取并离网多储能响应控制器在该位置安装近一年时长的历史数据，并将该数据拷贝到并离网多储能响应控制器中，其中包括每一时刻的电压、电流、功率。

由于并离网多储能响应控制器安装的位置与台变之间线路阻抗、潮流方向和负荷属性等原因，并离网多储能响应控制器内潮流和功率的变化，造成在并离网多储能响应控制器出口处电压的变化，由此依据历史同期潮流功率和电压数据分析单位释放和吸收功率电压变化系数：

首先将拷贝的历史数据中的功率、电压，以15分钟为一时段分别计算出p_t1,p_t2…p_t15功率中的平均值p_ave、最大值p_max和最小值p_min，并通过最大功率p_max≥0判定储能单元由微电网吸收功率，当最大功率p_min＜0判定储能单元向电网的释放功率，由此判断出潮流方向。同样以15分钟为一时段分别计算出u_t1,u_t2…u_t15电压中的电压最低值U_min、电压最高值U_max和平均电压值U_ave。

由于并离网多储能响应控制器与台变之间的线路损耗和负荷功率变化等原因，导致微电网电压改变，由此依据计算出的每一时段平均功率p_ave、最大值功率p_max、最小值功率p_min、最低电压U_min、最高电压U_max、平均电压U_ave和潮流方向的分析，计算出每个时间段中单位释放功率电压变化系数

和单位吸收功率电压变化系数

随着并离网多储能响应控制器的持续工作，采集数据量的增加，通过大量的数据分析、自学习迭代出最佳的单位释放功率电压变化系数

和单位吸收功率电压变化系数

2、预测分析发生离网时刻的多储能单元释放与吸收功率增减；

1)监测多储能单元释放与吸收功率及剩余电量；

并离网多储能响应控制器读取当前时刻所有电流传感器和总的出口并联的电压传感器数据，获得每个储能单元的电流i_i，并将每个储能单元的电流i_i求和，得到求和电流∑i_i，判断分析并离网多储能响应控制器的潮流方向，控制器通过通讯模块实时读取每个储能单元的剩余电量，分析并分配每个储能单元的释放和吸收功率。

2)当多储能单元求和电流<0；

在并网状态下并离网多储能响应控制器计算多储能单元求和电流∑i_i＜0为负时，为并离网多储能响应控制器下多储能单元向微电网释放功率；当微电网释放功率p_ac大于前一年的历史同期最大功率p_max减去非重要负荷减载功率p_{no_load}，即p_ac≥p_max-p_{no_load}时，离网发生时刻并离网多储能响应控制器内的多储能单元释放功率无法外送，同时由于非重要负荷的减载，造成电网电压发生突变，为避免在离网过程的微电网电压发生变化，并离网多储能响应控制器采用如下方法：

①计算微电网变化量ΔU_d；

由此在并网工作状态当前时，并离网多储能响应控制器为避免在离网过程的微电网电压发生急剧变化，首先以15分钟为一时段分别找出前一年历史同期最大释放功率值p_max＝max(p_t1,p_t2…p_t15)电压最低值U_min＝min(u_t1,u_t2…u_t15)和电压最高值U_max＝max(u_t1,u_t2…u_t15)，当

说明微电网负荷最大，当

说明微电网负荷最小，此电流为微电网最小负荷情况下的上网外送电流i_min。

并离网多储能响应控制器读取当前时刻所有处于释放状态的多储能单元的释放电流，并求和电流∑i_i，当i_min≤∑i_i≤i_max时，将求和电流∑i_i减去上网外送电流和非重要负荷减载电流

得到当微电网离网时刻的多储能单元释放电流i_d＝∑i_i-i_min-i_{no_load}，将微电网离网时刻的多储能单元释放电流i_d与并离网多储能响应控制器出口电压U_ac的乘积，得到并离网多储能响应控制器释放功率p_ac＝i_dU_ac，依据历史同期单位释放功率电压变化系数

得到释放功率变化时的微电网电压变化量ΔU_d＝α_disP_ac；

②判断微电网电压变化量ΔU_d是否大于或小于等于微电网国标允许波动电压±ΔU范围。

当ΔU_d≤-ΔU或ΔU_d＞ΔU时取微电网国标允许波动电压|ΔU|与历史同期单位释放功率电压变化系数之比得到微电网离网时刻的多储能单元释放功率

当-ΔU＜ΔU_d≤ΔU时取释放功率变化时的微电网变化量ΔU_d与历史同期单位释放功率电压变化系数之比得到微电网离网时刻的多储能单元增加的释放功率

③并离网多储能响应控制器总的当前剩余功率计算；

由于并离网多储能响应控制器中储能单元的容量和剩余电量不同，所分配的释放功率也就不同，储能单元释放量多少与储存单元的剩余电量W_soci有关，储能的荷电状态soc_i值越大和储能单元的额定容量W_suri越大，可释放的电量越多。

由此并离网多储能响应控制器实时读取每个储能单元的荷电状态soc_i，并将每个储能单元的剩余电量荷电状态soc_i与对应储能单元的额定容量W_suri乘积计算，得到每个储能单元的剩余电量W_soci，将剩余电量W_soci除以时间t得到每个储能单元的当前剩余功率P_soci，即

将所有的储能单元当前剩余功率P_soci求和得到并离网多储能响应控制器总的当前剩余功率∑P_soci。

④储能单元释放功率比值系数计算；

将微电网离网时刻的多储能单元释放功率p_acd与当前并离网多储能响应控制器总的单元剩余功率∑P_soci之比得到储能单元释放功率比值系数

⑤分配每个储能单元释放功率P_fi；

并离网多储能响应控制器依据储能单元释放功率比值系数β_di和每个储能单元剩余功率P_soci，对应得到分配到每个储能单元释放功率P_fi，分别为：

P_f1＝β_diP_soc1……P_fn＝β_diP_socn。并离网多储能响应控制器依据每个储能单元的分配释放功率P_fi建立功率输出代码，当离网时刻发生时通过通讯模块对每个储能单元发出对应释放功率的协议代码，控制每个储能单元减少释放功率。

其中，u_t1为历史同期15分钟段的第1分钟电压；u_t2为历史同期15分钟段的第2分钟电压；u_t15为历史同期15分钟段的第15分钟电压；p_t1为历史同期15分钟段的第1分钟功率；p_t2为历史同期15分钟段的第2分钟功率；p_t15为历史同期15分钟段的第15分钟功率；i_max为历史同期15分钟段内最大电流；p_max为历史同期15分钟段内最大功率；U_min为历史同期15分钟段内最小电压；U_max为历史同期15分钟段内最大电压；i_min为历史同期15分钟段内最小电流，也为微电网最小负荷情况下的上网外送电流；α_dis为单位释放功率电压变化系数；α_cha为单位吸收功率电压变化系数；p_{no_load}为非主要负荷额定功率；U_ac为并离网多储能响应控制器出口电压；i_{no_load}为非重要负荷减载电流。p_acd为微电网离网时刻的多储能单元释放功率；β_di为释放电流分配系数；P_soci为每个储能单元的当前剩余功率；W_soci为每个储存单元的剩余电量；soc_i为储能的荷电状态；W_suri为储能单元的额定容；P_fi为每个储能单元释放的分配功率，i＝1,2,3,……n；

3)当多储能单元求和电流>0；

在并网状态下并离网多储能响应控制器计算多储能单元求和电流∑i_i≥0为正时，为并离网多储能响应控制器下多储能单元向微电网吸收功率；

控制器实时分析前一年历史同期时间段储能单元处于吸收状态时的最高电压U_max、最低电压U_min、最大功率P_{max_h}和最小功率P_{min_h}。此刻并离网多储能响应控制器将求和电流∑i_i与并离网多储能响应控制器出口电压U_ac的乘积，计算得到并离网多储能响应控制器总的吸收功率P_ac。

当U_ac大于等于历史同期时间段每个储能单元处于吸收状态时的最高电压U_max与电压系数δ_u的乘积，即U_ac≥δ_uU_max时，微电网负荷最轻和发电单元输出功率，当离网时刻发生时由于非重要负荷减载、余电无法上网，造成电压突变，为避免在离网过程的微电网电压发生变化，在离网时刻增加吸收功率控制方法如下：

①离网时刻的多储能单元吸收功率计算；

离网时刻并离网多储能响应控制器增加吸收功率ΔP_ch为：

ΔP_ch＝P_{max_h}-P_ac+P_{no_load}

依据历史同期单位吸收功率电压变化系数

得到并离网多储能响应控制器出口的电压变化量ΔU_c＝α_chaΔP_ch，由此判断并离网多储能响应控制器出口电压的变化量ΔU_c是否大于或小于微电网国标允许波动电压±ΔU范围。

②当-ΔU≥ΔU_d＞ΔU时取微电网国标允许波动电压|ΔU|与历史同期单位吸收功率电压变化系数之比得到微电网离网时刻的多储能单元吸收功率

③当-ΔU＜ΔU_d≤ΔU时取吸收功率变化时的微电网变化量ΔU_c与历史同期单位吸收功率电压变化系数之比得到微电网离网时刻的多储能单元吸收功率

④并离网多储能响应控制器总的当前剩余功率计算；

由于并离网多储能响应控制器中储能单元的容量和剩余电量不同，所分配的吸收功率也不同，储能单元吸收电量多少与储存单元的剩余电量W_soci有关，储能的荷电状态soc_i值越小和储能单元的额定容量W_suri越大，可吸收的电量越多，由此并离网多储能响应控制器实时读取每个储能单元的荷电状态soc_i，并将每个储能单元的剩余电量荷电状态soc_i与对应储能单元的额定容量W_suri乘积计算，得到每个储能单元的剩余电量W_soci，将剩余电量W_soci除以时间t得到每个储能单元的当前剩余功率P_soci，即

将所有的储能单元当前剩余功率P_soci求和得到并离网多储能响应控制器总的当前剩余功率∑P_soci。

⑤储能单元吸收功率比值系数计算；

将微电网离网时刻的多储能单元吸收功率p_acc与当前并离网多储能响应控制器总的元剩余功率∑P_soci之比得到储能单元吸收功率比值系数

⑥分配每个储能单元释放功率P_fi；

并离网多储能响应控制器依据储能单元吸收功率比值β_ci系数和每个储能单元剩余功率P_soci，对应得到每个储能单元吸收的分配功率P_fi，分别为：

P_f1＝(1+β_i)P_soc1……P_fn＝(1+β_i)P_socn。

并离网多储能响应控制器依据每个储能单元的分配吸收功率P_fi建立功率输出代码，当离网时刻发生时通过通讯模块对每个储能单元发出对应吸收功率的协议代码，控制每个储能单元吸收功率。

其中，ΔP_ch为离网时刻并离网多储能响应控制器增加的吸收功率；P_{max_h}为历史同期某个储能单元最大吸收功率；P_{min_h}为历史同期某个储能单元最小吸收功率；P_ac为当前时刻并离网多储能响应控制器总的吸收功率；p_{no_load}为非重要负荷减载功率；U_ac为并离网多储能响应控制器出口电压；i_i为每个储能单元的吸收电流；ΔU为微电网允许波动电压范围；soc_i为每个储能单元的荷电状态；W_suri为储能单元的额定容量；W_soci为每个储能单元的剩余电量；P_soci为每个储能单元的剩余功率，i＝1,2,3……n；p_acc为离网时刻的多储能单元吸收功率；β_ci为储能单元吸收功率比值系数；P_fi为每个储能单元吸收的分配功率。

4)当U_ac小于等于历史同期时间段每个储能单元处于吸收状态时的最低电压U_min与电压系数δ_l的乘积，即U_ac≤δ_lU_min时，微电网负荷相对大或发电单元发电功率小，当离网时刻发生时由于非重要负荷p_{no_load}减载，造成电压突变，由此当离网发生时所有处于吸收状态储能单元，维持当前时刻吸收电流大小。

其中，U_ac为实时监测并离网多储能响应控制器的出口电压；i_tc为实时监测并离网多储能响应控制器某一储能单元当前时刻的吸收电流；δ_l为下限电压系数；δ_u为上限电压系数；U_max为历史同期最高电压；U_min为历史同期最低电压；

4、离网瞬时控制过后每台储能单元依据储能单元的自身控制策略进行工作。

5、由离网到并网时刻的投入储能单元；

从离网状态到并网状态由于有上级电网的支撑，微电网跟随与上级电网电压变化，由此

1)当并离网多储能响应控制器接收到受并网控制命令时，依据历史同期并网状态下每个储能单元的释放或吸收功率，将并离网多储能响应控制器中的储能单元，依据距台变由近到远依次发送通讯代码，通过通讯模块对应发送到储能单元。

2)之后每台储能单元依据储能单元的控制策略进行工作。

由以上技术方案可知，本申请一种并离网多储能响应控制方法及系统，通过进行初始化设定；监测并离网区域的多储能单元的数据信息，确定离网时刻多储能单元释放与吸收功率增减；离网时：如多储能单元向微电网释放功率，则控制每个储能单元减少释放功率；如多储能单元向微电网吸收功率，则控制每个储能单元增加吸收功率；离网控制后，储能单元依据储能单元的自身控制策略进行工作；并网时，依据历史同期并网状态下每个储能单元的释放或吸收功率，将并离网多储能响应控制器中的储能单元，依据距台变由近到远依次发送通讯代码到储能单元。并网控制后，储能单元依据储能单元的控制策略进行工作。本申请控制方法及控制器基于载波通信的负荷分级管理、指令数据控制、功率预测调节、负荷自动切换的智能微电网并/离网多负荷响应控制器控制方案，具备快速响应和精确性强的能力，稳定电网电压，减小分布式发电系统对电网的冲击，保障配电网中负荷安全稳定运行，以解决为避免短路故障影响，负荷保护装置一般需要设置一定的延时，无法适应新一代智能化电网建设需求的问题。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种并离网多储能响应控制方法，其特征在于，应用于并离网多储能响应控制器，所述并离网多储能响应控制方法包括：

并离网多储能响应控制器在并网状态下，监测并离网区域的多储能单元的数据信息，确定离网时刻多储能单元释放与吸收功率增减；

多储能单元向微电网释放功率，则控制每个储能单元减少释放功率，包括：根据监测数据和初始化数据，通过计算得到释放功率变化时的微电网电压变化量ΔU_d；

判断微电网电压变化量ΔU_d与微电网允许波动电压±ΔU的关系；

当微电网电压变化量在微电网国标允许波动电压范围外时，得到微电网离网时刻的多储能单元释放功率：

当微电网电压变化量在微电网国标允许波动电压范围内时，得到微电网离网时刻的多储能单元增加的释放功率：

其中，α_dis为历史同期单位释放功率电压变化系数；

获取多储能单元的剩余电量P_soci，求和得到∑P_soci；

将微电网离网时刻的多储能单元释放功率p_acd与当前并离网多储能单元的剩余功率∑P_soci之比得到储能单元释放功率比值系数：

依据储能单元释放功率比值系数β_di和每个储能单元剩余功率P_soci，确定每个储能单元分配的释放功率P_fi：

P_f1＝β_diP_soc1……P_fn＝β_diP_socn，i＝1,2,3,……n，n为储能单元数量；

依据每个储能单元的分配释放功率P_fi建立功率输出协议代码；

当离网发生时，对每个储能单元发出对应释放功率的协议代码，控制每个储能单元减少释放功率；

如多储能单元向微电网吸收功率，则控制每个储能单元增加吸收功率；

离网控制后，每台储能单元依据储能单元的自身控制策略进行工作；

并离网区域由离网切换至并网时，依据历史同期并网状态下每个储能单元的释放或吸收功率，以及距台变由近到远依次发送通讯代码到多储能单元；

并网控制后，每台储能单元依据储能单元的控制策略进行工作。

2.根据权利要求1所述的并离网多储能响应控制方法，其特征在于，所述控制每个储能单元增加吸收功率；包括：

离网时刻的多储能单元吸收功率；

根据监测数据和初始化数据，通过计算得到并离网多储能响应控制器出口的电压变化量ΔU_c；

判断并离网多储能响应控制器出口的电压变化量ΔU_c与微电网国标允许波动电压±ΔU的关系；

当并离网多储能响应控制器出口的电压变化量在微电网国标允许波动电压范围外时，得到微电网离网时刻的多储能单元吸收功率：

α_cha为历史同期单位吸收功率电压变化系数；

当并离网多储能响应控制器出口的电压变化量在微电网国标允许波动电压范围内时，得到微电网离网时刻的多储能单元吸收功率

获取多储能单元的剩余电量，求和得到∑P_soci；

将微电网离网时刻的多储能单元吸收功率p_acc与当前并离网多储能响应控制器总的元剩余功率∑P_soci之比得到储能单元吸收功率比值系数

依据储能单元吸收功率比值β_ci系数和每个储能单元剩余功率P_soci，确定每个储能单元分配的吸收功率P_fi：

P_f1＝(1+β_i)P_soc1……P_fn＝(1+β_i)P_socn，i＝1,2,3,……n，n为储能单元数量；

依据每个储能单元的分配吸收功率P_fi建立功率输出代码；

当离网时发生时，对每个储能单元发出对应吸收功率的协议代码，控制每个储能单元吸收功率。

3.根据权利要求1所述的并离网多储能响应控制方法，其特征在于，所述方法还包括初始化设定，所述初始化设定包括：

对储能单元的电池类型、容量、功率、数量、剩余电量、储能单元与并网点的距离、非主要负荷减载功率进行设定；

获取并离网多储能响应控制器在该位置安装前一年期间的历史数据，并将该数据拷贝到并离网多储能响应控制器中。

4.根据权利要求1所述的并离网多储能响应控制方法，其特征在于，所述监测并离网区域的多储能单元的数据信息，确定离网时刻多储能单元释放与吸收功率增减；包括：

在并网状态下，获取每个储能单元的电流并求和；

当多储能单元电流求和值为负时，为并离网多储能响应控制器下多储能单元向微电网释放功率；

当多储能单元电流求和值为正时，为并离网多储能响应控制器下多储能单元向微电网吸收功率。

5.根据权利要求1所述的并离网多储能响应控制方法，其特征在于，包括：

如果并离网多储能响应控制器的出口电压U_ac小于等于历史同期每个储能单元处于吸收状态时的最低电压U_min与电压系数δ_l的乘积，即U_ac≤δ_lU_min时，当离网发生时所有处于吸收状态储能单元维持当前时刻吸收电流大小。

6.一种并离网多储能响应控制系统，其特征在于，包括：控制器模块、多接口通讯模块、载波接收模块、短路监测模块、电压传感器、n个电流传感器、接触器驱动模块、n个接触器；

所述接触器的输入端都与微电网连接，所述接触器还与并联安装在微电网的电压传感器连接，所述电压传感器监测的电压为并离网多储能响应控制器的总出口电压；n个所述接触器的输出端串接所述电流传感器并与对应n个储能单元连接；

其中，n个电流传感器数据输出端与公共数据线连接，所述公共数据线的一端与短路监测模块的数据输入端连接，所述短路监测模块数据输出端与所述控制器模块的数据输入端连接；所述控制器模块被配置为采集n个所述电流传感器采集的数据、n台所述储能单元的短路状态由，所述控制器模块还被配置为采集电压传感器数据；

n个所述接触器控制端与所述接触器驱动模块n路输出端连接，所述接触器驱动模块的数据输入端与控制器模块的数据输出端连接；所述控制器模块的数据输出端通过接触器驱动模块对n接触器接通与关闭控制；

所述接触器驱动模块包括n个闭锁控制端，n个闭锁控制端与n个短路监测模块闭锁控制端连接，当任一储能单元故障短路时，对应的接触器会断开与电网连接，对应监测模块中的闭锁控制端输出故障状态电平，通过接触器驱动模块中对应的闭锁控制端锁定；当短路监测模块监测故障排除，短路监测模块闭锁控制端解除闭锁状态电平；

所述载波接收模块的信号输入端与电网连接，所述载波接收模块的数据输出端与控制器数据输入端连接；所述的多接口通讯模块包括n个通讯接口，n个通讯接口通过通讯线与对应的储能单元n个通讯接口连接，所述通讯模块的数据输入、输出端与控制器模块通讯输入输出端连接，所述控制器模块被配置为实时读取储能单元数据；

所述控制器模块被进一步配置为执行权利要求1-5任一项所述的并离网多储能响应控制方法。

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