CN116404698B - 一种基于扰动观察法的光伏能量路由控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于扰动观察法的光伏能量路由控制方法及系统，本发明涉及光伏能量路由控制器技术领域，本发明对系统内各接入能源和负载变换器进行集中管理，实现能量管理和目标最优运行；中央控制器还基于控制策略模块所具有的控制策略，利用数据通讯单元配置的数据通信协议与系统的网络层通信，还与电网进行通信连接，执行切换控制，信息汇集及处理；还综合各信息进行模式判断，并在模式变化时将控制指令下发给底层控制组件，通过底层控制组件来实现对各功能单元变换器的调节，最终实现母线电压稳定、系统功率平衡。能够作为用户侧能量/信息路由的基础设施与电网充分互动，可最大程序保证光伏接入电网后的有序和安全可靠的运行。

Description

一种基于扰动观察法的光伏能量路由控制方法及系统
技术领域
本发明涉及光伏能量路由控制器技术领域，尤其涉及一种基于扰动观察法的光伏能量路由控制方法及系统。
背景技术
目前，日益成熟的互联网技术正悄然改变着人们的生活方式。通过效仿信息互联网，以能源互联网为代表的第三次工业革命正在世界范围内如火如荼地进行。能源互联网的提出和发展受环境、经济、社会、技术和政策等诸多驱动力的影响。基于电力电子变换技术的能量路由控制器(EnergyRouter，E-router)及其与分布式能源（Distributed EnergyResource，DER）的组网形态和运行控制策略是能源互联网运行的基础，直接关系到DER的消纳、能量的高效灵活转换。从能量传输和变换的角度分析其拓扑结构，其本质是对固态变压器（Solid State Transformer，SST）的拓扑结构及其控制策略的研究。近年来，用户侧的交直流电、热、冷等负荷需求日益增多，风、光等分布式电源迅速发展，作为可汇集和管理电、热、冷、气等能源的装置，“能量路由控制器”日益受到关注。
能量路由控制器作为能源互联网的核心装置，关乎可再生能源的有效消纳以及电网的安全可靠运行。对于分布式电源，尤其是可再生电源，在输出功率、电水平、频率质量等方面呈现出很大的不稳定性。如果这些分布式能源直接并网，将会对大电网造成不同程度的扰动。与之相应的，不同负荷对电能质量的需求也存在较大差异。
在现有能量路由控制器的结构中，输入级多采用H桥级联型多电平变流器以适用于高电压大功率的场合。级联型的单相结构使各相电路在瞬时功率交换过程中存在电网电压基波二倍频分量，进而导致直流侧的电容电压出现低频波动，需加装二倍频滤波器以保证直流电压质量。现有的隔离级 DC/DC 模块的输出侧多经并联连接输出级各端口，能量路由控制器需要加装额外的 DC/DC 变换器来满足不同电压等级交直流电网的接入需求，这将提高系统的复杂程度，且不稳定。
发明内容
本发明提供一种基于扰动观察法的光伏能量路由控制方法，方法是为了解决现有的隔离级 DC/DC 模块的输出侧多经并联连接输出级各端口，能量路由控制器需要加装额外的 DC/DC 变换器来满足不同电压等级交直流电网的接入需求，导致提高系统的复杂程度，且不稳定的问题。
基于扰动观察法的光伏能量路由控制方法包括：受调度并网运行模式；受调度并网运行模式包括配置模态1-1执行进程，配置模态1-1执行进程涉及如下执行步骤：
光照度大于预设光照度阈值，且光伏发电能量大于第一预设发电阈值，蓄电池SOC＜90%，执行光伏发电充电模式；
分布式光伏发电储能组件的光伏发电单元一路为MPPT控制模式，一路为恒压控制模式；
分布式光伏发电储能组件的蓄电池为恒压/恒流充电控制模式；
双向DC/AC变换器为PQ控制模式；
光伏发电单元还向直流母线供电，并维持在1.0Un。
进一步需要说明的是，方法中，当光伏发电单元输出功率小于系统所需功率，且检测到母线电压跌落到大于0.05Un时，系统从模态1-1执行进程切换到模态1-3执行进程，在模态1-3运行模式下，每隔固定时间根据SOC情况对蓄电池进行充电，若母线电压稳定在1.0Un，则切换至模态1-1，否则返回模态1-3；
模态1-3执行进程涉及如下执行步骤：
光伏发电能量小于第一预设发电阈值，且大于第二预设发电阈值，蓄电池SOC＜90%，光伏发电单元一路为MPPT控制模式，一路为恒压控制模式；
蓄电池为待机状态；
分布式光伏发电储能组件的双向DC/AC变换器为PQ控制模式；光伏发电单元还向直流母线供电，并维持在1.0Un。
进一步需要说明的是，方法中，当光伏发电单元提供的功率小于调度功率，且检测到母线跌落电压大于0.05Un时，系统从模态1-1切换到模态1-4；
模态1-4执行进程涉及如下执行步骤：
光伏发电能量小于第二预设发电阈值，且蓄电池SOC＞40%，通过蓄电池补充逆变器功率差值；
两路光伏发电单元均为MPPT控制模式；蓄电池为恒压放电控制模式；双向DC/AC变换器为PQ控制模式；
蓄电池向直流母线供电，维持在1.0Un。
进一步需要说明的是，方法中，当蓄电池放电至SOC≤40%时，蓄电池停止放电；
当检测到母线电压大于0.05Un时，若允许并网，则系统从模态1-4切换到自由并网模式1-5；
若不允许自由并网，则系统从模态1-4切换到模态1-6；
光伏发电能量小于第一预设发电阈值，且大于第二预设发电阈值，检测到母线电压大于0.05Un时，系统从模态1-4切换到模态1-3；
模态1-5执行进程涉及如下执行步骤：
光伏发电能量小于第二预设发电阈值，蓄电池SOC＜40%时，蓄电池待机，不放电；
两路光伏发电单元均为MPPT控制模式；双向DC/AC变换器为直流母线电压控制模式；
由双向DC/AC变换器控制直流母线，维持在1.0Un；
光伏发电能量小于第一预设发电阈值，且大于第二预设发电阈值，并网功率达到限制值，母线电压上升大于0.05Un时，系统从模态1-5切换到模态1-3。
模态1-6执行进程涉及如下执行步骤：
光伏发电能量小于第二预设发电阈值，蓄电池放电至SOC＜40%，蓄电池待机，不放电；光伏发电单元一路为MPPT控制模式，一路为恒压控制模式；蓄电池为恒压/恒流充电控制模式；双向DC/AC变换器待机，由光伏发电单元控制直流母线，维持在1.0Un；蓄电池充电功率由光伏发电单元提供。
当光伏发电单元提供的功率小于充电功率时，母线电压大于0.05Un时，系统停机，直到蓄电池充电至90%之后，再开机。
进一步需要说明的是，方法还包括：自由并网运行模式；
自由并网运行时，蓄电池处于待机模式，自由并网运行模式对应协调控制方法如下：
当检测到直流母线电压大于0.05Un时，系统从模态2-1切换到模态2-2；
当光伏功率下降，不能支撑蓄电池额定功率，母线电压跌落电压大于0.05Un时，系统从模态2-2切换到模态2-1；
模态2-1执行进程涉及如下执行步骤：光伏发电能量小于第二预设发电阈值，光伏最大发电功率未达到逆变器最大并网功率，此时，两路光伏发电单元均采用MPPT控制模式，双向DC/AC变换器为直流母线电压控制模式；由双向DC/AC变换器控制直流母线，维持在1.0Un；并网功率由光伏发电单元提供；
模态2-2执行进程涉及如下执行步骤：当光照度大于预设光照度阈值，且光伏发电能量大于第一预设发电阈值，光伏最大发电功率大于逆变器额定功率时，光伏发电单元一路为MPPT控制模式，一路为恒压控制模式，双向DC/AC变换器以额定功率工作模式；
由光伏发电单元控制直流母线，维持在1.0Un；
当光伏发电单元输出功率大于双向DC/AC额定功率时，双向DC/AC变换器工作在限流模式，交流并网功率被限制在额定值，其不能控制母线电压。
进一步需要说明的是，方法还包括：
光照度大于预设光照度阈值，光伏发电能量大于第一预设发电阈值，且蓄电池SOC＞90%时、不执充电进程，蓄电池待机；
光伏发电单元一路为MPPT控制模式，一路为恒压控制模式；双向DC/AC变换器为PQ控制模式；由光伏发电单元控制直流母线，维持在1.0Un；
当光伏发电单元提供的功率小于调度功率，母线电压大于0.05Un时，系统从模态1-1切换到模态1-4。
进一步需要说明的是，方法还包括：夜间运行模式；
夜间运行模式下，光伏发电单元已停止工作，当蓄电池SOC∈(40%，90%)，执行充电模式；根据蓄电池SOC情况双向DC/AC变换器工作在整流模式；由双向DC/AC变换器控制直流母线；
当蓄电池充电至SOC＞90%时，系统进入待机状态。
本发明还提供一种基于扰动观察法的光伏能量路由控制系统，系统包括：中央控制器、电子接口组、数据通讯单元、底层控制组件以及储存器；
储存器内部储存有控制策略模块；电子接口组、数据通讯单元以及储存器分别连接，电子接口组为中央控制器提供多个接口；
中央控制器基于控制策略模块以及综合监控模块对系统内各接入能源和负载变换器进行集中管理，实现能量管理和目标最优运行；中央控制器还基于控制策略模块所具有的控制策略，利用数据通讯单元配置的数据通信协议与系统的网络层通信，还与电网进行通信连接，执行切换控制，信息汇集及处理，判断系统工作模态，控制各功率单元运行；
中央控制器还基于控制策略模块的控制策略，以直流母线电压为主信号，以蓄电池SOC为辅助信号，综合各信息进行模式判断，并在模式变化时将控制指令下发给底层控制组件，通过底层控制组件来实现对各功能单元变换器的调节，最终实现母线电压稳定、系统功率平衡。
进一步需要说明的是，储存器内部还储存有综合监控模块；
中央控制器基于综合监控模块调取显示能量路由控制器的端口电压、功率、负荷等多种信息；对能量路由控制器发布并网功率因数控制指令以及光伏发电MPPT控制指令；还对光伏和蓄电池的发电情况进行调度，并统计用电设备的使用数据，支持短期预测光伏发电系统和负荷次日0时至未来72h内的功率与实时预测光伏发电系统和负荷未来15min至4h的功率；还支持手动或自动地实现在并网、离网状态下的黑启动；根据运行情况自动发送并网控制指令，或离网控制指令；
底层控制组件包括MQTT控制器、母线电压传感器、PQ控制器、V/F控制器、VSG控制器、Droop控制器、恒压恒流恒功率充放电控制器。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明提供的基于扰动观察法的光伏能量路由控制系统主要是针对局部区域内接入光伏装机容量保持快速增长态势，电力平衡和光伏能源消纳的矛盾显著加剧，采用扰动观察法来实现光伏能量转化的最大化输出和利用，通过不同的控制策略来实现用户侧能量的实时平衡，并能够作为用户侧能量/信息路由的基础设施与电网充分互动，可最大程序保证光伏接入电网后的有序和安全可靠的运行。
本发明通过对系统内各接入能源和负载变换器进行集中管理，实现能量管理和目标最优运行。综合考虑上级控制器对能量路由控制器的调度、能量平衡和蓄电池特性等信息，以调度任务优先为控制目标。本发明还以直流母线电压为主信号，以蓄电池SOC为辅助信号，综合各信息进行模式判断，并在模式变化时将控制指令下发给底层控制组件，通过底层控制组件来实现对各功能单元变换器的调节，最终实现母线电压稳定、系统功率平衡。解决了光伏能源在接入电网时无法做到有效消纳、扰动的问题，同时为了解决传统扰动观察法存在的问题，提出变长扰动法进行设计，可最大化的使用光伏产生的能量，提高能源利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为基于扰动观察法的光伏能量路由控制系统示意图；
图2为基于扰动观察法的光伏能量路由控制系统实施例示意图；
图3为基于扰动观察法的光伏能量路由控制方法实施例示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和图2所示，本发明提供的基于扰动观察法的光伏能量路由控制系统包括：中央控制器、电子接口组、数据通讯单元、底层控制组件以及储存器。
储存器内部储存有控制策略模块和综合监控模块；电子接口组、数据通讯单元以及储存器分别连接，电子接口组为中央控制器提供多个接口。
其中，中央控制器采用TI的DSP28335及CPLDEPM3032ATI44-10N，中央控制器还可以连接有供电电路、逻辑控制电路以及AD采样电路。
电子接口组具有多个接口单元，具体包括中压交流接口、中压直流接口、低压直流接口和低压交流接口，满足中央控制器的接口使用要求。数据通讯单元支持TCP/IP通信模式、RS-485通信模式、Lora通信模式、WIFI通信模式。
控制策略模块和综合监控模块是使中央控制器执行相应的控制进程，控制策略模块和综合监控模块是系统预设的软件程序。控制策略模块可以包括但不限于：受调度并网运行模式、自由并网运行模式以及夜间运行模式。
具体来讲，控制策略模块可以根据扰动观察法转化而来的光伏能量，采用基于分布式光伏发电及储能模块控制方法，提出主从控制和分层控制结合的能量路由控制器协调控制策略。
也就是说，本发明中的控制策略模块综合园区/绿色建筑/小型数据中心/多站融合等场景负荷特性，利用扰动观察法和协同控制方法来实能量路由控制器现分布式能源的高效利用、多种类能量协调控制。中央控制器利用数据通信协议负责与网络层的通信、与电网进行连接/切换，汇集、处理各种信息，判断系统工作模态，管理控制各功率单元。底层控制组件通过采集本地数据，控制系统各变换器进而切换电能路由器工作模式。中央控制器通过对网络层调度和本地信息的汇总分析，对系统工作模态进行判断，向底层控制组件发出运行控制指令；底层控制组件根据收到的指令负责控制系统各变换器工作状态及并网开关投切，维持直流母线电压稳定。
底层控制组件包括MQTT控制器、母线电压传感器、PQ控制器、V/F控制器、VSG控制器、Droop控制器、恒压恒流恒功率充放电控制器。
对于本发明的综合监控模块来讲，具有如下功能：（1）实现显示能量路由控制器的端口电压、功率、负荷等多种信息；也可对能量路由控制器发布如并网功率因数控制指令、光伏发电MPPT控制等指令。（2）可对光伏和蓄电池的发电情况进行优化调度，可统计用电设备的使用数据并给出节能建议，还可支持短期预测光伏发电系统和负荷次日0时至未来72h内的功率与实时预测光伏发电系统和负荷未来15min至4h的功率。（3）可支持手动或自动地实现在并网、离网状态下的黑启动；也可根据运行情况来自动决定是并网还是离网运行。
在一个示例性实施例中，中央控制器主要面向系统运行目标，通过对系统内各接入能源和负载变换器进行集中管理，实现能量管理和目标最优运行。综合考虑上级控制器对能量路由控制器的调度、能量平衡和蓄电池特性等信息，以调度任务优先为控制目标。中央控制器的策略调度以直流母线电压为主信号，以蓄电池SOC为辅助信号，综合各信息进行模式判断，并在模式变化时将控制指令下发给底层控制组件，通过底层控制组件来实现对各功能单元变换器的调节，最终实现母线电压稳定、系统功率平衡。
对于本发明的并网状态下：根据各个端口所需能量进行调配，当系统自发能量不足时可从主电网进行能量传输。
对于本发明的孤岛状态下：主要是针对主电网脱落时的孤岛运行情形，多端口能量路由控制器需要孤岛运行，支撑整个主电网。
以下是本公开实施例提供的光伏能量路由控制方法的实施例，该方法与上述各实施例的基于扰动观察法的光伏能量路由控制系统属于同一个发明构思，在光伏能量路由控制方法的实施例中未详尽描述的细节内容，可以参考上述基于扰动观察法的光伏能量路由控制系统的实施例。
如图3所示，本发明的控制方法采用以直流母线电压为主信号，以蓄电池SOC为辅助信号，中央控制器综合各信息进行模式判断，并在模式变化时将控制指令下发给底层控制组件，通过底层控制组件来实现对各功能单元变换器的调节，最终实现母线电压稳定、系统功率平衡。
(1)受调度并网运行模式；
受调度并网运行模式下，系统运行模态及对应协调控制方法如下：
模态1-1：光照度大于预设光照度阈值，且光伏发电能量大于第一预设发电阈值，蓄电池SOC＜90%，执行光伏发电充电模式；对于本发明来讲，涉及了第一预设发电阈值和第二预设发电阈值两个阈值，其中，第一预设发电阈值大于第二预设发电阈值。光照度大于预设光照度阈值可以理解为，光伏能量特别充足。光伏发电能量大于第一预设发电阈值，可以是光伏足以支撑逆变器功率和蓄电池充电功率。
本发明中受调度并网运行模式为：光伏能量特别充足，蓄电池SOC＜90%，可以充电，光伏足以支撑逆变器功率和蓄电池充电功率。此时，光伏发电单元一路为MPPT控制模式，一路为恒压控制模式。蓄电池为恒压/恒流充电控制模式；双向DC/AC变换器为PQ控制模式。由光伏发电单元控制直流母线，维持在1.0Un，这里额定母线电压为720V。系统功率由光伏发电单元提供。
当光伏发电单元输出功率小于系统所需功率时，母线电压跌落，当检测到跌落电压大于0.05Un时，系统从模态1-1切换到模态1-3。
模态1-2：光伏能量特别充足，也就是光伏发电能量大于第一预设发电阈值，蓄电池SOC＞90%、蓄电池不需要充电，光伏足以支撑逆变器功率。此时，光伏发电单元一路为MPPT控制模式，一路为恒压控制模式；双向DC/AC变换器为PQ控制模式。由光伏发电单元控制直流母线，维持在1.0Un。并网功率由光伏发电单元提供。
当光伏发电单元提供的功率小于调度功率，母线电压跌落大于0.05Un时，系统从模态1-1切换到模态1-4。
模态1-3：光伏发电能量小于第一预设发电阈值，且大于第二预设发电阈值，也就是光伏能量相对充足，蓄电池SOC＜90%，光伏足以支撑逆变器功率，但不足以支撑蓄电池充电功率和逆变器功率。此时，光伏发电单元一路为MPPT控制模式，一路为恒压控制模式；蓄电池待机；双向DC/AC变换器为PQ控制模式。由光伏发电单元控制直流母线，维持在1.0Un。并网功率由光伏发电单元提供。
当光伏发电单元提供的功率小于调度功率，母线电压跌落大于0.05Un时，系统从模态1-3切换到模态1-4；为保证光伏能量增多至可以进入模态1时，系统可进入模态1-1，在模态1-3运行模式下，每隔固定时间根据SOC情况对蓄电池进行充电，若母线电压稳定在1.0Un，则切换至模态1-1，否则返回模态1-3。
模态1-4：光伏发电能量小于第二预设发电阈值，且蓄电池SOC＞40%，也就是光伏能量不太充足，蓄电池可以放电，光伏能量不足，可通过蓄电池补充逆变器功率差值。此时，两路光伏发电单元均为MPPT控制模式；蓄电池为恒压放电控制模式；双向DC/AC变换器为PQ控制模式。由蓄电池单元控制直流母线，维持在1.0Un。并网功率由光伏发电单元和储能系统一起提供。
当蓄电池放电至SOC≤40%时，蓄电池停止放电，母线电压跌落，且当检测到跌落电压大于0.05Un时，根据上级控制，若允许自由并网，则系统从模态4切换到自由并网模式1-5；若不允许自由并网，则系统从模态1-4切换到模态1-6。当光伏能量充足时，母线电压上升，当检测到上升电压大于0.05Un时，系统从模态1-4切换到模态1-3。
模态1-5：光伏发电能量小于第二预设发电阈值，也就是光伏能量不太充足，蓄电池SOC＜40%，蓄电池不能放电，光伏不足以支撑逆变器功率，上层调度允许自由并网。此时，两路光伏发电单元均为MPPT控制模式；蓄电池待机；双向DC/AC变换器为直流母线电压控制。由双向DC/AC变换器控制直流母线，维持在1.0Un。并网功率由光伏发电单元提供。
当光伏能量充足，并网功率达到限制值时，母线电压上升，当检测到上升电压大于0.05Un时，系统从模态1-5切换到模态1-3。
模态1-6：光伏发电能量小于第二预设发电阈值，也就是光伏能量不太充足，蓄电池放电至SOC＜40%，不再放电，光伏不足以支撑逆变器功率，但足够支撑蓄电池充电功率，进入模态1-6。此时，光伏发电单元一路为MPPT控制模式，一路为恒压控制模式；蓄电池为恒压/恒流充电控制模式；双向DC/AC变换器待机。由光伏发电单元控制直流母线，维持在1.0Un。蓄电池充电功率由光伏发电单元提供。
当光伏发电单元提供的功率小于充电功率时，母线电压跌落，当检测到跌落电压大于0.05Un时，系统停机；进入该模态后，直到蓄电池充电至90%前不再退出。
(2)自由并网运行模式；
自由并网运行时不再引入蓄电池的使用，蓄电池待机，自由并网运行模式下，系统运行模态及对应协调控制方法如下：
模态2-1执行进程涉及如下执行步骤：光伏发电能量小于第二预设发电阈值，也就是光伏能量相对不足，光伏最大发电功率未达到逆变器最大并网功率。此时，两路光伏发电单元均采用MPPT控制模式，双向DC/AC变换器为直流母线电压控制模式。由双向DC/AC变换器控制直流母线，维持在1.0Un。并网功率由光伏发电单元提供。模态1-5可以看做模态2-1的特殊情况——考虑蓄电池SOC。
模态2-2执行进程涉及如下执行步骤：当光照度大于预设光照度阈值，且光伏发电能量大于第一预设发电阈值，光伏最大发电功率大于逆变器额定功率时，光伏发电单元一路为MPPT控制模式，一路为恒压控制模式，双向DC/AC变换器以额定功率工作。由光伏发电单元控制直流母线，维持在1.0Un。并网功率由光伏发电单元提供。模态2-2看做模态1-2和模态1-3的特殊情况——不考虑蓄电池SOC。
当光伏发电单元输出功率大于双向DC/AC额定功率时，双向DC/AC变换器工作在限流模式，交流并网功率被限制在额定值，其不能控制母线电压，当检测到上升电压大于0.05Un时，系统从模态2-1切换到模态2-2；当光伏功率下降，不能支撑蓄电池额定功率时，母线电压跌落，当检测到跌落电压大于0.05Un时，系统从模态2-2切换到模态2-1。
(3)夜间运行模式；
夜间运行模式下，光伏发电单元已停止工作，当蓄电池SOC∈(40%，90%)，执行充电模式；根据蓄电池SOC情况双向DC/AC变换器工作在整流模式；由双向DC/AC变换器控制直流母线；
当蓄电池充电至SOC＞90%时，系统进入待机状态。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
本发明不同运行模式、工作模态下，各变换器间协调控制方法如表1所示。
表1各工作模态下变换器间协调控制方法
作为本发明的方法来讲，可以综合监控模块来进行监控管理，具体来讲，系统可以基于数据采集与人机界面，通过数据通讯单元(以太网、WiFi）与能量路由控制器进行信息交互，能显示能量路由控制器的端口电压、功率、负荷等多种信息。
中央控制器通过上位机平台能对能量路由控制器发布指令，如并网功率因数控制、各端口的功率控制，光伏发电MPPT控制与给定功率控制;上位机平台接受路由器上传数据及电网信息，正常运行方式下不干预路由器运行;异常情况下，综合处理各项信息后，可统一发布指令至各路由器。
本发明还可以由用户自定义不同约束条件（如电价、检修）和目标函数，该模块将根据用户需求给出能量优化调度的相关指令﹔根据不同时间间隔的发电预测和负荷预测结果，给出短期和超短期的能量优化调度结果。
系统还可以统计各种类型用户的用电设备使用数据，分析各种负荷的能耗计算方法，并科学评判电力用户能效水平，给出相应的节能建议。
本发明的系统还可以实现功率预测，预测光伏发电系统和负荷次日0时至未来72h内的功率，时间分辨率为15min一个点，按调度要求进行自动上传;实时预测模块（超短期功率预测模块）预测光伏发电系统和负荷未来15min至4h的功率，时间分辨率为15min一个点，每15min滚动上传。
系统还可以检测户用光储型微电网是否处于安全运行状态（无故障状态或故障已经隔离），手动或自动地实现在并网、离网状态下的黑启动。
本发明还综合考虑系统的安全性，根据系统的配置情况，针对优化调度的结果，分析是否满足系统正常运行区的要求。
本发明提供的基于扰动观察法的光伏能量路由控制方法中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
本发明提供的基于扰动观察法的光伏能量路由控制系统中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
在本发明的实施例中，可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括但不限于面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种基于扰动观察法的光伏能量路由控制方法，其特征在于，方法包括：受调度并网运行模式；受调度并网运行模式包括配置模态1-1执行进程，配置模态1-1执行进程涉及如下执行步骤：
光照度大于预设光照度阈值，且光伏发电能量大于第一预设发电阈值，蓄电池SOC＜90%，执行光伏发电充电模式；
分布式光伏发电储能组件的光伏发电单元一路为MPPT控制模式，一路为恒压控制模式；
分布式光伏发电储能组件的蓄电池为恒压/恒流充电控制模式；
双向DC/AC变换器为PQ控制模式；
光伏发电单元还向直流母线供电，并维持在1.0Un；
方法中，当光伏发电单元提供的功率小于调度功率，且检测到母线跌落电压大于0.05Un时，系统从模态1-1切换到模态1-4；
模态1-4执行进程涉及如下执行步骤：
光伏发电能量小于第二预设发电阈值，且蓄电池SOC＞40%，通过蓄电池补充逆变器功率差值；
两路光伏发电单元均为MPPT控制模式；蓄电池为恒压放电控制模式；双向DC/AC变换器为PQ控制模式；
蓄电池向直流母线供电，维持在1.0Un；
当蓄电池放电至SOC≤40%时，蓄电池停止放电；
当检测到母线电压大于0.05Un时，若允许并网，则系统从模态1-4切换到自由并网模态1-5；
若不允许自由并网，则系统从模态1-4切换到模态1-6；
光伏发电能量小于第一预设发电阈值，且大于第二预设发电阈值，检测到母线电压大于0.05Un时，系统从模态1-4切换到模态1-3；
模态1-5执行进程涉及如下执行步骤：
光伏发电能量小于第二预设发电阈值，蓄电池SOC＜40%时，蓄电池待机，不放电；
两路光伏发电单元均为MPPT控制模式；双向DC/AC变换器为直流母线电压控制模式；
由双向DC/AC变换器控制直流母线，维持在1.0Un；
光伏发电能量小于第一预设发电阈值，且大于第二预设发电阈值，并网功率达到限制值，母线电压上升大于0.05Un时，系统从模态1-5切换到模态1-3；
模态1-6执行进程涉及如下执行步骤：
光伏发电能量小于第二预设发电阈值，蓄电池放电至SOC＜40%，蓄电池待机，不放电；光伏发电单元一路为MPPT控制模式，一路为恒压控制模式；蓄电池为恒压/恒流充电控制模式；双向DC/AC变换器待机，由光伏发电单元控制直流母线，维持在1.0Un；蓄电池充电功率由光伏发电单元提供；
当光伏发电单元提供的功率小于充电功率时，母线电压大于0.05Un时，系统停机，直到蓄电池充电至90%之后，再开机；
方法还包括：自由并网运行模式；
自由并网运行时，蓄电池处于待机模式，自由并网运行模式对应协调控制方法如下：
当检测到直流母线电压大于0.05Un时，系统从模态2-1切换到模态2-2；
当光伏功率下降，不能支撑蓄电池额定功率，母线电压跌落电压大于0.05Un时，系统从模态2-2切换到模态2-1；
模态2-1执行进程涉及如下执行步骤：光伏发电能量小于第二预设发电阈值，光伏最大发电功率未达到逆变器最大并网功率，此时，两路光伏发电单元均采用MPPT控制模式，双向DC/AC变换器为直流母线电压控制模式；由双向DC/AC变换器控制直流母线，维持在1.0Un；并网功率由光伏发电单元提供；
模态2-2执行进程涉及如下执行步骤：当光照度大于预设光照度阈值，且光伏发电能量大于第一预设发电阈值，光伏最大发电功率大于逆变器额定功率时，光伏发电单元一路为MPPT控制模式，一路为恒压控制模式，双向DC/AC变换器以额定功率工作模式；
由光伏发电单元控制直流母线，维持在1.0Un；
当光伏发电单元输出功率大于双向DC/AC额定功率时，双向DC/AC变换器工作在限流模式，交流并网功率被限制在额定值，其不能控制母线电压。
2.根据权利要求1所述的基于扰动观察法的光伏能量路由控制方法，其特征在于，方法中，当光伏发电单元输出功率小于系统所需功率，且检测到母线电压跌落到大于0.05Un时，系统从模态1-1执行进程切换到模态1-3执行进程，在模态1-3运行模式下，每隔固定时间根据SOC情况对蓄电池进行充电，若母线电压稳定在1.0Un，则切换至模态1-1，否则返回模态1-3；
模态1-3执行进程涉及如下执行步骤：
光伏发电能量小于第一预设发电阈值，且大于第二预设发电阈值，蓄电池SOC＜90%，光伏发电单元一路为MPPT控制模式，一路为恒压控制模式；
蓄电池为待机状态；
分布式光伏发电储能组件的双向DC/AC变换器为PQ控制模式；光伏发电单元还向直流母线供电，并维持在1.0Un。
3.根据权利要求1或2所述的基于扰动观察法的光伏能量路由控制方法，其特征在于，方法还包括：
光照度大于预设光照度阈值，光伏发电能量大于第一预设发电阈值，且蓄电池SOC＞90%时、不执充电进程，蓄电池待机；
光伏发电单元一路为MPPT控制模式，一路为恒压控制模式；双向DC/AC变换器为PQ控制模式；由光伏发电单元控制直流母线，维持在1.0Un；
当光伏发电单元提供的功率小于调度功率，母线电压大于0.05Un时，系统从模态1-1切换到模态1-4。
4.根据权利要求1所述的基于扰动观察法的光伏能量路由控制方法，其特征在于，方法还包括：夜间运行模式；
夜间运行模式下，光伏发电单元已停止工作，当蓄电池SOC∈(40%，90%)，执行充电模式；根据蓄电池SOC情况双向DC/AC变换器工作在整流模式；由双向DC/AC变换器控制直流母线；
当蓄电池充电至SOC＞90%时，系统进入待机状态。
5.一种基于扰动观察法的光伏能量路由控制系统，其特征在于，系统采用如权利要求1至4任意一项所述的基于扰动观察法的光伏能量路由控制方法；
系统包括：中央控制器、电子接口组、数据通讯单元、底层控制组件以及储存器；
储存器内部储存有控制策略模块；电子接口组、数据通讯单元以及储存器分别连接，电子接口组为中央控制器提供多个接口；
中央控制器基于控制策略模块以及综合监控模块对系统内各接入能源和负载变换器进行集中管理，实现能量管理和目标最优运行；中央控制器还基于控制策略模块所具有的控制策略，利用数据通讯单元配置的数据通信协议与系统的网络层通信，还与电网进行通信连接，执行切换控制，信息汇集及处理，判断系统工作模态，控制各功率单元运行；
中央控制器还基于控制策略模块的控制策略，以直流母线电压为主信号，以蓄电池SOC为辅助信号，综合各信息进行模式判断，并在模式变化时将控制指令下发给底层控制组件，通过底层控制组件来实现对各功能单元变换器的调节，最终实现母线电压稳定、系统功率平衡。
6.根据权利要求5所述的基于扰动观察法的光伏能量路由控制系统，其特征在于，储存器内部还储存有综合监控模块；
中央控制器基于综合监控模块调取显示能量路由控制器的端口电压、功率、负荷多种信息；对能量路由控制器发布并网功率因数控制指令以及光伏发电MPPT控制指令；还对光伏和蓄电池的发电情况进行调度，并统计用电设备的使用数据，支持短期预测光伏发电系统和负荷次日0时至未来72h内的功率与实时预测光伏发电系统和负荷未来15min至4h的功率；还支持手动或自动地实现在并网、离网状态下的黑启动；根据运行情况自动发送并网控制指令，或离网控制指令；
底层控制组件包括MQTT控制器、母线电压传感器、PQ控制器、V/F控制器、VSG控制器、Droop控制器、恒压恒流恒功率充放电控制器。
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