一种近域光储直柔系统分布式互济运行控制方法与流程

1.本发明涉及直流微电网技术领域，特别涉及一种近域光储直柔系统分布式互济运行控制方法。


背景技术：

2.在建筑物中嵌入光伏阵列，有利于实现单体建筑的绿色低碳用电，因而受到广泛关注。结合单体建筑已有的储能与负荷，可以组成光储直柔供用电结构的单体建筑微网系统(光储直柔系统)，达到减少变流环节、提升电能质量的效果，因而正在成为分布式光伏接入的重要形式。当光储直柔系统达到一定数量或规模后，地理位置邻近的单体建筑(或单个光储直柔系统)通过电力互联，可以构成近域光储直柔系统，以充分扩大光伏发电的利用空间，达到低碳运行的目的。
3.典型的互济运行控制方法是电压偏差控制，此类方法在多个具备电压偏差控制能力的变流器中添加偏差系数，以共同承担外部负荷功率需求。然而，受线路阻抗差异的影响，在一次控制中添加偏差系数的方法难以同时满足近域光储直柔系统按电流比例分配和母线电压稳定的控制需求，因此，需在一次控制基础上增加二次修正环节。采用集中式控制的方法对二次修正环节进行控制，具有易于实现的优势，但由于对中央控制器有强依赖性，存在单点故障的风险；此外，当系统规模增大时，中央控制器的计算与通信压力也将急剧增加。分布式控制采用稀疏网络通信，减少了对中央控制器的依赖，是近域光储直柔系统互济运行控制的有效选择之一。然而，现有应用于二次修正环节的分布式控制方法多假设通信过程为理想环境，未考虑通信噪声带来的影响，但近域光储直柔系统因接近低压用户侧，物理和网络环境均较为复杂，因此，需考虑通信噪声对分布式控制的影响。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供了一种近域光储直柔系统分布式互济运行控制方法，以至少解决相关技术中应用于二次修正环节的分布式控制方法多假设通信过程为理想环境，未考虑通信噪声带来的影响的技术问题。
5.根据本发明实施例的一方面，提供了一种近域光储直柔系统分布式互济运行控制方法，包括：
6.步骤s1，采集近域光储直柔系统本地节点的直流电压信息与电流信息，并接收相互通信的邻居节点的直流电压信息与电流信息；
7.步骤s2，将步骤s1所采集的直流电压信息与电流信息设为初值，同时结合邻居节点的电压与电流信息进行一次修正，得到相应的电压和电流的修正量；
8.步骤s3，将步骤s2计算得到的本地直流电压修正量和虚拟阻抗修正量进行二次修正，得到修正后的电压差量，所述二次修正包括：通过电压参考值与直流电压信息的差量对本地直流电压修正量和虚拟阻抗修正量再次进行修正，得到电压差量的修正后数值；
9.步骤s4，将步骤s3得到的电压差量的修正后数值通过电流内环和电压外环控制，
从而最终得到控制本地变流器所需要的调制波。
10.可选地，对直流电压信息进行一次修正包括：对直流电压信息进行电压一致性计算，当达到收敛条件后输出一致性计算结果，即电压偏移量；将电压偏移量进行比例积分计算，得到所需要的本地直流电压修正量。
11.可选地，对电流信息进行一次修正包括：对电流信息进行电流一致性计算，当达到收敛条件后输出一致性计算结果，即电流偏移量；将别对电流偏移量进行比例积分计算，得到所需要的虚拟阻抗修正量。
12.可选地，所述电压一致性计算和电流一致性计算均采用基于增益函数的一致性算法进行计算。
13.可选地，所述比例积分计算包括：
[0014][0015]
式中，δu为所需要的本地直流电压修正量，k
pu
、k
iu
为分别表示电压修正环的比例系数和积分系数，{k
pr
、k
ir
分别表示虚拟阻抗补偿环的比例系数和积分系数，s为拉氏变换中的微分环节表达式，为电压参考值，为电压偏移量，δr为所需要的虚拟阻抗修正量，为电流参考值，电流偏移量。
[0016]
可选地，将步骤s3得到的电压差量的修正后数值通过电流内环和电压外环控制包括：将步骤s3得到的电压差量的修正后数值中的电压值输送入电压外环，得到电流值作为内环参考值，在内环参考值与本地电流实际值做差后，将得到的电流送入电流内环比例积分计算，从而最终得到控制本地变流器所需要的调制波。
[0017]
可选地，所述电流内环比例积分计算与一次修正中的比例积分计算方式相同。
[0018]
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种近域光储直柔系统分布式互济运行控制装置，包括：
[0019]
电压电流采集模块，用于采集近域光储直柔系统本地节点的直流电压信息与电流信息，并接收相互通信的邻居节点的直流电压信息与电流信息；
[0020]
一次修正模块，用于将电压电流采集模块所采集的直流电压信息与电流信息设为初值，同时结合邻居节点的电压与电流信息进行一次修正，得到相应的电压和电流的修正量；
[0021]
二次修正模块，用于将一次修正模块修正后的本地直流电压修正量和虚拟阻抗修正量进行二次修正，得到修正后的电压差量，所述二次修正包括：通过电压参考值与直流电压信息的差量对本地直流电压修正量和虚拟阻抗修正量再次进行修正，得到电压差量的修正后数值；
[0022]
双环控制模块，用于将二次修正模块得到的电压差量的修正后数值通过电流内环和电压外环控制，从而最终得到控制本地变流器所需要的调制波。
[0023]
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种近域光储直柔系统分布式互济运行控制系统，所述近域光储直柔系统分布式互济运行控制系统包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得
一个或多个处理器实现上述任意一项所述的近域光储直柔系统分布式互济运行控制方法。
[0024]
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述任意一项所述的近域光储直柔系统分布式互济运行控制方法。
[0025]
与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0026]
本发明实施例中，利用分布式通信框架对电压偏差控制进行两次修正，避免了集中式控制下面临的单点故障问题，同时，采用了具备增益函数的一致性计算方法，从而具有弱化通信噪声影响的能力，该方法适用于难以建设点对点通信或者对于通信成本有较高要求的多微网系统。
附图说明
[0027]
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例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个实施例，对于本领域普通技术人员来说，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。
[0028]
图1是根据本发明实施例的近域光储直柔系统物理拓扑示意图；
[0029]
图2是根据本发明实施例的一种近域光储直柔系统分布式互济运行控制方法的流程图；
[0030]
图3是根据本发明实施例的光储直柔系统中变流器(并网变流器和主控变流器)控制策略示意图。
具体实施方式
[0031]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
[0032]
为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都应当属于本技术保护的范围。
[0033]
需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0034]
实施例1
[0035]
根据本发明实施例，提供了一种近域光储直柔系统分布式互济运行控制方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0036]
图1是根据本发明实施例的近域光储直柔系统物理拓扑示意图，通过图2可以看出近域光储直柔系统的大致结构。
[0037]
图2是根据本发明实施例的一种近域光储直柔系统分布式互济运行控制方法的流程图，近域光储直柔系统分布式互济运行控制方法可通过光储直柔系统中变流器进行控制如图3所示，如图2和图3所示，该方法包括如下步骤：
[0038]
步骤s1，采集近域光储直柔系统本地节点的直流电压信息u
dc-n
与电流信息i
dc-n
，并接收相互通信的邻居节点的直流电压信息u
dc-m
与电流信息i
dc-m
；
[0039]
步骤s2，将步骤s1所采集的直流电压信息与电流信息设为初值，同时结合邻居节点的电压与电流信息进行一次修正，得到相应的电压和电流的修正量；
[0040]
步骤s3，将步骤s2计算得到的本地直流电压修正量和虚拟阻抗修正量进行二次修正，得到修正后的电压差量，所述二次修正包括：通过电压参考值与直流电压信息u
dc-n
(即实际电压)的差量对本地直流电压修正量和虚拟阻抗修正量再次进行修正，得到电压差量的修正后数值u
δ
；
[0041]
步骤s4，将步骤s3得到的电压差量的修正后数值通过电流内环和电压外环控制，从而最终得到控制本地变流器所需要的调制波。
[0042]
上述的虑通信噪声的近域光储直柔系统分布式互济运行控制方法，利用分布式通信框架对电压偏差控制进行两次修正，避免了集中式控制下面临的单点故障问题，同时，采用了具备增益函数的一致性计算方法，从而具有弱化通信噪声影响的能力，该方法适用于难以建设点对点通信或者对于通信成本有较高要求的多微网系统。
[0043]
作为一种可选的实施例，步骤s2中对直流电压信息进行一次修正包括：对直流电压信息u
dc-n
进行电压一致性计算，当达到收敛条件后输出一致性计算结果，即电压偏移量将电压偏移量进行比例积分计算，得到所需要的本地直流电压修正量δu。
[0044]
对电流信息进行一次修正包括：对电流信息i
dc-n
进行电流一致性计算，当达到收敛条件后输出一致性计算结果，即电流偏移量将别对电流偏移量进行比例积分计算，得到所需要的虚拟阻抗修正量δr。
[0045]
作为一种可选的实施例，步骤s2中的电压一致性计算和电流一致性计算均采用基于增益函数的一致性算法进行计算。
[0046]
具体的，一致性算法的计算公式为：
[0047][0048]
式中，xi表示待求解的本地变量，xi＝u
dc-n
或i
dc-n
；xj表示邻居节点变量，xj＝u
dc-m
或i
dc-m
；k表示迭代计算次数，k∈n+，n+为正整数集；vj为受到随机通信噪声干扰的状态变量输入，随机通信噪声可用高斯白噪声表示；a
ij
为距离系数，表征邻居节点的远近；为增益函数。
[0049]
增益函数的计算式为：
[0050]
[0051]
式中，c
gain
为增益函数计算系数，当且则判定为一致性收敛(收敛条件)。
[0052]
作为一种可选的实施例，步骤s2中的一次修正中本地直流电压修正量δu和电流偏移量的计算方式相同，均通过的比例积分计算求解：
[0053][0054]
式中，δu为所需要的本地直流电压修正量，k
pu
、k
iu
为分别表示电压修正环的比例系数和积分系数，{k
pr
、k
ir
分别表示虚拟阻抗补偿环的比例系数和积分系数，s为拉氏变换中的微分环节表达式，为电压参考值，为电压偏移量，δr为所需要的虚拟阻抗修正量，为电流参考值，电流偏移量。
[0055]
作为一种可选的实施例，将步骤s3得到的电压差量的修正后数值通过电流内环和电压外环控制包括：将步骤s3得到的电压差量的修正后数值中的电压值输送入电压外环，得到电流值作为内环参考值，在内环参考值与本地电流实际值做差后，将得到的电流送入电流内环比例积分计算，从而最终得到控制本地变流器所需要的调制波。
[0056]
具体的，电压参考值和电压差量的修正后数值u
δ
的修正更新计算式为：
[0057][0058]
式中，r为修正后的虚拟阻抗，下标
‘
n’表示额定参考值；i
l-n
表示电感电流
[0059]
作为一种可选的实施例，步骤s4中的电流内环比例积分计算与一次修正中的比例积分计算方式相同。
[0060]
实施例2
[0061]
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种近域光储直柔系统分布式互济运行控制装置，近域光储直柔系统分布式互济运行控制装置应用上述的近域光储直柔系统分布式互济运行控制方法，包括：
[0062]
电压电流采集模块，用于采集近域光储直柔系统本地节点的直流电压信息u
dc-n
与电流信息i
dc-n
，并接收相互通信的邻居节点的直流电压信息u
dc-m
与电流信息i
dc-m
；
[0063]
一次修正模块，用于将电压电流采集模块所采集的直流电压信息与电流信息设为初值，同时结合邻居节点的电压与电流信息进行一次修正，得到相应的电压和电流的修正量；
[0064]
二次修正模块，用于将一次修正模块修正后的本地直流电压修正量和虚拟阻抗修正量进行二次修正，得到修正后的电压差量，所述二次修正包括：通过电压参考值与直流电压信息u
dc-n
(即实际电压)的差量对本地直流电压修正量和虚拟阻抗修正量再次进行修正，得到电压差量的修正后数值u
δ
；
[0065]
双环控制模块，用于将二次修正模块得到的电压差量的修正后数值通过电流内环和电压外环控制，从而最终得到控制本地变流器所需要的调制波。
[0066]
本发明不局限于以上的具体实施方式，以上仅为本发明的较佳实施案例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0067]
实施例3
[0068]
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种近域光储直柔系统分布式互济运行控制系统，所述近域光储直柔系统分布式互济运行控制系统包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器实现上述任意一项所述的近域光储直柔系统分布式互济运行控制方法。
[0069]
实施例4
[0070]
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行上述中任意一项的近域光储直柔系统分布式互济运行控制方法。
[0071]
可选地，在本实施例中，上述计算机可读存储介质可以位于计算机网络中计算机终端群中的任意一个计算机终端中，或者位于移动终端群中的任意一个移动终端中，上述计算机可读存储介质包括存储的程序。
[0072]
可选地，在程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行以下功能：步骤s1，采集近域光储直柔系统本地节点的直流电压信息与电流信息，并接收相互通信的邻居节点的直流电压信息与电流信息；步骤s2，将步骤s1所采集的直流电压信息与电流信息设为初值，同时结合邻居节点的电压与电流信息进行一次修正，得到相应的电压和电流的修正量；步骤s3，将步骤s2计算得到的本地直流电压修正量和虚拟阻抗修正量进行二次修正，得到修正后的电压差量，所述二次修正包括：通过电压参考值与直流电压信息的差量对本地直流电压修正量和虚拟阻抗修正量再次进行修正，得到电压差量的修正后数值；步骤s4，将步骤s3得到的电压差量的修正后数值通过电流内环和电压外环控制，从而最终得到控制本地变流器所需要的调制波。
[0073]
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0074]
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0075]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，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，可以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装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，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，单元或模块的间接耦合或通信连接可以是电性或其它的形式。
[0076]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0077]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0078]
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom,read-0nlymemory)、随机存取存储器(ram,randomaccessmemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0079]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种近域光储直柔系统分布式互济运行控制方法，其特征在于，包括：步骤s1，采集近域光储直柔系统本地节点的直流电压信息与电流信息，并接收相互通信的邻居节点的直流电压信息与电流信息；步骤s2，将步骤s1所采集的直流电压信息与电流信息设为初值，同时结合邻居节点的电压与电流信息进行一次修正，得到相应的电压和电流的修正量；步骤s3，将步骤s2计算得到的本地直流电压修正量和虚拟阻抗修正量进行二次修正，得到修正后的电压差量，所述二次修正包括：通过电压参考值与直流电压信息的差量对本地直流电压修正量和虚拟阻抗修正量再次进行修正，得到电压差量的修正后数值；步骤s4，将步骤s3得到的电压差量的修正后数值通过电流内环和电压外环控制，从而最终得到控制本地变流器所需要的调制波。2.根据权利要求1所述的近域光储直柔系统分布式互济运行控制方法，其特征在于，对直流电压信息进行一次修正包括：对直流电压信息进行电压一致性计算，当达到收敛条件后输出一致性计算结果，即电压偏移量；将电压偏移量进行比例积分计算，得到所需要的本地直流电压修正量。3.根据权利要求1所述的近域光储直柔系统分布式互济运行控制方法，其特征在于，对电流信息进行一次修正包括：对电流信息进行电流一致性计算，当达到收敛条件后输出一致性计算结果，即电流偏移量；将别对电流偏移量进行比例积分计算，得到所需要的虚拟阻抗修正量。4.根据权利要求2或3所述的近域光储直柔系统分布式互济运行控制方法，其特征在于，所述电压一致性计算和电流一致性计算均采用基于增益函数的一致性算法进行计算。5.根据权利要求2或3所述的近域光储直柔系统分布式互济运行控制方法，其特征在于，所述比例积分计算包括：式中，δ
u
为所需要的本地直流电压修正量，k
pu
、k
iu
为分别表示电压修正环的比例系数和积分系数，{k
pr
、k
ir
分别表示虚拟阻抗补偿环的比例系数和积分系数，s为拉氏变换中的微分环节表达式，为电压参考值，为电压偏移量，δ
r
为所需要的虚拟阻抗修正量，为电流参考值，电流偏移量。6.根据权利要求1所述的近域光储直柔系统分布式互济运行控制方法，其特征在于，将步骤s3得到的电压差量的修正后数值通过电流内环和电压外环控制包括：将步骤s3得到的电压差量的修正后数值中的电压值输送入电压外环，得到电流值作为内环参考值，在内环参考值与本地电流实际值做差后，将得到的电流送入电流内环比例积分计算，从而最终得到控制本地变流器所需要的调制波。7.根据权利要求6所述的近域光储直柔系统分布式互济运行控制方法，其特征在于，所述电流内环比例积分计算与一次修正中的比例积分计算方式相同。8.一种近域光储直柔系统分布式互济运行控制装置，其特征在于，包括：
电压电流采集模块，用于采集近域光储直柔系统本地节点的直流电压信息与电流信息，并接收相互通信的邻居节点的直流电压信息与电流信息；一次修正模块，用于将电压电流采集模块所采集的直流电压信息与电流信息设为初值，同时结合邻居节点的电压与电流信息进行一次修正，得到相应的电压和电流的修正量；二次修正模块，用于将一次修正模块修正后的本地直流电压修正量和虚拟阻抗修正量进行二次修正，得到修正后的电压差量，所述二次修正包括：通过电压参考值与直流电压信息的差量对本地直流电压修正量和虚拟阻抗修正量再次进行修正，得到电压差量的修正后数值；双环控制模块，用于将二次修正模块得到的电压差量的修正后数值通过电流内环和电压外环控制，从而最终得到控制本地变流器所需要的调制波。9.一种近域光储直柔系统分布式互济运行控制系统，其特征在于，所述近域光储直柔系统分布式互济运行控制系统包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器实现如权利要求1至7中任意一项所述的近域光储直柔系统分布式互济运行控制方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至7中任意一项所述的近域光储直柔系统分布式互济运行控制方法。

技术总结
本发明公开了一种近域光储直柔系统分布式互济运行控制方法，属于直流微电网技术领域，包括：采集近域光储直柔系统本地节点的直流电压信息与电流信息，并接收相互通信的邻居节点的直流电压信息与电流信息；将所采集的直流电压信息与电流信息设为初值，同时结合邻居节点的电压与电流信息进行一次修正，得到相应的电压和电流的修正量；将本地直流电压修正量和虚拟阻抗修正量进行二次修正，得到修正后的电压差量，二次修正包括：通过电压参考值与直流电压信息的差量对本地直流电压修正量和虚拟阻抗修正量再次进行修正，得到电压差量的修正后数值；将电压差量的修正后数值通过电流内环和电压外环控制，从而最终得到控制本地变流器所需要的调制波。器所需要的调制波。器所需要的调制波。


技术研发人员：莫海量 徐洪涛 王钧 黄帆 劳杰 郭桂福 吕华 林宇
受保护的技术使用者：华蓝设计（集团）有限公司
技术研发日：2023.07.05
技术公布日：2023/10/15