本发明涉及电能控制，具体涉及一种光蓄氢独立直流微电网的实时能量控制方法及系统。
背景技术：
1、目前，全球范围内化石能源紧张，环境问题日益严峻。可再生能源的开发与利用成为未来电能领域的增长点。然而，独立的风力发电系统与光伏发电系统的输出特性具有显著的随机性与波动性，不宜直接并入公用电网或单独为负荷供电，与储能装置构成微电网是可再生能源发电的有效手段。
2、氢气储能具有能量密度高、容量大、生命周期长的优点；蓄电池储能具有响应速度快、功率密度高的优点，蓄氢混合储能可形成良好的互补，目前，光蓄氢直流微电网的实时能量控制方法尚处于理论研究阶段。
3、现有技术提出的基于分散控制思想的能量控制方法不能适应复杂微网系统的高效运行，且分散控制中底层单元基本采用下垂控制策略，下垂控制策略是有差控制，导致耦合母线电压在稳态时存在偏差；而基于集中控制思想的能量控制方法考虑的影响因素过于复杂，虽然能够减少储能单元的启停频次、提高运行的经济性，但会导致微网系统响应速度过慢、电能质量降低的问题。
4、因此，需要提供一种光蓄氢独立直流微电网的实时能量控制方法及系统以解决上述问题。
技术实现思路
1、本发明提供一种光蓄氢独立直流微电网的实时能量控制方法及系统，通过协调蓄电池的充电与电解槽的制氢，快速地实现微网实时能量平衡控制，并保证耦合直流母线电压稳定，以解决现有的基于分散控制思想的能量控制方法不能适应复杂微网系统的高效运行，且分散控制中底层单元基本采用下垂控制策略，下垂控制策略是有差控制，导致耦合母线电压在稳态时存在偏差；而基于集中控制思想的能量控制方法考虑的影响因素过于复杂，虽然能够减少储能单元的启停频次、提高运行的经济性，但会导致微网系统响应速度过慢、电能质量降低的问题。
2、本发明的一种光蓄氢独立直流微电网的实时能量控制系统采用如下技术方案，包括：
3、数据获取模块，用于获取微电网的富余功率、蓄电池单元的荷电量及储气罐的氢气量；
4、以及控制模块，用于当蓄电池单元的荷电量小于荷电量上限值，且蓄电池的最大充电功率大于微电网的富余功率时，控制模块控制微电网进入第一运行模式，第一运行模式为：蓄电池单元按照定电压充电，控制光伏发电单元按照最大功率工作；用于当蓄电池单元的荷电量小于荷电量上限值，且蓄电池的最大充电功率小于或者等于微电网的富余功率时，控制模块控制微电网处于第二运行模式，第二运行模式为：控制蓄电池单元按照定电压充电，控制光伏发电单元按照定功率工作；用于当蓄电池单元的荷电量大于或者等于荷电量上限值，储气罐的氢气量小于氢气量上限值，且电解槽单元的最大制氢功率大于微电网的富余功率时，控制模块控制微电网处于第三运行模式，第三运行模式为：电解槽单元按照定功率电解制氢，光伏发电单元按照最大功率工作；用于当蓄电池单元的荷电量大于或者等于荷电量上限值，储氢罐的氢气量小于氢气量上限，且电解槽单元的最大制氢功率小于或者等于微电网的富余功率时，控制模块控制微电网处于第四运行模式，第四运行模式为：电解槽单元按照最大功率电解制氢，光伏发电单元按照定电压工作；用于当蓄电池单元的荷电量大于或者等于荷电量上限值，且储氢罐的氢气量大于或者等于氢气量上限时，控制模块控制微电网处于第五运行模式，第五运行模式为：光伏发电单元按照定电压工作，蓄电池单元和电解槽单元退出运行；
5、其中，微电网包括：光伏发电单元、蓄电池单元、制氢储氢单元、负荷，其中，制氢储氢单元包括电解槽单元和储气罐，光伏发电单元、蓄电池单元、电解槽单元、负荷均连接至耦合直流母线。
6、优选地，控制模块包括：微电网对应的系统层控制器，以及光伏发电单元、蓄电池单元、电解槽单元各对应的一个设备层控制器；
7、其中，系统层控制器用于根据微电网的富余功率、蓄电池单元的荷电量及储气罐的氢气量；控制微电网进入第一运行模式、第二运行模式、第三运行模式、第四运行模式或者第五运行模式；光伏发电单元、蓄电池单元、电解槽单元对应的设备层控制器用于根据微电网处于的运行模式控制对应的单元工作。
8、优选地，光伏发电单元对应的设备层控制器包括：
9、定功率模块，用于在光伏发电单元的设备层控制器接收到定功率工作指令时，控制光伏发电单元以定功率进行工作；
10、定电压模块，用于在光伏发电单元的设备层控制器接收到定电压工作指令时，控制光伏发电单元以定电压进行工作；
11、以及最大功率模块，用于在光伏发电单元的设备层控制器接收到最大功率工作指令时，控制光伏发电单元以最大功率进行工作。
12、优选地，蓄电池单元进行定电压工作时设备层控制器内环输出信号为：
13、
14、式中，为蓄电池单元进行定电压工作时设备层控制器内环输出信号；
15、为耦合直流母线的电压参考值；
16、为耦合直流母线的电压实际值；
17、为蓄电池单元的输出电流实际值；
18、为蓄电池单元对应的设备层控制器内环的比例系数；
19、为蓄电池单元对应的设备层控制器内环的积分系数；
20、为蓄电池单元对应的设备层控制器的等值比例系数；
21、为蓄电池单元对应的设备层控制器的等值积分系数；
22、为蓄电池单元对应的设备层控制器的综合系数；
23、为复数变量。
24、优选地，光伏发电单元的设备层控制器的最大功率模块的输出信号为：
25、
26、式中，为光伏发电单元对应的设备层控制器的最大功率模块的输出信号；
27、为光伏发电单元在当前气象条件下可输出的最大功率；
28、为光伏发电单元的实际电压；
29、为光伏发电单元的实际输出电流；
30、为光伏发电单元对应的设备层控制器的最大功率模块的外环比例系数；
31、为光伏发电单元对应的设备层控制器的最大功率模块的外环积分系数；
32、为光伏发电单元对应的设备层控制器的最大功率模块的内环比例系数；
33、为光伏发电单元对应的设备层控制器的最大功率模块的内环积分系数；
34、为复数变量。
35、优选地，光伏发电单元的设备层控制器的定功率模块的输出信号为：
36、
37、式中，为光伏发电单元设备层控制器的定功率模块的输出信号；
38、为蓄电池单元允许的最大充电功率；
39、为光伏发电单元的实际电压；
40、为光伏发电单元的实际输出电流；
41、为连接于耦合直流母线的负荷的等值电阻值；
42、为光伏发电单元的设备层控制器的定功率模块的比例系数；
43、为光伏发电单元的设备层控制器的定功率模块的积分系数；
44、为复数变量。
45、优选地，光伏发电单元的设备层控制器的定电压模块的输出信号为：
46、
47、式中，为光伏发电单元设备层控制器的定电压模块的内环输出信号；
48、为光伏发电单元的设备层控制器的定电压模块的内环比例系数；
49、为光伏发电单元的设备层控制器的定电压模块的内环积分系数；
50、为光伏发电单元的设备层控制器的定电压模块的等值比例系数；
51、为光伏发电单元的设备层控制器的定电压模块的等值积分系数；
52、为光伏发电单元的设备层控制器的定电压模块的综合系数；
53、为耦合直流母线的电压参考值；
54、为耦合直流母线的电压实际值；
55、为光伏发电单元的实际输出电流；
56、为复数变量。
57、优选地，电解槽单元进行定功率电解制氢时电解槽单元的设备层控制器的输出信号为：
58、
59、式中，为电解槽单元进行定功率电解制氢时电解槽单元的设备层控制器的输出信号；
60、为电解槽单元的实际电压；
61、为电解槽单元的实际输出电流；
62、为光伏发电单元的最大功率；
63、为电解槽单元的设备层控制器的比例系数；
64、为电解槽单元的设备层控制器的积分系数；
65、为连接于耦合直流母线的负荷的等值电阻值；
66、为耦合直流母线的电压参考值；
67、为复数变量；
68、电解槽单元进行最大功率电解制氢时电解槽单元的设备层控制器的输出信号为：
69、
70、式中，为电解槽单元进行最大功率电解制氢时电解槽单元的设备层控制器的输出信号；
71、为电解槽单元的最大制氢功率；
72、为电解槽单元的实际电压；
73、为电解槽单元的实际输出电流；
74、为电解槽单元的设备层控制器的比例系数；
75、为电解槽单元的设备层控制器的积分系数；
76、为复数变量。
77、一种光蓄氢独立直流微电网的实时能量控制方法，微电网包括：光伏发电单元、蓄电池单元、制氢储氢单元、负荷，其中，制氢储氢单元包括电解槽单元和储气罐，光伏发电单元、蓄电池单元、电解槽单元、负荷均连接至耦合直流母线，其中，该方法包括：
78、获取微电网的富余功率、蓄电池单元的荷电量及储气罐的氢气量；
79、当蓄电池单元的荷电量小于荷电量上限值，且蓄电池的最大充电功率大于微电网的富余功率时，控制微电网进入第一运行模式，第一运行模式为：蓄电池单元按照定电压充电，控制光伏发电单元按照最大功率工作；
80、当蓄电池单元的荷电量小于荷电量上限值，且蓄电池的最大充电功率小于或者等于微电网的富余功率时，控制微电网进入第二运行模式，第二运行模式为：控制蓄电池单元按照定电压充电，控制光伏发电单元按照定功率工作；
81、当蓄电池单元的荷电量大于或者等于荷电量上限值，储气罐的氢气量小于氢气量上限值，且电解槽单元的最大制氢功率大于微电网的富余功率时，控制微电网进入第三运行模式，第三运行模式为：电解槽单元按照定功率电解制氢，光伏发电单元按照最大功率工作；
82、当蓄电池单元的荷电量大于或者等于荷电量上限值，储氢罐的氢气量小于氢气量上限，且电解槽单元的最大制氢功率小于或者等于微电网的富余功率时，控制微电网进入第四运行模式，第四运行模式为：电解槽单元按照最大功率电解制氢，光伏发电单元按照定电压工作；
83、当蓄电池单元的荷电量大于或者等于荷电量上限值，且储氢罐的氢气量大于或者等于氢气量上限时，控制微电网进入第五运行模式，第五运行模式为：光伏发电单元按照定电压工作，蓄电池单元和电解槽单元退出运行。
84、优选地，控制微电网进入第一运行模式包括：系统层控制器向蓄电池单元的设备层控制器发送定电压工作指令，向光伏发电单元的设备层控制器发送最大功率工作指令，向电解槽单元的设备层控制器发送空闲状态指令；
85、控制微电网进入第二运行模式包括：系统层控制器向蓄电池单元的设备层控制器发送定电压工作指令，向光伏发电单元的设备层控制器发送定功率工作指令，向电解槽单元的设备层控制器发送空闲状态指令；
86、控制微电网进入第三运行模式包括：系统层控制器向电解槽单元发送定功率的电解制氢工作指令，向蓄电池单元的设备层控制器发送空闲指令，向光伏发电单元的设备层控制器发送最大功率工作指令；
87、控制微电网进入第四运行模式包括：系统层控制器向电解槽单元发送最大功率的电解制氢工作指令，向光伏发电单元的设备层控制器发送定电压工作指令，向蓄电池单元的设备层控制器发送空闲指令；
88、控制微电网进入第五运行模式包括：系统层控制器向光伏发电单元的设备层控制器发送定电压工作指令，向蓄电池单元和电解槽单元对应的设备层控制器发送空闲指令。
89、本发明的有益效果是：
90、本发明通过微电网的富余功率、蓄电池单元的荷电量及储气罐的氢气量，控制微电网进入相应的运行模式，使得微电网在不同的运行模式间切换时，采用本发明的光蓄氢独立直流微电网实时能量控制方法能够通过蓄电池单元与电解槽单元的协调运行消纳微电网的富余功率，在扰动发生后令微电网快速地进入新的稳定状态，维持微电网功率的实时平衡，并通过定电压控制维持耦合直流母线的稳态电压恒定。
1.一种光蓄氢独立直流微电网的实时能量控制系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种光蓄氢独立直流微电网的实时能量控制系统，其特征在于，控制模块包括：微电网对应的系统层控制器，以及光伏发电单元、蓄电池单元、电解槽单元各对应的一个设备层控制器；
3.根据权利要求1所述的一种光蓄氢独立直流微电网的实时能量控制系统，其特征在于，光伏发电单元对应的设备层控制器包括：
4.根据权利要求1所述的一种光蓄氢独立直流微电网的实时能量控制系统，其特征在于，蓄电池单元进行定电压工作时设备层控制器内环输出信号为：
5.根据权利要求3所述的一种光蓄氢独立直流微电网的实时能量控制系统，其特征在于，光伏发电单元的设备层控制器的最大功率模块的输出信号为：
6.根据权利要求3所述的一种光蓄氢独立直流微电网的实时能量控制系统，其特征在于，光伏发电单元的设备层控制器的定功率模块的输出信号为：
7.根据权利要求3所述的一种光蓄氢独立直流微电网的实时能量控制系统，其特征在于，光伏发电单元的设备层控制器的定电压模块的输出信号为：
8.根据权利要求1所述的一种光蓄氢独立直流微电网的实时能量控制系统，其特征在于，电解槽单元进行定功率电解制氢时电解槽单元的设备层控制器的输出信号为：
9.一种光蓄氢独立直流微电网的实时能量控制方法，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的一种光蓄氢独立直流微电网的实时能量控制方法，其特征在于，
