离网系统均衡控制方法及系统与流程

本发明属于储能系统，具体涉及一种离网系统均衡控制方法及系统。

背景技术：

1、在离网供电系统中，多台逆变器并联运行是提升系统容量和可靠性的常见技术手段。此类系统通常采用经典的下垂控制策略来实现各并联单元之间的功率分配与均流。其基本原理是利用逆变器输出频率与有功功率、输出电压与无功功率之间的线性下垂关系，通过设定统一的下垂系数，使得系统在稳态运行时，各台逆变器自动按照预设比例分担负载功率。在传统的实施方案中，下垂系数往往依据系统的额定功率进行统一计算和设定，确保在并机稳定后，所有逆变器的输出频率和电压保持一致，进而实现输出功率的均等分配或按额定容量比例分配。这种控制方式架构成熟，无需复杂的通信链路，能够较好地维持离网母线电压和频率的稳定，因此在储能微网、应急供电等场景中得到广泛应用。

2、例如，在离网并机系统中，通常采用经典下垂控制：

3、感性系统下垂公式：

4、

5、其中：

6、：系统输出频率；：系统输出电压；：系统额定频率；：系统额定电压；、：起始有/无功；、：系统频率下垂系数；

7、变换可得：

8、

9、传统方案中，、通常按额定功率统一计算，例如：

10、频率下垂区间 0～0.5 hz ——>

11、电压下垂区间 0～10 v  ——>

12、同一系统中、取值相同，并机稳定后各机、一致，因此每台逆变器的输出功率、也相同。

13、然而，在实际工程应用中，并联运行的各台逆变器所连接的电池组往往存在显著差异。这些差异不仅体现在电池的标称容量和电压等级上，还随着运行时间的推移，表现为荷电状态（soc）、健康状态（soh）以及实时温度的不同。此外，逆变器自身的散热条件和器件老化程度也会导致其最大允许输出功率动态变化。在现有的常规控制模式下，易导致在某些工况下，部分能量较少或性能受限的设备被迫承担与其当前状态不匹配的负载，极易率先触发过放、过温等保护机制而脱网。

14、一旦单机脱网，剩余设备将承受突增的负载冲击，可能引发连锁反应，最终导致整个离网供电系统崩溃，无法达成预期的持续供电目标。上述问题不仅影响了系统的供电可靠性，还因频繁的设备保护停机增加了运维成本，缩短了关键部件的使用寿命，并降低了整体能源利用效率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种离网系统均衡控制方法及系统，能够实现各逆变器依据自身能量储备和带载能力差异化承担负载，解决了传统下垂控制中因各逆变器所接电池电压等级、安时容量、soc、温度及寿命差异导致功率均分后薄弱单元提前过放/过温脱网、引发系统连锁崩溃的技术问题。

2、第一方面，本发明提供了一种离网系统均衡控制方法，应用于由多台逆变器并联组成的离网供电系统，各逆变器分别连接有电池，包括以下步骤：

3、获取各逆变器所接电池的运行参数，并根据所述运行参数确定各逆变器所接电池的当前绝对剩余电量，所述运行参数至少包括用于表征电池的当前电压、安时容量及当前荷电状态的参数；

4、根据各逆变器的当前绝对剩余电量及其当前允许的最大输出功率计算各逆变器的当前可支撑运行时间；

5、根据各逆变器的当前可支撑运行时间确定系统目标运行时间基准；

6、根据各逆变器的当前绝对剩余电量与所述系统目标运行时间基准计算各逆变器对应的目标功率；

7、根据各逆变器的目标功率分别调整各逆变器的下垂控制参数，使各逆变器在并机运行状态下以不同的下垂控制参数进行输出，以将各逆变器的实际可支撑运行时间调节至趋于一致。

8、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述当前绝对剩余电量为各逆变器所接电池的当前电压、安时容量及当前荷电状态三者的乘积。

9、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，各逆变器当前允许的最大输出功率由电池管理系统的限制条件和/或逆变器自身温度限制条件确定。

10、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述系统目标运行时间基准包括最小可支撑运行时间、最大可支撑运行时间和平均可支撑运行时间中的至少一者。

11、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述根据各逆变器的当前绝对剩余电量与所述系统目标运行时间基准计算各逆变器对应的目标功率包括：

12、根据各逆变器的当前绝对剩余电量与所述最大可支撑运行时间，计算各逆变器对应的第一目标功率；

13、和/或，根据各逆变器的当前绝对剩余电量与所述最小可支撑运行时间，计算各逆变器对应的第二目标功率；

14、和/或，根据各逆变器的当前绝对剩余电量与所述平均可支撑运行时间，计算各逆变器对应的第三目标功率。

15、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述根据各逆变器的当前绝对剩余电量与所述系统目标运行时间基准计算各逆变器对应的目标功率的步骤包括：

16、获取系统当前实际负载功率，并根据所述实际负载功率与各逆变器的第三目标功率之和的比值确定系统当前负载率；

17、根据所述负载率对所述第一目标功率和所述第二目标功率进行加权求和得到各逆变器的最终目标功率，以确定各逆变器的下垂控制参数。

18、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，当所述负载率趋向于最小值时，各逆变器的最终目标功率趋向于所述第二目标功率；当所述负载率趋向于最大值时，各逆变器的最终目标功率趋向于所述第一目标功率。

19、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述下垂控制参数为频率下垂系数或电压下垂系数。

20、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述获取运行参数、确定绝对剩余电量、计算可支撑运行时间、确定系统目标运行时间基准、计算目标功率以及调整下垂控制参数的步骤，在系统进入离网运行状态后持续迭代执行，直至各逆变器的实际可支撑运行时间趋于一致。

21、第二方面，本发明提供了一种用于上述任意方案所述的离网系统均衡控制系统，包括：

22、参数获取单元，用于获取各逆变器所接电池的运行参数，所述运行参数至少包括用于表征电池的当前电压、安时容量及当前荷电状态的参数；

23、电量计算单元，用于根据所述运行参数确定各逆变器所接电池的当前绝对剩余电量；

24、时间计算单元，用于根据各逆变器的当前绝对剩余电量及其当前允许的最大输出功率计算各逆变器的当前可支撑运行时间；

25、时间基准确定单元，用于根据各逆变器的可支撑运行时间确定系统目标运行时间基准；

26、功率计算单元，用于根据各逆变器的当前绝对剩余电量与所述系统目标运行时间基准计算各逆变器对应的目标功率；

27、下垂参数调整单元，用于根据各逆变器的目标功率分别调整各逆变器的下垂控制参数，使各逆变器在并机运行状态下以不同的下垂控制参数进行输出，以将各逆变器的实际可支撑运行时间调节至趋于一致。

28、结合第二方面，在一种可能的实现方式中，还包括：

29、离网状态检测单元，用于在检测到系统进入离网运行状态时触发所述参数获取单元启动工作。

30、与现有技术相比，本发明采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：创新设计了一种包含获取电池运行参数、计算绝对剩余电量与可支撑运行时间、确定系统目标运行时间基准并动态调整下垂控制参数的离网系统均衡控制方法及系统，通过构建从电池物理状态到运行时间再到功率分配的完整映射链条，使得各逆变器在并机运行时能够依据自身的能量储备和带载能力差异化地承担负载，而非机械地均分功率；有效避免了因单机过早退出而导致的系统整体瘫痪情况，显著提升了离网供电系统在复杂工况下的运行稳定性、续航一致性及整体可靠性，延长系统整体运行时间，显著提升系统的鲁棒性。