移动光伏储能发电车的功率协同控制方法及系统与流程

本发明涉及智能电网，尤其涉及移动光伏储能发电车的功率协同控制方法及系统。

背景技术：

1、智能电网技术领域涉及以电力电子设备、通信控制设备和配电保护设备为基础的电能生产、储存、转换和调度技术，智能电网为关键词，核心功能是对分布式电源、储能装置、负载接口和并网接口进行状态感知、功率分配和运行保护。其中，传统用于移动光伏储能发电车的功率协同控制方法是指在车辆底盘上布置折叠式光伏组件、直流汇流箱、最大功率跟踪控制器、磷酸铁锂电池组、电池管理板、双向直流变换器、逆变器、交流配电柜和负载插座，由最大功率跟踪控制器将光伏直流电送入直流母线，由双向直流变换器按母线电压对电池组充放电，由逆变器向交流负载供电，由继电器或接触器完成并离网切换。

2、现有功率分配通常依据直流母线电压和人工设定优先级切换光伏支路、储能支路与负载支路，光伏输出受云影和车体姿态影响产生波动时，储能支路常按固定限值补偿，未区分电池温升、剩余电量和逆变器热负荷之间的耦合关系，负载突增或并离网切换阶段易出现母线电压振荡，继电器频繁动作，电池深充深放，交流输出波形畸变，移动驻车角度变化还会使组件串电流不均，固定控制表难以维持车载直流侧功率平衡。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术中存在的缺点，而提出的移动光伏储能发电车的功率协同控制方法及系统。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案，移动光伏储能发电车的功率协同控制方法，包括以下步骤：

3、采集车载光伏阵列各串输出电流、各串端电压和车辆倾角，计算相邻采样周期的串电流差值、端电压差值和受遮挡串位权重，根据串电流差值、端电压差值、受遮挡串位权重与车辆倾角的乘积关系构建光伏波动向量；

4、对直流母线电压进行斜率分析，结合储能电池剩余电量、电芯温升和逆变器散热温度，计算储能电池可释放功率、可吸收功率和逆变器限幅功率，根据所述光伏波动向量构建功率耦合矩阵；

5、比较所述功率耦合矩阵中光伏输入功率、所述储能电池可释放功率、所述可吸收功率、所述逆变器限幅功率、车载交流负载启动功率和负载接入端电流值，计算母线功率差值，根据所述母线功率差值和负载持续功率筛选负载投切序列；

6、判断所述母线功率差值在相邻采样周期内的符号变化次数和幅值增长方向，当所述符号变化次数达到由直流母线电压均值偏差生成的动态边界时，调整光伏变换器占空比、储能双向变换器充放电功率和逆变器输出限幅，生成支路控制指令。

7、作为本发明的进一步方案，所述光伏波动向量的构建过程具体包括：

8、采集车载光伏阵列各串输出电流、各串端电压和车辆倾角，依据相邻采样周期对输出电流和端电压进行差分比对，并剔除采样缺失串位与端电压越限串位，生成串位差分数据；

9、分析所述串位差分数据中串电流差值与端电压差值的同步下降程度，结合串位在车顶阵列中的排列位置和车辆倾角对受遮挡串位进行加权排序，生成遮挡权重序列；

10、计算串电流差值、端电压差值、所述遮挡权重序列与车辆倾角之间的乘积关系，并按照串位排列顺序对乘积关系进行向量映射，构建光伏波动向量。

11、作为本发明的进一步方案，所述功率耦合矩阵的构建过程具体包括：

12、采集直流母线电压在相邻采样周期内的电压均值和瞬时电压，依据电压均值与瞬时电压之间的偏离方向对直流母线电压进行斜率分析，生成母线斜率状态；

13、获取储能电池剩余电量、电芯温升和逆变器散热温度，依据剩余电量区间、电芯温升速率和散热温度上限分别限制放电边界、充电边界和逆变输出边界，生成储能功率边界；

14、关联所述光伏波动向量、所述母线斜率状态和所述储能功率边界，按照光伏波动方向与母线电压斜率方向之间的匹配关系配置耦合位置，构建功率耦合矩阵。

15、作为本发明的进一步方案，所述负载投切序列的筛选过程具体包括：

16、获取所述功率耦合矩阵中的光伏输入功率、所述储能电池可释放功率、所述可吸收功率、所述逆变器限幅功率、车载交流负载启动功率和负载接入端电流值，按照交流负载启动阶段的功率突增量计算母线功率差值，生成负载功率缺口表；

17、比较所述负载功率缺口表与负载持续功率，依据负载接入端电流值对启动冲击超过逆变输出限幅的负载进行剔除，并按照持续功率由低到高的接入稳定性进行排序，生成负载约束排序表；

18、筛选所述负载约束排序表中满足母线功率差值补偿方向的负载，按照投切动作间隔与母线电压恢复趋势之间的匹配关系修正排序位置，输出负载投切序列。

19、作为本发明的进一步方案，所述支路控制指令的生成过程具体包括：

20、监测所述母线功率差值在相邻采样周期内的正负符号和幅值变化，依据正负符号交替频次统计符号变化次数，并结合幅值连续增大方向识别母线能量失衡趋势，生成波动方向记录；

21、计算直流母线电压均值偏差，按照均值偏差的持续时间和偏差幅度生成动态边界，并将所述符号变化次数与动态边界进行比较，生成边界判定结果；

22、根据所述边界判定结果和所述波动方向记录调整光伏变换器占空比、储能双向变换器充放电功率和逆变器输出限幅，建立支路执行映射，生成支路控制指令。

23、作为本发明的进一步方案，所述乘积关系的计算过程具体包括：

24、获取串电流差值、端电压差值、所述遮挡权重序列和车辆倾角，依据串电流差值与端电压差值的变化方向判断遮挡引起的功率下降一致性，并将一致性结果与车辆倾角进行关联，生成倾角修正记录；

25、比较所述倾角修正记录与所述遮挡权重序列中各串位的权重高低，按照权重较高串位优先放大、权重较低串位保持原始差分贡献的规则修正串位差分数据，生成串位修正数据；

26、映射所述串位修正数据与车辆倾角之间的乘积对应关系，按照车顶阵列物理排列顺序合并各串位对应结果，建立乘积关系。

27、作为本发明的进一步方案，所述储能功率边界的校核过程具体包括：

28、获取储能电池剩余电量和电芯温升，依据剩余电量接近放电截止区间的程度降低可释放边界，并依据电芯温升接近热保护区间的程度限制放电持续时间，生成释放边界记录；

29、获取储能电池剩余电量和电芯温升，依据剩余电量接近满充保护区间的程度降低可吸收边界，并依据电芯温升超过温升稳定区间的程度限制充电持续时间，生成吸收边界记录；

30、关联所述释放边界记录、所述吸收边界记录和逆变器散热温度，依据散热温度接近降额区间的程度同步压缩逆变输出边界，生成储能功率边界。

31、作为本发明的进一步方案，所述负载约束排序表的修正过程具体包括：

32、获取所述负载约束排序表、所述母线功率差值和负载持续功率，依据母线功率差值的正负方向判断负载接入或切除的功率补偿方向，并删除与功率补偿方向相反的负载排序项，生成方向筛选结果；

33、比较所述方向筛选结果中负载持续功率与启动功率之间的差距，依据差距较大的负载降低接入优先级、差距较小的负载提高接入优先级的规则调整排序，生成冲击修正结果；

34、关联所述冲击修正结果与负载接入端电流值，剔除接入端电流值超过逆变输出限幅对应电流边界的负载排序项，并保留满足电流边界的排序项，输出负载投切序列。

35、作为本发明的进一步方案，所述边界判定结果的生成过程具体包括：

36、获取直流母线电压均值偏差和所述母线功率差值，依据均值偏差持续增大的采样周期数量提高动态边界，并依据均值偏差持续减小的采样周期数量降低动态边界，生成边界更新记录；

37、比较所述边界更新记录与所述符号变化次数，当所述符号变化次数达到动态边界时确认母线功率振荡状态，当所述符号变化次数未达到动态边界时确认母线功率跟踪状态，生成振荡判定记录；

38、关联所述振荡判定记录与所述波动方向记录，依据母线功率振荡状态压缩光伏变换器占空比调整幅度，并同步限制储能双向变换器充放电功率变化率，生成边界判定结果。

39、一种移动光伏储能发电车的功率协同控制系统，所述系统用于实现上述的移动光伏储能发电车的功率协同控制方法，所述系统包括：

40、波动构建模块，采集车载光伏阵列各串输出电流、各串端电压和车辆倾角，计算相邻采样周期的串电流差值、端电压差值和受遮挡串位权重，并根据乘积关系构建光伏波动向量；

41、耦合构建模块，对直流母线电压进行斜率分析，结合储能电池剩余电量、电芯温升和逆变器散热温度计算功率边界，并根据所述光伏波动向量构建功率耦合矩阵；

42、序列筛选模块，比较所述功率耦合矩阵中的功率数据、车载交流负载启动功率和负载接入端电流值，计算母线功率差值，并根据所述母线功率差值和负载持续功率筛选负载投切序列；

43、指令生成模块，判断所述母线功率差值的符号变化次数和幅值增长方向，并在所述符号变化次数达到动态边界时调整各支路功率参数，生成支路控制指令。

44、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

45、本发明中，通过将车载光伏串电流变化率、直流母线电压斜率、电池剩余电量、电芯温升和逆变器散热余量同步映射为功率耦合矩阵，根据矩阵中光伏波动项和储能可用项计算母线可承受功率差值，依据车载负载的启动冲击和持续功率形成分级投切序列，在并离网切换前生成储能支路补偿功率和逆变器限幅指令，使光伏支路、储能支路与负载支路按同一功率缺口闭环调节，减少母线电压振荡和继电器重复动作，抑制电池深充深放和交流输出波形畸变，降低组件串电流不均对直流侧功率平衡的影响。