本发明属于电网运行与控制，尤其涉及一种光储氢孤立直流微电网功率平衡控制策略，更具体的是一种基于多目标动态寻优的光储氢孤立直流微电网功率动态平衡控制策略。
背景技术：
1、随着国家经济发展和人民生活水平的提高，人们对电能的使用需求日益增加，使用传统化石能源发电不可持续还会带来环境污染问题，以太阳能为代表的绿色清洁能源受到广泛关注，光伏发电迎来了迅速发展时期。
2、光储氢直流微电网是由分布式电源、储能单元、电解制氢单元、用电负荷组成的孤立微电网系统，通过光伏发电装置将太阳能转化为电能，提供了微电网内的主要能量来源。传统的交流电网可靠性高但是存在偏远地区供电困难、输配电效率低的问题，而光储氢孤立直流微电网是以光伏为分布式电源，结合储能系统、电解制氢系统形成的新型分布式能源供给结构，可以部署在电网供电困难地区或太阳能充足地区，充分发挥其分布式的特点。光伏发电的随机性、波动性和间歇性问题，对温度、光照等外部环境变化的敏感、以及负荷功率的随机扰动，会导致电力系统的不稳定，光伏发电和储能装置组合构成的微电网系统是解决上述问题的有效手段。
3、光储氢直流微电网稳定运行的核心在于光伏出力、储能逆变器、制氢转换三者间的协调控制策略。受光照及温度变化的影响，光伏输出功率具有随机性、波动性、间歇性特点，由于没有大电网的支撑，光伏孤立运行过程中，微电网内功率和电压容易出现较大范围波动，难以满足负荷的需求。在光储氢直流微电网中，储能单元的接入能够为解决由光伏功率波动与负荷扰动所引起的系统内功率波动和电压稳定性等问题提供了一种有效的方式。
4、目前，大多数光储氢直流微电网系统的研究主要集中在其结构设计上，而对协调控制策略分析得较少，导致系统无法适应光伏发电的随机性、波动性和间歇性，动态调节能力差，消纳光伏功率不稳定。传统控制方法在光储氢直流微电网内功率不稳定时，由电解水制氢单元消纳全部剩余功率，蓄电池单元平抑系统功率，没有考虑蓄电池荷电状态及储氢罐荷氢状态，同时系统波动造成的工作模式的频繁切换，从而造成直流母线电压的不稳定。
5、因此，如何实现光储氢孤立直流微电网的功率平衡和稳定运行，同时延长微电网内装置使用寿命，是目前分布式新能源大规模接入光储氢孤立直流微电网后亟待解决的问题。
技术实现思路
1、针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种光储氢孤立直流微电网功率平衡控制策略。其目的是为了通过采用动态功率平衡控制策略，综合考虑光储氢孤立直流微电网中的各种功率平衡需求和运行约束，实现更有效和可靠的进行光储氢孤立直流微电网的动态功率平衡控制，为光储氢孤立直流微电网的功率平衡和稳定运行提供技术依据和实用方法的发明目的。
2、本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
3、一种光储氢孤立直流微电网功率平衡控制策略，包括以下步骤：
4、获取光储氢孤立直流微电网的运行参数；
5、建立储能装置和电解制氢装置的多目标函数；
6、计算最优控制增量权重；
7、将最优权重应用于动态寻优过程；
8、采用拥挤距离排序法对动态寻优模型进行求解；
9、将求出的最优分配结果，分配到光储氢孤立直流微电网的各个单元，最终实现光储氢孤立直流微电网内功率最优分配。
10、更进一步的，所述光储氢孤立直流微电网指由光伏电源、氢燃料电池、电解制氢以及蓄电池组成的孤立的直流供电系统；所述运行参数包括：光照强度、温度、光伏电源输出功率、蓄电池额定容量、电解制氢转换效率、储氢罐容量、直流母线电压、功率微电网计算和控制所需要的参数。
11、更进一步的，所述建立储能装置和电解制氢装置的多目标函数，包括：
12、(1)建立储能电池出力能力评价目标函数；
13、
14、式中：soc(t)表示t时刻储能电池的荷电状态，50％soc(t)表示储能电池具备最大充/放电能力，n表示预测步数；
15、cbat越小，表明储能电池的荷电状态越接近50％，储能电池在下一时刻充放电量的能力越大；
16、soc.bat满足约束条件为式：
17、soc.min≤soc.bat≤soc.max
18、上式中，soc.min、soc.max分别表示储能电池荷电状态下限和上限，soc.bat表示储能电池荷电状态；
19、(2)建立储能电池荷电状态目标函数；
20、
21、上式中：td为储能电池死区时间，g(x)为储能电池电量变化函数，pbat为储能电池功率，qn为储能电池的额定容量，ubat为储能电池电压，td越小表示储能电池进入荷电状态时间越短，储能电池平抑波动能力越强；
22、pbat需满足约束条件：
23、-pbat-e≤pbat(t)≤pbat-e
24、上式中：pbat-e表示储能电池额定放电功率，-pbat-e表示储能电池额定充电功率，pbat(t)表示储能电池功率。
25、更进一步的，所述计算最优控制增量权重；包括：搭建动态寻优控制模型：
26、(1)初始参数设置；迭代次数n、初始控制增量权重系数、数值区间、控制周期、储能电池额定容量、约束条件参数；
27、(2)对光伏、负荷典型数据进行采样；
28、(3)确立临界约束条件；
29、①直流微电网系统功率平衡约束：
30、pl＝pwt+ppv+pbat+pneed
31、上式中：pl为负荷当前时刻所需功率，pwt为风机当前时刻输出功率，ppv为光伏电池当前时刻输出功率，pbat为蓄电池当前时刻输出功率，pneed为当前系统所需功率。pneed>0表示微电网系统的输出不能满足负荷需要，此时将停电，并将功率缺额记为plack，计入负荷缺电率中，pneed<0则表示风机、光伏输出功率过高，需要弃风弃光；
32、②光伏电源运行约束：
33、设定瞬时功率不超过最大功率：
34、pi<pi.max
35、其中，pi为光伏电池当前时刻的输出功率；pi.max为光伏电池的最大功率限制；
36、③储能系统荷电状态约束：
37、soc.min≤soc.bat≤soc.max
38、psto.min≤psto≤psto.max
39、上式中，soc.min、soc.max分别表示储能电池荷电状态下限和上限，psto.min、psto.max分别表示储氢罐荷氢状态下限和上限，psto表示储氢罐荷氢状态；
40、soc.min设为0.2；soc.max设为0.9；psto.min设为0；psto.max设为1；
41、(4)获得储能装置和电解制氢装置最优输出输入数据集，包括储能装置和电解制氢装置输出输入功率、电压和电流的参数集合。
42、更进一步的，所述采用拥挤距离排序法对动态寻优模型进行求解，包括以下步骤：
43、步骤(1)初始化数据，包括迭代次数、各单元权重、数值范围及约束条件；
44、步骤(2)随机生成个体，将个体代入目标函数，形成种群；
45、步骤(3)计算各个个体目标函数的累计差值，得到拥挤距离；
46、步骤(4)随机删除与目标值类似的劣质个体，按个体拥挤距离进行排序；
47、步骤(5)选择一定数量个体作为下一代种群；
48、步骤(6)重复步骤(2)-(5)，直至求出最优个体。
49、更进一步的，所述将求出的最优分配结果，分配到光储氢孤立直流微电网的各个单元，最终实现光储氢孤立直流微电网内功率最优分配，是指将将求出的最优分配的结果，即最优个体，分配到光储氢孤立直流微电网的各个单元，各单元以网内功率平衡和母线电压稳定等为目标，以及储电池荷电状态为约束条件，基于各个单元的稳定运行和新能源最优消纳，分配光伏、储能电池和制氢系统的运行功率，最终实现光储氢孤立直流微电网内功率最优分配。
50、一种光储氢孤立直流微电网功率平衡控制装置，包括：
51、获取模块，用于获取光储氢孤立直流微电网的运行参数；
52、建立模块，用于建立储能装置和电解制氢装置的多目标函数；
53、计算模块，用于计算最优控制增量权重；
54、应用模块，用于将最优权重应用于动态寻优过程；
55、求解模块，用于采用拥挤距离排序法对动态寻优模型进行求解；
56、最优分配实现模块，用于将求出的最优分配结果，分配到光储氢孤立直流微电网的各个单元，最终实现光储氢孤立直流微电网内功率最优分配。
57、更进一步的，所述一种光储氢孤立直流微电网功率平衡控制装置用于实现任一项所述的一种光储氢孤立直流微电网功率平衡控制策略的步骤。
58、一种计算机设备，包括存储介质、处理器及存储在存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现任一项所述的一种光储氢孤立直流微电网功率平衡控制策略的步骤。
59、一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现任一项所述的一种光储氢孤立直流微电网功率平衡控制策略的步骤。
60、本发明具有以下有益效果及优点：
61、本发明基于多目标动态寻优的光储氢孤立直流微电网功率平衡控制策略，能够实现提升光伏发电效率以及光储氢孤立直流微电网的稳定运行。本发明通过最优控制权重系数和动态寻优方法，来降低不平衡功率和电压对直流母线的冲击，提升了光伏发电的效率和孤立微电网运行的可靠性。
62、本发明在原有光储氢孤立直流微电网的基础上，建立综合考虑光伏发电效率和功率平衡为目标的控制策略，最优控制权重系数和动态寻优方法简洁有效，最大化的利用控制系统的参数和数据，从控制上易于实施。
63、本发明便于商业化开发。随着光储氢孤立直流微电网应用的增多，该系统的控制策略的开发必然具有较大需求，因此本发明具有较好的商业开发前景。
64、本发明在原有光储氢孤立直流微电网的基础上，建立综合考虑光伏发电效率、功率平衡和母线电压稳定为目标的控制策略，应用最优控制权重系数和动态寻优模型，利用拥挤排列顺序法对模型进行求解，实现了对光储氢孤立直流微电网的各单元高效控制，相比与现有技术，不仅实现母线电压平衡，同时对光伏电源进行了最优消纳，易于实施控制，具有良好的应用前景。
1.一种光储氢孤立直流微电网功率平衡控制策略，其特征是：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种光储氢孤立直流微电网功率平衡控制策略，其特征是：所述光储氢孤立直流微电网指由光伏电源、氢燃料电池、电解制氢以及蓄电池组成的孤立的直流供电系统；所述运行参数包括：光照强度、温度、光伏电源输出功率、蓄电池额定容量、电解制氢转换效率、储氢罐容量、直流母线电压、功率微电网计算和控制所需要的参数。
3.根据权利要求1所述的一种光储氢孤立直流微电网功率平衡控制策略，其特征是：所述建立储能装置和电解制氢装置的多目标函数，包括：
4.根据权利要求1所述的一种光储氢孤立直流微电网功率平衡控制策略，其特征是：所述计算最优控制增量权重；包括：搭建动态寻优控制模型：
5.根据权利要求1所述的一种光储氢孤立直流微电网功率平衡控制策略，其特征是：所述采用拥挤距离排序法对动态寻优模型进行求解，包括以下步骤：
6.根据权利要求1所述的一种光储氢孤立直流微电网功率平衡控制策略，其特征是：所述将求出的最优分配结果，分配到光储氢孤立直流微电网的各个单元，最终实现光储氢孤立直流微电网内功率最优分配，是指将将求出的最优分配的结果，即最优个体，分配到光储氢孤立直流微电网的各个单元，各单元以网内功率平衡和母线电压稳定等为目标，以及储电池荷电状态为约束条件，基于各个单元的稳定运行和新能源最优消纳，分配光伏、储能电池和制氢系统的运行功率，最终实现光储氢孤立直流微电网内功率最优分配。
7.一种光储氢孤立直流微电网功率平衡控制装置，其特征是：包括：
8.根据权利要求1所述的一种光储氢孤立直流微电网功率平衡控制装置，其特征是：所述一种光储氢孤立直流微电网功率平衡控制装置用于实现权利要求1-6中任一项权利要求所述的一种光储氢孤立直流微电网功率平衡控制策略的步骤。
9.一种计算机设备，包括存储介质、处理器及存储在存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-6中任一项权利要求所述的一种光储氢孤立直流微电网功率平衡控制策略的步骤。
10.一种计算机存储介质，其特征是：所述计算机存储介质上存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6中任一项权利要求所述的一种光储氢孤立直流微电网功率平衡控制策略的步骤。
