本發(fā)明涉及一種混合儲能系統(tǒng)控制方法，特別涉及一種基于模糊邏輯控制器的混合儲能系統(tǒng)控制方法。

背景技術(shù)：

大力發(fā)展清潔能源是解決全球能源危機(jī)的有效手段之一。以風(fēng)能、太陽能為代表的清潔能源發(fā)電效率不斷提高，發(fā)電邊際成本幾乎為零，是未來替代火力發(fā)電廠的優(yōu)選方案之一。然而風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的間歇性是阻礙可再生能源發(fā)電的大規(guī)模發(fā)展的主要問題，通常的解決方案是將可再生能源發(fā)電與儲能相結(jié)合，通過儲能平抑可再生能源出力的隨機(jī)性，但是儲能系統(tǒng)頻繁的充放電對電池的壽命的損害非常嚴(yán)重，大大縮短儲能使用壽命的同時也增加了儲能成本。將超級電容與蓄電池相結(jié)合的混合儲能系統(tǒng)充分利用超級電容的快速跟蹤能力，降低蓄電池充放電頻率，避免蓄電池深度放電，不僅大大提高了儲能系統(tǒng)平抑功率波動的能力，還延長了蓄電池使用壽命，對降低儲能系統(tǒng)的成本提供幫助。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供了一種基于模糊邏輯控制器的混合儲能系統(tǒng)控制方法，以解決蓄電池深度充放電，減小蓄電池峰值電流，穩(wěn)定直流母線電壓等一系列問題。

技術(shù)方案：一種基于模糊邏輯控制器的混合儲能系統(tǒng)控制方法，包括以下步驟：

步驟一：外部功率差額信號dP經(jīng)過低通濾波器得到低頻功率差額信號P_LF，將P_LF信號與超級電容荷電狀態(tài)SOC信號發(fā)送給模糊邏輯控制器；

步驟二：采用粒子群優(yōu)化算法對模糊邏輯控制器的控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；

步驟三：將模糊邏輯控制器的輸出信號P_H與外部功率差額信號dP和低頻功率差額信號P_LF的差值相加作為超級電容的參考控制信號

步驟四：超級電容參考控制信號與外部功率差額信號dP的差值作為蓄電池參考控制信號

進(jìn)一步的，模糊邏輯控制器采用梯形隸屬度函數(shù)，輸入信號高頻功率波動信號P_LF包括mf個隸屬度函數(shù)；輸入信號超級電容荷電狀態(tài)SOC包括mc個隸屬度函數(shù)。

進(jìn)一步的，模糊邏輯控制器中隸屬度函數(shù)的個數(shù)mf為5，分別是正方向的大偏差PH，正方向中偏差PM，小偏差L，負(fù)方向小偏差NL，負(fù)方向大偏差NH；輸入信號超級電容荷電狀態(tài)SOC中隸屬度函數(shù)個數(shù)mc為3，分別是大偏差H，中偏差M，小偏差L。

進(jìn)一步的，粒子群優(yōu)化算法的適應(yīng)度函數(shù)表示為：

f(x)＝max(I_Batt)，

其中：I_Batt表示蓄電池電流大小。

進(jìn)一步的，粒子群算法優(yōu)化步驟為：

(1)初始化粒子群體包括位置和速度，群體規(guī)模為n，n通過下式計算：

n＝(4×mf)-4；

(2)計算每個粒子的適應(yīng)度，對每個粒子當(dāng)前適應(yīng)度函數(shù)值與個體歷史最佳值p_best比較，用更大的適應(yīng)度函數(shù)值更新當(dāng)前p_best；

(3)對每個粒子當(dāng)前個體適應(yīng)度函數(shù)值p_best與全局最佳值g_best比較，用更大的適應(yīng)度函數(shù)值更新當(dāng)前g_best；

(4)更新粒子位置和速度；

(5)如果滿足迭代終止條件算法停止，當(dāng)前全局最優(yōu)位置g_best就是最優(yōu)解；如果不滿足迭代終止條件，返回步驟(2)。

有益效果：本發(fā)明提供的一種基于模糊邏輯控制器的混合儲能系統(tǒng)控制方法，能夠減小蓄電池深度放電和峰值電流，提高混合儲能系統(tǒng)的工作效率。

附圖說明

圖1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2為控制結(jié)構(gòu)圖；

圖3為PLF隸屬度函數(shù)圖；

圖4為SOC隸屬度函數(shù)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

本發(fā)明的一種基于模糊邏輯控制器的混合儲能系統(tǒng)控制方法，用于平抑分布式電源功率波動，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

本發(fā)明的一種基于模糊邏輯控制器的混合儲能系統(tǒng)控制方法，其特點(diǎn)在于包括低通濾波器，模糊邏輯控制器，粒子群優(yōu)化算法，超級電容SOP，超級電容，蓄電池。低通濾波器的作用是將功率波動信號分解為高頻信號和低頻信號；模糊邏輯控制器的作用是將輸入的低頻信號和超級電容SOC信號通過邏輯關(guān)系得到超級電容充放電的控制信號；粒子群算法的作用是對模糊邏輯控制器隸屬度函數(shù)的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化?？刂平Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

本發(fā)明的一種基于模糊邏輯控制器的混合儲能系統(tǒng)控制方法，模糊邏輯控制器采用梯形隸屬度函數(shù)。輸入信號高頻功率波動信號P_LF包括5個隸屬度函數(shù)，分別是正方向的大偏差PH，正方向中偏差PM，小偏差L，負(fù)方向小偏差NL，負(fù)方向大偏差NH；輸入信號超級電容荷電狀態(tài)SOC包括3個隸屬度函數(shù)，分別是大偏差H，中偏差M，小偏差L。高頻功率波動信號P_LF隸屬度函數(shù)如圖3所示，超級電容荷電狀態(tài)SOC隸屬度函數(shù)如圖4所示。

本發(fā)明的一種基于模糊邏輯控制器的混合儲能系統(tǒng)控制方法，模糊邏輯控制器輸出信號為P_H，P_H可以表示為：

P_H＝αP_HF

其中：P_HF表示低頻功率差額信號；α為功率分配系數(shù)，α有mf種邏輯狀態(tài)，以5種邏輯狀態(tài)為例，分別是正方向的大偏差PH，正方向小偏差PL，零偏差Z，負(fù)方向小偏差NL，負(fù)方向大偏差NH。α_PH＝0.15，α_PL＝0.075，α_Z＝0，α_NL＝-0.075，α_NH＝-0.15，邏輯關(guān)系如下所示：

本發(fā)明的一種基于模糊控制器的混合儲能系統(tǒng)控制方法，超級電容參考控制信號可以表示為：

其中：P_HF＝dP-P_LF；dP表示外部功率差額信號；P_LF表示低頻功率差額信號。

本發(fā)明的一種基于模糊控制器的混合儲能系統(tǒng)控制方法，蓄電池參考控制信號可以表示為：

本發(fā)明的一種基于模糊邏輯控制器的混合儲能系統(tǒng)控制方法，粒子群優(yōu)化算法的適應(yīng)度函數(shù)表示為：

f(x)＝max(I_Batt)

其中：I_Batt表示蓄電池電流大小。

本發(fā)明的一種基于模糊邏輯控制器的混合儲能系統(tǒng)控制方法，粒子群算法優(yōu)化步驟為：

(1)初始化粒子群體包括位置和速度，群體規(guī)模為n，n通過下式計算：

n＝(4×mf)-4

其中：mf表示模糊邏輯控制器中隸屬度函數(shù)的個數(shù)。

(2)計算每個粒子的適應(yīng)度，對每個粒子當(dāng)前適應(yīng)度函數(shù)值與個體歷史最佳值p_best比較，用更大的適應(yīng)度函數(shù)值更新當(dāng)前p_best。

(3)對每個粒子當(dāng)前個體適應(yīng)度函數(shù)值p_best與全局最佳值g_best比較，用更大的適應(yīng)度函數(shù)值更新當(dāng)前g_best。

(4)更新粒子位置和速度。

(5)如果滿足迭代終止條件算法停止，當(dāng)前全局最優(yōu)位置g_best就是最優(yōu)解；如果不滿足迭代終止條件，返回步驟(2)。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。