本技術(shù)涉及電能儲存系統(tǒng)，具體涉及一種用于直流微電網(wǎng)的最優(yōu)化控制方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、直流微電網(wǎng)是一種直接利用光伏電池組等新能源發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生的直流電實現(xiàn)局部供電的電網(wǎng)形式，依賴光伏電池組等新能源設(shè)備的供電。為了保持直流微電網(wǎng)以最大發(fā)電功率發(fā)電，最大化光伏電池組的輸出功率，需要使用最大功率點跟蹤mppt技術(shù)，對光伏電池組的輸出電壓進行調(diào)節(jié)。具體的，mppt技術(shù)采用智能優(yōu)化算法通過不斷調(diào)整光伏電池組的輸出電壓，找到最大功率對應(yīng)的輸出電壓，保證光伏電池組和直流微電網(wǎng)以最大功率進行供電。

2、光伏電池組由多個光伏電池組成，光伏電池組中的每一個光伏電池的功率-電壓曲線均為一個單峰曲線，智能優(yōu)化算法可以輕松地找到單峰曲線中的最大功率位置，但是，構(gòu)成光伏電池組的多個光伏電池的功率-電壓曲線疊加后獲取的疊加曲線往往存在多峰現(xiàn)象。使用智能優(yōu)化算法尋找疊加曲線中的最大功率位置時，往往會受到多峰現(xiàn)象的影響。具體的，當智能優(yōu)化算法的搜索步長過短時，智能優(yōu)化算法確定的最大功率位置易出現(xiàn)陷入局部最優(yōu)解的問題；當智能優(yōu)化算法的搜索步長過長時，智能優(yōu)化算法確定的最大功率位置的過程容易影響直流微電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性。因此，在實現(xiàn)直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定性控制的過程中，容易因為光伏電池組的疊加曲線的多峰現(xiàn)象致使直流微電網(wǎng)無法保持最大發(fā)電功率發(fā)電。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，本技術(shù)的目的在于提供一種用于直流微電網(wǎng)的最優(yōu)化控制方法、裝置及系統(tǒng)，所采用的技術(shù)方案具體如下：

2、第一方面，本技術(shù)實施例提供了一種用于直流微電網(wǎng)的最優(yōu)化控制方法，該方法包括以下步驟：

3、采集光伏電池組在當前采集時刻的控制電壓和光伏電池組中每一個光伏電池在當前采集時刻及之前局部時間段內(nèi)不同采集時刻的輸出電壓和輸出功率；

4、根據(jù)光伏電池在同一采集時刻的輸出電壓和輸出功率，確定同一采集時刻的數(shù)對，根據(jù)光伏電池在所有采集時刻的數(shù)對，確定光伏電池的輸出特性序列，根據(jù)光伏電池的輸出特性序列與其他所有光伏電池的輸出特性序列之間的相似度，確定光伏電池的輸出特性權(quán)重；

5、根據(jù)預(yù)設(shè)的光伏電池的基礎(chǔ)搜索步長、光伏電池的輸出特性序列內(nèi)包含的斜率取值的正負，以及輸出特性序列內(nèi)包含的斜率對應(yīng)的數(shù)對的輸出電壓，確定光伏電池的搜索電壓上限和搜索電壓下限，根據(jù)光伏電池組內(nèi)包含的所有光伏電池的輸出特性權(quán)重、搜索電壓上限和搜索電壓下限，確定光伏電池組的最優(yōu)搜索電壓，根據(jù)光伏電池組的最優(yōu)搜索電壓與光伏電池組在當前采集時刻的控制電壓，確定當前采集時刻的最優(yōu)搜索步長；

6、根據(jù)當前采集時刻的最優(yōu)搜索步長、輸出功率和控制電壓，以及光伏電池的基礎(chǔ)搜索步長，獲取當前采集時刻的下一采集時刻的控制電壓，并根據(jù)當前采集時刻的下一采集時刻的控制電壓，實現(xiàn)對直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定性智能控制。

7、進一步，所述根據(jù)光伏電池在同一采集時刻的輸出電壓和輸出功率，確定同一采集時刻的數(shù)對，根據(jù)光伏電池在所有采集時刻的數(shù)對，確定光伏電池的輸出特性序列，獲取的具體過程為：

8、將光伏電池在同一采集時刻的輸出電壓和輸出功率組成的數(shù)對，記為所述光伏電池在同一采集時刻的數(shù)對，選取光伏電池在所有采集時刻的輸出電壓相同的數(shù)對，將選取的數(shù)對的輸出功率的平均值與輸出電壓組成新的數(shù)對，使用新的數(shù)對替換掉輸出電壓相同的數(shù)對；

9、以輸出電壓作為橫軸，以輸出功率作為縱軸，在平面直角坐標系內(nèi)標記任意一個光伏電池的所有數(shù)對，獲取所述任意一個光伏電池的輸出電壓-輸出功率數(shù)對圖；

10、在輸出電壓-輸出功率數(shù)對圖中，按照輸出電壓從小到大的順序選取輸出電壓-輸出功率數(shù)對圖中的點，并將輸出電壓-輸出功率數(shù)對圖中的點按照選取的順序從1開始以自然數(shù)標記序號；從序號為2的點開始，將每個點分別記為目標點，將目標點與序號比目標點的序號小1的點之間的斜率，記為目標點的斜率；將所有點的斜率按照點的序號從小到大的順序排列，獲取光伏電池的輸出特性序列。

11、進一步，所述光伏電池的輸出特性權(quán)重的構(gòu)建過程為：

12、將兩個不同的光伏電池的輸出特性序列之間的余弦相似度，記為所述兩個不同的光伏電池的第一輸出特性權(quán)重，將任意一個光伏電池與其他所有光伏電池的第一輸出特性權(quán)重的均值，記為所述任意一個光伏電池的第二輸出特性權(quán)重，將任意一個光伏電池的第二輸出特性權(quán)重的歸一化值，記為所述任意一個光伏電池的輸出特性權(quán)重。

13、進一步，所述根據(jù)預(yù)設(shè)的光伏電池的基礎(chǔ)搜索步長、光伏電池的輸出特性序列內(nèi)包含的斜率取值的正負，以及輸出特性序列內(nèi)包含的斜率對應(yīng)的數(shù)對的輸出電壓，確定光伏電池的搜索電壓上限和搜索電壓下限，獲取的具體過程為：

14、光伏電池的輸出特性序列存在三種可能出現(xiàn)的情況：光伏電池的輸出特性序列內(nèi)包含的點的斜率全部為正值、全部為負值、同時包含正值和負值；

15、根據(jù)光伏電池的輸出特性序列的三種可能出現(xiàn)的情況，分別確定光伏電池的搜索電壓上限和搜索電壓下限。

16、進一步，所述根據(jù)光伏電池的輸出特性序列的三種可能出現(xiàn)的情況，分別確定光伏電池的搜索電壓上限和搜索電壓下限，獲取的具體過程為：

17、當光伏電池的輸出特性序列內(nèi)包含的點的斜率全部為正值時：將光伏電池的輸出特性序列中的最后定的斜率對應(yīng)的兩個數(shù)對的輸出電壓的最大值，記為搜索電壓下限，將搜索電壓下限與基礎(chǔ)搜索步長的和，記為搜索電壓上限；

18、當光伏電池的輸出特性序列內(nèi)包含的點的斜率同時包含正值和負值時：選取光伏電池的輸出特性序列中包含的最后一個取值為正數(shù)的斜率，將選取的斜率對應(yīng)的兩個數(shù)對的輸出電壓的最大值，記為搜索電壓下限，選取光伏電池的輸出特性序列中包含的第一個取值為負數(shù)的斜率，將選取的斜率對應(yīng)的兩個數(shù)對的輸出電壓的最小值，記為搜索電壓上限；

19、當光伏電池的輸出特性序列內(nèi)包含的點的斜率全部為負值時：選取光伏電池的輸出特性序列中包含的第一個斜率，將選取的斜率對應(yīng)的兩個數(shù)對的輸出電壓的最小值，記為搜索電壓上限，將搜索電壓上限與基礎(chǔ)搜索步長的差，記為搜索電壓下限。

20、進一步，所述根據(jù)光伏電池組內(nèi)包含的所有光伏電池的輸出特性權(quán)重、搜索電壓上限和搜索電壓下限，確定光伏電池組的最優(yōu)搜索電壓，獲取的具體過程為：

21、以光伏電池的輸出特性權(quán)重作為光伏電池的搜索電壓上限的權(quán)重，對光伏電池組內(nèi)包含的所有光伏電池的搜索電壓上限進行加權(quán)求和，獲取光伏電池組的最優(yōu)搜索電壓上限；

22、以光伏電池的輸出特性權(quán)重作為光伏電池的搜索電壓下限的權(quán)重，對光伏電池組內(nèi)包含的所有光伏電池的搜索電壓下限進行加權(quán)求和，獲取光伏電池組的最優(yōu)搜索電壓下限；

23、將光伏電池組的最優(yōu)搜索電壓上限和最優(yōu)搜索電壓下限的均值，記為光伏電池組的最優(yōu)搜索電壓。

24、進一步，所述根據(jù)光伏電池組的最優(yōu)搜索電壓與光伏電池組在當前采集時刻的控制電壓，確定當前采集時刻的最優(yōu)搜索步長，獲取的具體過程為：

25、將光伏電池組的最優(yōu)搜索電壓與光伏電池組在當前采集時刻的控制電壓的差值的絕對值，記為當前采集時刻的最優(yōu)搜索步長。

26、進一步，所述根據(jù)當前采集時刻的最優(yōu)搜索步長、輸出功率和控制電壓，以及光伏電池的基礎(chǔ)搜索步長，獲取當前采集時刻的下一采集時刻的控制電壓，并根據(jù)當前采集時刻的下一采集時刻的控制電壓，實現(xiàn)對直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定性智能控制，獲取的具體過程為：

27、將光伏電池的基礎(chǔ)搜索步長的兩倍作為智能優(yōu)化算法的搜索步長的取值上限，將當前采集時刻的最優(yōu)搜索步長與搜索步長的取值上限的比值記為當前采集時刻的第一比值，將當前采集時刻的第一比值與預(yù)設(shè)的最大學習率的乘積，記為當前采集時刻的動態(tài)學習率；

28、將當前采集時刻的輸出功率作為目標函數(shù)，將當前采集時刻的控制電壓作為自變量，將當前采集時刻的動態(tài)學習率作為學習率，使用智能優(yōu)化算法獲取當前采集時刻的下一采集時刻的控制電壓；

29、在當前采集時刻的下一采集時刻，調(diào)整光伏電池組的內(nèi)阻，使當前采集時刻的下一采集時刻的控制電壓等于使用智能優(yōu)化算法獲取的當前采集時刻的下一采集時刻的控制電壓，實現(xiàn)對直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定性智能控制。

30、第二方面，本技術(shù)實施例提供了一種用于直流微電網(wǎng)的最優(yōu)化控制裝置，所述最優(yōu)化控制裝置包括：電網(wǎng)光伏數(shù)據(jù)采集模塊、光伏輸出特性分析模塊、控制電壓搜索步長確定模塊、直流微電網(wǎng)控制模塊。

31、電網(wǎng)光伏數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集光伏電池組在當前采集時刻的控制電壓和光伏電池組中每一個光伏電池在當前采集時刻及之前局部時間段內(nèi)不同采集時刻的輸出電壓和輸出功率；

32、光伏輸出特性分析模塊，用于根據(jù)光伏電池在同一采集時刻的輸出電壓和輸出功率，確定同一采集時刻的數(shù)對，根據(jù)光伏電池在所有采集時刻的數(shù)對，確定光伏電池的輸出特性序列，根據(jù)光伏電池的輸出特性序列與其他所有光伏電池的輸出特性序列之間的相似度，確定光伏電池的輸出特性權(quán)重；

33、控制電壓搜索步長確定模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的光伏電池的基礎(chǔ)搜索步長、光伏電池的輸出特性序列內(nèi)包含的斜率取值的正負，以及輸出特性序列內(nèi)包含的斜率對應(yīng)的數(shù)對的輸出電壓，確定光伏電池的搜索電壓上限和搜索電壓下限，根據(jù)光伏電池組內(nèi)包含的所有光伏電池的輸出特性權(quán)重、搜索電壓上限和搜索電壓下限，確定光伏電池組的最優(yōu)搜索電壓，根據(jù)光伏電池組的最優(yōu)搜索電壓與光伏電池組在當前采集時刻的控制電壓，確定當前采集時刻的最優(yōu)搜索步長；

34、直流微電網(wǎng)控制模塊，用于根據(jù)當前采集時刻的最優(yōu)搜索步長、輸出功率和控制電壓，以及光伏電池的基礎(chǔ)搜索步長，獲取當前采集時刻的下一采集時刻的控制電壓，并根據(jù)當前采集時刻的下一采集時刻的控制電壓，實現(xiàn)對直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定性智能控制。

35、第三方面，本技術(shù)實施例還提供了一種用于直流微電網(wǎng)的最優(yōu)化控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)上述任意一項所述方法的步驟。

36、由以上實施例可見，本技術(shù)實施例提供的一種用于直流微電網(wǎng)的最優(yōu)化控制方法、裝置及系統(tǒng)，至少具有如下有益效果：

37、本技術(shù)使用光伏電池在所有采集時刻中每一同一采集時刻的輸出電壓和輸出功率來表示光伏電池的輸出特性，并對輸出特性相似的光伏電池賦予相似的輸出特性權(quán)重，進一步的，確定光伏電池的搜索電壓上限、搜索電壓下限和最優(yōu)搜索電壓，搜索電壓上限、搜索電壓下限和最優(yōu)搜索電壓分別對應(yīng)控制電壓的確定過程中，搜索步長取值的最大值、最小值和最優(yōu)取值，其中，最優(yōu)搜索電壓是在考慮光伏電池組中不同光伏電池的輸出特性權(quán)重的基礎(chǔ)上確定的，可以同時保證光伏電池組的輸出電壓在不同光伏電池的最佳工作電壓附近，保持直流微電網(wǎng)以最大發(fā)電功率發(fā)電、提供穩(wěn)定且充足的電力，避免直流微電網(wǎng)的控制電壓的確定陷入局部最優(yōu)解；然后，確定當前采集時刻的最優(yōu)搜索步長，保證搜索步長取值合理，有效避免頻繁調(diào)整控制電壓導致的輸出功率波動，使直流微電網(wǎng)的控制效果更穩(wěn)定，解決光伏電池組的功率-電壓曲線的多峰現(xiàn)象易導致直流微電網(wǎng)無法保持最大發(fā)電功率發(fā)電的問題；最后，獲取當前采集時刻的下一采集時刻的控制電壓，并根據(jù)當前采集時刻的下一采集時刻的控制電壓，實現(xiàn)對直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定性智能控制，保持直流微電網(wǎng)以最大發(fā)電功率發(fā)電，提高直流微電網(wǎng)控制效果的穩(wěn)定性。