[發(fā)明專利]鋰-液流電池聯(lián)合儲能電站的實時功率分配方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN103187807A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設計）人: 李相俊;惠東;賈學翠;來小康;王銀明;朱斯
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院;國網(wǎng)新源張家口風光儲示范電站有限公司
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00;H02J7/00
• 代理公司: 北京安博達知識產(chǎn)權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發(fā)明屬于智能電網(wǎng)以及能量存儲與轉換技術領域，具體涉及一種基于大功率大容量兆瓦級鋰-液流電池聯(lián)合儲能電站的實時功率分配方法及系統(tǒng)，尤其適用于大規(guī)模風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)中多類型大規(guī)模電池儲能電站的電池功率及電池能量管理方法。

背景技術

國家風光儲輸示范工程是國家電網(wǎng)公司建設堅強智能電網(wǎng)首批試點工程，以實現(xiàn)“電網(wǎng)友好型”新能源發(fā)電為目標，以體現(xiàn)“技術先進性、科技創(chuàng)新性、項目示范性、經(jīng)濟合理性”為特點，是目前世界上規(guī)模最大、集風電、光伏發(fā)電、儲能及輸電工程四位一體的可再生能源綜合示范工程。其中，國家風光儲輸示范工程(一期)擬建設風電100MW、光伏發(fā)電40MW和儲能裝置20MW(包含14MW磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)、2MW全釩液流電池儲能系統(tǒng)、4MW鈉硫電池儲能系統(tǒng))。

隨著鋰離子電池、液流電池、鈉硫電池及其集成技術的不斷發(fā)展，應用鋰-液流電池聯(lián)合儲能電站去實現(xiàn)平滑風光功率輸出、跟蹤計劃發(fā)電、參與系統(tǒng)調(diào)頻、削峰填谷、暫態(tài)有功出力緊急響應、暫態(tài)電壓緊急支撐等多種應用，已成為了一種可行方案。其中關鍵問題之一，是掌握大規(guī)模多類型電池儲能電站的綜合集成與控制技術。

從電池儲能的角度來說，過度的充電和過度的放電都會對電池的壽命造成影響。因此，監(jiān)控好電池荷電狀態(tài)、在儲能電站內(nèi)部合理分配好總功率需求，并將電池的荷電狀態(tài)控制在一定范圍內(nèi)是必要的。大功率液流電池儲能系統(tǒng)中，液流電池儲能系統(tǒng)的內(nèi)部功率損耗(以下簡稱功耗)是必須考慮的實際問題。以某175千瓦液流電池儲能機組為例，當處于系統(tǒng)熱備狀態(tài)時，為了維持液流電池儲能機組的正常工作，約有11％的系統(tǒng)功耗，并通過由電網(wǎng)側供電來補償。而且，隨著交流并網(wǎng)側充放電功率的變化，系統(tǒng)功耗也隨之改變。

在鋰-液流電池聯(lián)合儲能電站中，如何進行實時功率與存儲能量的分配是核心問題。目前有關鋰-液流電池儲能電站的總功率實時控制及能量管理方面的專利、文獻、技術報告等非常少，需要深入研究和探索大規(guī)模多類型電池儲能電站綜合控制和并網(wǎng)運行的核心技術，解決大規(guī)模電池儲能電站協(xié)調(diào)控制及能量管理的關鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的之一在于提供一種操作方便、易于實現(xiàn)的鋰-液流電池儲能電站的實時功率控制方法。

本發(fā)明的控制方法是通過下述技術方案實現(xiàn)的：

一種鋰-液流電池聯(lián)合儲能電站的實時功率分配方法，其包括以下步驟：

A、讀取并存儲電池儲能電站總有功功率實時需求值及該電站的相關運行數(shù)據(jù)；

B、根據(jù)步驟A讀取的總有功功率實時需求值和實時數(shù)據(jù)，計算出電池儲能電站中鋰電池儲能子站和液流電池儲能子站的有功功率命令值；

C、對鋰電池儲能子站和液流電池儲能子站的有功功率命令值進行再分配后，分別確定各鋰電池儲能機組和各液流電池儲能機組的有功功率命令值；

D、對各鋰電池儲能機組和各液流電池儲能機組的有功功率命令值進行匯總后輸出至電池儲能電站。

進一步地，在步驟A中，所述電池儲能電站的相關運行數(shù)據(jù)包括：電池儲能電站中各鋰電池儲能機組和各液流電池儲能機組的可控狀態(tài)、荷電狀態(tài)值、最大允許放電功率和最大允許充電功率等等。

進一步地，所述步驟B包括如下步驟：

B1)對電池儲能電站總有功功率實時需求值進行濾波處理，濾波后的低頻部分功率即為鋰電池儲能子站的有功功率命令值；

B2)經(jīng)過步驟B1濾波后，除了低頻部分功率以外的剩余部分功率即為液流電池儲能子站的有功功率命令值；

B3)分別判斷鋰電池儲能子站和液流電池儲能子站的有功功率命令值是否滿足相應子站的最大允許放電功率和最大允許充電功率約束條件；

B4)如果有鋰電池儲能子站或液流電池儲能子站的有功功率命令值違反約束條件的，則執(zhí)行步驟B5，否則結束判斷；

B5)通過電池儲能電站總有功功率實時需求值、鋰電池儲能子站和液流電池儲能子站的最大允許放電功率以及鋰電池儲能子站和液流電池儲能子站的最大允許充電功率重新計算步驟B4中違反約束條件的鋰電池儲能子站或液流電池儲能子站的有功功率命令值；

所述鋰電池儲能子站的最大允許放電功率為所有可控鋰電池儲能機組的最大允許放電功率之和，所述液流電池儲能子站的最大允許放電功率為所有可控液流電池儲能機組的最大允許放電功率之和，所述鋰電池儲能子站的最大允許充電功率為所有可控鋰電池儲能機組的最大允許充電功率之和，所述液流電池儲能子站的最大允許充電功率為所有可控液流電池儲能機組的最大允許充電功率之和。