[發明專利]一種混合儲能系統的功率分配方法

有效

• 申請號: 201310675017.2
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN103701144A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 陳來軍;陳鵬;鄭天文;沈沉;馬紅偉
• 申請（專利權）人: 清華大學;許繼電氣股份有限公司
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

技術領域

本發明涉及一種混合儲能系統的功率分配方法，尤其涉及一種基于荷電狀態的可變濾波時間常數的混合儲能系統的功率分配方法，屬于新能源發電系統技術領域。

背景技術

眾所周知，由于光伏發電系統的輸出功率具有間歇性和隨機性等特點，光伏發電系統能量的滲透率增高給電網帶來了極大的沖擊，對電能的質量和系統的穩定性造成了不利的影響。通過配備一定的容量的儲能設備能夠在一定程度上平抑主電網中功率的波動，現階段主要采用的儲能設備主要有能量型儲能元件和功率型儲能元件，但是各有優缺點，例如，鋰電池的儲能容量大，但由于其響應速度較慢，無法有效平抑主電網中功率的高頻波動。超級電容是一種新型儲能設備，具有響應速度快、充放電效率高等特點，但其容量低且造價高。為了克服由單一儲能電池或超級電容作為儲能裝置的不足，由鋰電池和超級電容組成的混合儲能系統（HESS，Hybrid?Energy?Storage?System）能夠有效發揮儲能設備的互補特性，充分利用儲能設備各自的優點。但是，對混合儲能系統的控制成為了一個關鍵的技術問題，需要對混合儲能系統輸入輸出功率進行適當的控制，實現混合儲能系統的平抑電網功率波動。

傳統的混合儲能系統功率分配方法，如文獻“基于鋰電池充放電狀態的混合儲能系統控制策略設計”公開的基于鋰電池充放電狀態的超級電容狀態調整方法，其工作原理是：電網波動的功率信號通過低通濾波后，將功率信號中的高頻波動分量分配給超級電容，作為超級電容的參考功率指令；將功率信號中的低頻波動分量分配給鋰電池，作為鋰電池的參考功率指令，最后通過鋰電池和超級電容分別對各自給定的參考功率指令進行功率跟蹤，得到混合儲能系統最終的輸入輸出功率。此混合儲能系統的功率分配策略雖然實現了混合儲能系統功率分配中最為理想的情況，但是由于鋰電池和超級電容的儲能容量有限，鋰電池和超級電容容易處于過充過放狀態，造成儲能設備的損壞，不利于工程應用。

發明內容

本發明的目的是提出一種混合儲能系統的功率分配方法，對已有的功率分配方法進行改進，在考慮儲能設備荷電狀態的基礎上，根據儲能元件的荷電狀態值實時改變低通濾波器的濾波時間常數，以實現混合儲能系統功率的合理分配。

本發明提出的混合儲能系統的功率分配方法，包括以下步驟：

（1）用一個波動功率信號P_HESS作為混合儲能系統的輸入信號；

（2）對混合儲能系統功率的輸入信號P_HESS進行濾波，將輸入信號P_HESS中的低頻分量P_{ref_li}作為混合儲能系統中鋰電池的有功功率輸入信號，將輸入信號P_HESS中的其它頻帶分量P_{ref_sc}作為混合儲能系統中超級電容的有功功率輸入信號，設定有功功率大于零表示放電，小于零表示充電，則混合儲能系統的有功功率分配如下式所示：

Pref_li=11+sTPHESS]]>

Pref_sc=PHESS-Pref_li=sT1+sTPHESS]]>

其中，T為濾波時間常數，T的取值范圍為[0.2，2]；