[發明專利]一種基于功率預測的多元復合儲能系統并網控制方法

有效

• 申請號: 201410063914.2
• 申請日: 2014-02-25
• 公開（公告）號: CN103887816A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 高志強;褚華宇;范輝;孟良;孫中記;梁賓;楊瀟
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網河北省電力公司電力科學研究院;河北省電力建設調整試驗所
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/28
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司 13100
• 代理人: 楊欽祥;張素靜

1.一種基于功率預測的多元復合儲能系統并網控制方法，其特征在于步驟如下：

步驟一：根據光伏電池組件的光伏輸出功率預測值????????????????????????????????????????????????和負荷功率的預測值，計算二者差值；

步驟二：利用小波包分解方法，將差值信號映射到m個小波包子空間中，對進行分解，得到不同頻率的信號；

步驟三：從經小波包分解法后得到頻率信號中選出與蓄電池的響應頻率相近的頻率信號作為低頻信號，由蓄電池補償；剩余的頻率信號以及未被電池吸收的頻率信號作為高頻信號，由超級電容器補償；

步驟四：并網運行模式下，蓄電池和超級電容器采用雙環控制策略，即外環功率控制、內環電流控制的控制方法，利用超級電容器的荷電狀態和蓄電池的電流、荷電狀態、最大充放電功率，輸出蓄電池和超級電容器的實時功率，控制蓄電池和超級電容器的充放電功率，根據具體情況采取如下操作：

設光伏電池輸出功率為,蓄電池功率為，超級電容器功率為，并網時電網與微電網的交換功率為，負荷功率為，SOC_B為蓄電池荷電狀態，i_B為蓄電池電流，?為蓄電池荷電狀態最大值,為蓄電池荷電狀態最小值，為超級電容器荷電狀態，光伏功率輸出與負荷功率的差值經小波包分解后的低頻信號為，高頻信號為；當，,時，分兩種情況：當時，則控制系統控制，，此時電網平抑光伏功率的低頻波動；當時，則控制系統控制，,此時電網平抑光伏功率的低頻波動，超級電容向蓄電池充電，并且平抑光伏功率高頻波動；

當，,時，分兩種情況：當時，則控制系統控制，；當時，則控制系統控制，；

當，,時，分兩種情況：當時，則控制系統控制，；當時，則控制系統控制，；

當，,時，分兩種情況：當時，則控制系統控制，；當時，則控制系統控制，；

當，,時，分兩種情況：當時，則控制系統控制，；當時，則控制系統控制，；

當，,時，分兩種情況：當時，則控制系統控制，，此時電網平抑光伏功率低頻波動；當時，則控制系統控制，，此時，光伏功率低頻部分波動由電網平抑，高頻部分波動由超級電容平抑，并且超級電容以一定的穩定功率值向電網放電；

當，,時，分兩種情況：當時，則控制系統控制，,此時電網向微電網輸送功率，不僅平抑光伏低頻波動，而且為蓄電池充電；當時，則，，其中為超級電容器允許最大輸出功率，此時光伏功率的低頻功率波動由電網功率平抑；

當，,時，分兩種情況：當時，則控制系統控制，?,此時電網向微電網輸送功率，平抑光伏低頻波動；當時，則，，此時光伏功率的低頻功率波動由電網功率平抑；

當，,時，檢測光伏逆變器是否以光伏最大功率輸出，當光伏逆變器控制輸出功率小于當前時刻光伏最大輸出功率時，則控制系統控制光伏逆變器增大光伏功率輸出；當逆變器已經控制光伏功率以當前最大功率輸出，則檢測超級電容荷電狀態，

若，則首先控制超級電容器放電，使，;

若，則控制蓄電池放電，使,；

（10）當，,時,分兩種情況：當，檢測光伏逆變器是否以光伏最大功率輸出，如果光伏逆變器控制輸出功率小于當前光伏最大輸出功率，則控制系統控制光伏逆變器增大光伏功率輸出，如果逆變器已經控制光伏功率以當前最大功率輸出，則此時使蓄電池和超級電容都停止放電，即令,，由電網側向負荷提供電能。

2.根據權利要求1所述的基于功率預測的多元復合儲能系統并網控制方法，其特征在于：對于所述蓄電池和超級電容采用外環功率控制、內環電流控制的方法得到蓄電池和超級電容器的實時功率P，并使其不斷接近最終達到給定有功功率P_ref的具體步驟如下：

（1）對于蓄電池：

通過電壓互感器和電流互感器采集蓄電池接入交流母線處的電壓、電流值，所述電壓、電流值分別經過派克變換后獲得直軸分量U_d、I_d和交軸分量U_q、I_q,直軸電壓、電流相乘為有功功率P，交軸電壓、電流相乘為無功功率Q，所述有功功率P即實時功率P，將有功功率P和無功功率Q分別與其給定有功功率P_ref、給定無功功率Q_ref（設置為0）做減法運算，差值分別為ΔP=P-P_ref和ΔQ=Q-Q_ref，將ΔP和ΔQ分別輸入比例積分環節PI后通過派克反變換得到外環輸出電流，即內環電流給定值i_ref；此時所述給定有功功率P_ref由蓄電池功率給定；

蓄電池的直流輸出電流經逆變器逆變為交流電流i，所述交流電流i與i_ref經減法運算得到差值△I，所述差值△I依次經過濾波環節、限幅環節后輸入到PWM發生器，所述PWM發生器的輸出信號作為逆變器的觸發信號輸入逆變器，逆變器根據觸發信號調節由蓄電池逆變的交流電流i的大小，從而完成電流內環的控制；所述由蓄電池逆變的交流電流i輸入到派克變換的電流輸入端，繼續重復上述變換控制過程即為外環功率控制部分；

（2）對于超級電容：

與蓄電池的控制方法類似，不同點在于外環通過電壓互感器和電流互感器采集超級電容接入交流母線處的電壓、電流值，然后經過與蓄電池控制相同的控制過程，此時所述給定有功功率P_ref由超級電容器功率給定；從而控制超級電容器的功率輸出的大小。